研究人員借3D掃描和3D打印揭示關(guān)節(jié)疼痛的“病根”

dy1993   2016-12-29 11:38:00

眾所周知,人類經(jīng)歷了漫長的進(jìn)化史,在這段時(shí)間里,人類做了很多驚人的事情,并認(rèn)為人類是四足動物的后代。然而,人類進(jìn)化到今天的過程并不完美,牛津大學(xué)的一些研究人員正在研究進(jìn)化是如何導(dǎo)致我們許多人目前面臨的一些痛苦和加重的情況,特別是當(dāng)我們進(jìn)入老年的時(shí)候。

據(jù)悉,牛津骨科進(jìn)化小組由臨床講師Paul Monk博士、動物學(xué)教授Fritz Vollrath和矯形外科和肌肉骨骼科學(xué)教授Jonathan Rees博士組成。該小組對人類骨骼的進(jìn)化起源進(jìn)行研究,其如何變成我們現(xiàn)在的骨骼結(jié)構(gòu),以及他們今天負(fù)責(zé)的骨科問題。

目前,很少有成年人沒有經(jīng)歷某種類型的復(fù)發(fā)性或慢性關(guān)節(jié)疼痛,這些疾病似乎并沒有來處。在不考慮身材、體重、飲食和身體活動水平的情況下,背部問題和膝蓋問題無處不在的折磨人們。根據(jù)牛津研究人員的說法,其原因可能會一直回到人類開始用兩條腿走路。

“在醫(yī)院診所,我們很容易看到患有肩部疼痛、膝蓋前部疼痛、髖關(guān)節(jié)炎的人群,在年輕人中,我們看到一些關(guān)節(jié)有彈出的傾向?!盡onk博士說,“我們想知道當(dāng)我們結(jié)束了這種奇怪的骨頭和關(guān)節(jié)的安排,讓人們有了這些問題。這讓我們感到,答案是通過進(jìn)化來尋找?!?/span>

為此,研究小組對位于牛津大學(xué)、倫敦自然史博物館和華盛頓特區(qū)的史密森學(xué)會的224個(gè)古骨標(biāo)本進(jìn)行CT掃描。這些掃描不僅來自人類。而且還有靈長類動物、恐龍和其他動物,這些數(shù)據(jù)被用來創(chuàng)建一個(gè)3D模型庫。研究人員通過研究和比較,以跟蹤單個(gè)骨頭的形狀和結(jié)構(gòu)在數(shù)百萬年的過程中的變化。

在研究過程中,他們發(fā)現(xiàn)人類大腿骨的“頸部”似乎在人類開始用兩條腿行走時(shí)開始變得越來越厚,這是非常有意義的,因?yàn)榇笸裙趋佬枰m應(yīng)以支持額外的重量。不幸的是,股骨頸骨較厚,更可能發(fā)展為關(guān)節(jié)炎,這就是為什么這么多成年人患有髖部疼痛的良好解釋。

更不幸的是,如果人體繼續(xù)以與它已經(jīng)存在數(shù)百萬年的相同軌跡演變,股骨頸骨將繼續(xù)變厚,導(dǎo)致更多的關(guān)節(jié)炎病例。研究人員使用3D模型來打印“未來的骨架”,使用數(shù)學(xué)算法來預(yù)測人類骨骼將如何繼續(xù)改變形狀,如果他們的預(yù)測是正確的,那不僅僅是臀部會發(fā)展惡化的問題。該研究還發(fā)現(xiàn),肩膀中腱和血管通過的間隙隨著時(shí)間的推移變得越來越窄,這將解釋一些人在抬起他們的頭部時(shí)會有疼痛的感覺。

“這些模型將使我們能夠識別許多現(xiàn)代聯(lián)合條件的根本原因,以及使我們能夠預(yù)見未來可能基于生活方式和遺傳變化開始出現(xiàn)的問題,”Monk博士說。 “目前的趨勢表明,聯(lián)合替代品的現(xiàn)代形狀在將來不會工作,這意味著我們需要重新考慮我們的方法進(jìn)行許多常見的手術(shù)。我們還想看看我們將來會是什么樣子,并且回答諸如‘我們是如何變得更高、更快或更弱’的問題,以及‘我們可能正在演變?yōu)楦绲奈磥硇枰??’”?/span>

與過去的化石標(biāo)本不同,未來的變化并不是一成不變的,有許多未知因素可能影響人類未來變化和適應(yīng)的方式。然而,牛津大學(xué)的研究可以讓我們了解我們的后代可能是什么樣子,以及他們可能面臨的問題。

延伸閱讀:3D打印技術(shù)“量體裁衣” 為關(guān)節(jié)炎患者帶來福音

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