针对植入物相关感染的微生物诊断中存在的问题以及当前关于超声液体培养 (SFC) 的真正精确度的争论,本综述的目的是描述该方法并分析和比较当前该主题研究的结果。此外,本研究还讨论并提出了执行超声处理的最佳参数。我们在文献中搜索了最近 (2019-2023) 的关于该研究主题的研究。结果,正如预期的那样,在所分析的研究中采用了不同的超声处理方案,因此,与传统培养方法 (假体周围组织培养 - PTC) 相比,该技术在灵敏度和特异性方面的结果存在显著差异。凝固酶阴性葡萄球菌 (CoNS) 和金黄色葡萄球菌被 SFC 和 PTC 鉴定为主要病原体,SFC 对于鉴定难以检测的低毒力病原体非常重要。与化学生物膜置换法 EDTA 和 DTT 相比,SFC 也产生了不同的结果。在此背景下,本综述概述了该主题的最新情况,并通过从各个方面(包括样品采集、储存条件、培养方法、微生物鉴定技术(表型和分子)和菌落形成单位 (CFU) 计数的临界点)评估最佳参数,为提高超声处理性能(特别是在灵敏度和特异性方面)提供了理论支持。这项研究证明了该技术标准化的必要性,并为超声处理方案提供了理论基础,该方案旨在实现最高水平的灵敏度和特异性,以便对与植入物和假体装置相关的感染(例如假体关节感染 (PJI))进行可靠的微生物诊断。然而,仍然需要实际应用和额外的补充研究。
植入式脑机接口的一个关键问题是它们需要极高的能效。降低能耗的一种方法是使用这些设备中嵌入的处理器提供的低功耗模式。我们提出了一种技术来预测感兴趣的神经元活动何时可能发生,以便处理器在这些时间以标称工作频率运行,否则置于低功耗模式。为了实现这一点,我们发现分支预测器也可以预测大脑活动。我们对清醒和麻醉的老鼠进行脑部手术,并评估几种分支预测器预测小脑神经元活动的能力。我们发现感知器分支预测器可以预测小脑活动,准确率高达 85%。因此,我们利用分支预测器来指示何时在低功耗和正常操作模式之间转换,节省高达 59% 的处理器能量。
到2050年,预计全球超过6%的全球人口的25亿个人将受到听力损失的直接影响,这使其成为最普遍的残疾之一。[1]在听力障碍中,感觉神经听力损失(SNHL)现在影响全球60岁以上的25%的人[2],大多数情况是不可逆的,因为毛细胞无法再生。[3]听力由听觉器官进行,由声音和感觉系统组成。在内耳中,毛细胞通过声波在基底膜(BM)上引起的振动模式转导成生物信号,这些生物信号被周围神经树突和沿着螺旋神经节神经元沿着大脑的螺旋杆所吸引,并在其上引起声音和言论的每日。[4,5]
感染植入物的手术。[1] 在植入医疗器械的过程中,细菌可能会污染其表面并形成生物膜,从而引起感染。[2] 所施用的抗生素通常无法穿透生物膜,因此唯一的可能性就是取出植入物并重新插入。成功的骨植入物不仅应具有抗菌特性,还应促进与宿主骨组织的整合(骨整合 [3] )。理想情况下,生长和分化因子会引发生物事件,从而导致植入物周围形成新骨。[3] 如果没有这种与骨骼的结合,就会发生无菌性松动,从而导致植入物失败。与其他金属相比,钛植入物已经具有更好的生物相容性,因为氧化层会吸引成纤维细胞和其他重要细胞来促进骨骼生长。然而,仍然需要更优质的材料,因为截至目前,大约 10% 的植入物会失败。[4] 除了给医疗保健系统带来巨大的财务成本外,这还会给患者带来巨大的心理负担。[5]
当前的基因治疗模型涉及逆转录病毒介导的遗传材料转移到源自各种体细胞组织的细胞中,包括造血系统的细胞,成纤维细胞,肝细胞,内皮细胞和成肌细胞(1、2)。我们先前已经描述了一种通过小鼠皮肤成纤维细胞逆转录病毒感染的基因产物传递方法(3)。我们先前在成纤维细胞研究中使用的转导基因是人和狗因子IX cDNA(3,4)。尽管在组织培养中可以实现高水平的持续性,而当在啮齿动物的同种异体移植中移植时,这些成纤维细胞仅在短时间内就产生了大量因子IX(3,5)。从理论上讲,体内表达的短期可能归因于不同的因素:(i)宿主对外源性因子IX的免疫反应; (ii)移植后外国细胞的破坏; (IIM)一旦将转导细胞移植到动物的转移基因的转录基因转录的特异性下降。已经表明(3,5),植入改良的成纤维细胞后,对人类因子IX的抗体存在,这至少可以解释,部分原因是第IX因子的短期。在这项工作中,使用不同的启动子来控制8-半乳糖苷酶的表达,我们证明,在组织培养中,长期表达可以轻松获得,但指导感兴趣基因转录的启动子的类型可能是决定体内长期表达的关键因素之一。
