科學家利用3D掃描和3D列印揭示關節疼痛的「病根」

OFweek3D列印網訊 眾所周知，人類經歷了漫長的進化史，在這段時間裡，人類做了很多驚人的事情，並認為人類是四足動物的後代。然而，人類進化到今天的過程並不完美，牛津大學的一些研究人員正在研究進化是如何導致我們許多人目前面臨的一些痛苦和加重的情況，特別是當我們進入老年的時候。

據悉，牛津骨科進化小組由臨床講師Paul Monk博士、動物學教授Fritz Vollrath和矯形外科和肌肉骨骼科學教授Jonathan Rees博士組成。該小組對人類骨骼的進化起源進行研究，其如何變成我們現在的骨骼結構，以及他們今天負責的骨科問題。

目前，很少有成年人沒有經歷某種類型的複發性或慢性關節疼痛，這些疾病似乎並沒有來處。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。

「在醫院診所，我們很容易看到患有肩部疼痛、膝蓋前部疼痛、髖關節炎的人群，在年輕人中，我們看到一些關節有彈出的傾向。」Monk博士說，「我們想知道當我們結束了這種奇怪的骨頭和關節的安排，讓人們有了這些問題。這讓我們感到，答案是通過進化來尋找。」

為此，研究小組對位於牛津大學、倫敦自然史博物館和華盛頓特區的史密森學會的224個古骨標本進行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，這些數據被用來創建一個3D模型庫。研究人員通過研究和比較，以跟蹤單個骨頭的形狀和結構在數百萬年的過程中的變化。

在研究過程中，他們發現人類大腿骨的「頸部」似乎在人類開始用兩條腿行走時開始變得越來越厚，這是非常有意義的，因為大腿骨骼需要適應以支持額外的重量。不幸的是，股骨頸骨較厚，更可能發展為關節炎，這就是為什麼這麼多成年人患有髖部疼痛的良好解釋。

更不幸的是，如果人體繼續以與它已經存在數百萬年的相同軌跡演變，股骨頸骨將繼續變厚，導致更多的關節炎病例。研究人員使用3D模型來列印「未來的骨架」，使用數學演算法來預測人類骨骼將如何繼續改變形狀，如果他們的預測是正確的，那不僅僅是臀部會發展惡化的問題。該研究還發現，肩膀中腱和血管通過的間隙隨著時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會有疼痛的感覺。

「這些模型將使我們能夠識別許多現代聯合條件的根本原因，以及使我們能夠預見未來可能基於生活方式和遺傳變化開始出現的問題，」Monk博士說。 「目前的趨勢表明，聯合替代品的現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行許多常見的手術。我們還想看看我們將來會是什麼樣子，並且回答諸如『我們是如何變得更高、更快或更弱』的問題，以及『我們可能正在演變為更早的未來需要？』」。

與過去的化石標本不同，未來的變化並不是一成不變的，有許多未知因素可能影響人類未來變化和適應的方式。然而，牛津大學的研究可以讓我們了解我們的後代可能是什麼樣子，以及他們可能面臨的問題。