利用电磁 (EM) 场进行的无线通信是人体周围可穿戴设备之间信息交换的支柱。然而,对于植入式设备,电磁场会在组织中被大量吸收,而其他传输模式(包括超声波、光学和磁电方法)会由于一种能量形式转换为另一种能量形式而导致大量的转导损耗,从而增加了整体的端到端能量损耗。为了解决脑植入物中无线供电和通信的挑战以及低端端通道损耗,我们提出了双相准静态脑通信 (BP-QBC),通过使用电准静态 (EQS) 信号,避免了因没有场模态转换而导致的转导损耗,在通道长度约为 55 毫米的情况下实现 < 60dB 的最坏情况端到端通道损耗。 BP-QBC 利用基于偶极耦合的信号在脑组织内传输,在发射器 (TX) 中使用差分激励,在接收器 (RX) 中使用差分信号拾取,同时通过阻断流经脑组织的任何直流电流路径,在 1MHz 载波频率下提供比传统人体电流通信 (G-HBC) 低 ~41 倍的低功耗。由于通过人体组织的电信号传输是电准静态的,频率高达几十 MHz,因此 BP-QBC 可实现从植入物到外部可穿戴设备的可扩展 (bps-10Mbps) 占空比上行链路 (UL)。BP-QBC TX 的功耗在 1Mbps 时仅为 0.52 μW(占空比为 1%),这在从可穿戴设备中枢通过 EQS 脑通道到植入物的下行链路 (DL) 中收集的功率范围内,外部施加的电流小于 ICNIRP 安全限值的 1/5。此外,BP-QBC 消除了对颅下询问器/中继器的需求,因为它由于没有场传导而提供了更好的信号强度。这种低端到端通道损耗和高数据速率是由一种全新的大脑通信和供电方式实现的,在神经生物学研究、脑机接口、电疗和联网医疗领域具有深远的社会和科学影响。
利用电磁 (EM) 场进行的无线通信是人身周围可穿戴设备之间信息交换的支柱。然而,对于植入式设备,电磁场会在组织中产生大量吸收,而其他传输模式(包括超声波、光学和磁电方法)会由于一种能量形式转换为另一种能量形式而导致大量的转导损耗,从而增加了整体的端到端能量损耗。为了解决脑植入物中无线供电和通信的挑战并实现低端端通道损耗,我们提出了双相准静态脑通信 (BP-QBC),通过使用电准静态 (EQS) 信号,在通道长度约为 55 毫米的情况下实现 < 60dB 的最坏情况端到端通道损耗,从而避免了因没有场模态转换而导致的转导损耗。 12 BP-QBC 利用基于偶极耦合的信号在脑组织内传输,在发射器 (TX) 处使用差分激励,在接收器 (RX) 处拾取差分信号,同时通过阻断通过脑组织的任何直流电流路径,在 1MHz 载波频率下提供约 41 倍的低功耗,相对于传统的人体电流通信 (G-HBC)。由于通过人体组织的电信号传输是电准静态的,频率高达数十 MHz,因此 BP-QBC 允许从植入物到外部可穿戴设备的可扩展 (bps-10Mbps) 占空比上行链路 (UL)。 BP-QBC TX 的功耗在 1Mbps(占空比为 1%)时仅为 0.52 μW,这在从可穿戴中枢通过 EQS 脑通道到植入物的下行链路 (DL) 中收集的功率范围内,外部施加的电流小于 ICNIRP 安全限值的 1/5。此外,BP-QBC 消除了对颅下询问器/中继器的需求,因为它由于没有场传导而提供了更好的信号强度。如此低的端到端通道损耗和高数据速率是由一种全新的脑部通信和供电模式实现的,对神经生物学研究、脑机接口、电药物和互联医疗保健等领域具有深远的社会和科学影响。
“这项多中心研究的临床结果验证了 PGI 的新颖设计。与其他青光眼管分流术的已发表结果相比,该研究表明,PGI 能够优化难治性青光眼的眼压,同时降低对抗青光眼眼药水的依赖性,”副教授 Victor Koh 说道。该植入物已授权给初创公司 Advanced Ophthalmic Innovations Pte Ltd (AOI),并已用于新加坡、欧洲、南非、中东和亚太地区的青光眼治疗。创新团队于 2017 年获得了欧洲合格认证 (CE) 标志和卫生科学局 (HSA) 批准的 Paul ® 青光眼植入物,并于 2018 年获得了治疗用品管理局 (TGA) 认证。AOI 最近在中国开始临床试验,以确保获得国家药品监督管理局 (NMPA) 批准在中国进行临床销售。此外,AOI 还计划很快进行美国 FDA 监管备案。该产品已在美国、中国、新加坡和日本获得专利。目前,英国、爱尔兰、德国、荷兰、芬兰、意大利、葡萄牙、法国、西班牙、比利时、沙特阿拉伯、南非、韩国、马来西亚、澳大利亚和新西兰的顶级医院和眼科中心以及新加坡国立大学医院均在使用该产品。 “我们通过保罗青光眼植入物实现的一个重要目标是设计一种对眼内侵入性较小的分流器,其管子比传统植入物小得多,同时又不影响对各种顽固性青光眼的疗效,”英国 Moorfields 眼科医院的青光眼专家、新加坡国立大学医学院客座教授 Keith Barton 教授补充道。他还参与了 PGI 的设计阶段。四川音乐学院的新加坡音乐教授 Lee Tian Tee 教授于 2018 年和 2019 年在国立大学医院接受了植入。“我在 2016 年去做了一次眼科检查,以寻求治疗白内障的方法。就在那时,我发现自己也患有青光眼。经过我的眼科医生 Chew 教授的详细评估后,我的双眼都接受了保罗青光眼植入物 (PGI)。它大大缓解了我的眼压,不需要任何眼药水。”
Berner,A.,Henkel,J.,Woodruff,M.A.,Steck,R.,Nerlich,M.,Schuetz,M.A。,&Hutmacher,D.W。(2015)。 延迟的微创注入同种异性骨髓基质细胞表可再生卵临床动物模型中的大骨缺陷。 干细胞转化医学,4(5),503-512。 Cheong,V。S.,Fromme,P.,Mumith,A.,Coathup,M.J。,&Blunn,G。W.(2018)。 新型的自适应有限元算法,以预测添加剂生产的多孔植入物中的骨向内生长。 生物医学材料的机械行为杂志,87,230-239。 doi:https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2018.07.019 Cipitria,A.,Reichert,J.C.,Epari,D.R.,D.R.,Saifzadeh,S. 。 。 Hutmacher,D。W.(2013)。 多丙酮酸支架和降低的RHBMP-7剂量,用于在绵羊胫骨中再生。 生物材料,34(38),9960-9968。 Dimitriou,R.,Jones,E.,McGonagle,D。和Giannoudis,P。V.(2011)。 骨骼再生:当前的概念和未来的方向。 BMC Medicine,9(1),66。DOI:10.1186/1741-7015-9-66 Emara,K。M.,Diab,R。A.和Emara,A。K.(2015)。 裂缝非工会管理的最新生物学趋势。 世界骨科杂志,6(8),623-628。doi:10.5312/wjo.v6.i8.623 Fitzpatrick,N.,Sajik,D。,&Farrell,M。(2013)。 猫胸腔关节固定术使用根据经皮板关节固定术的原理应用的前轮廓背板。 兽医和比较骨科与创伤学,26(05),399-407。 当前的干细胞研究与治疗,3(4),254-264。Berner,A.,Henkel,J.,Woodruff,M.A.,Steck,R.,Nerlich,M.,Schuetz,M.A。,&Hutmacher,D.W。(2015)。延迟的微创注入同种异性骨髓基质细胞表可再生卵临床动物模型中的大骨缺陷。干细胞转化医学,4(5),503-512。Cheong,V。S.,Fromme,P.,Mumith,A.,Coathup,M.J。,&Blunn,G。W.(2018)。 新型的自适应有限元算法,以预测添加剂生产的多孔植入物中的骨向内生长。 生物医学材料的机械行为杂志,87,230-239。 doi:https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2018.07.019 Cipitria,A.,Reichert,J.C.,Epari,D.R.,D.R.,Saifzadeh,S. 。 。 Hutmacher,D。W.(2013)。 多丙酮酸支架和降低的RHBMP-7剂量,用于在绵羊胫骨中再生。 生物材料,34(38),9960-9968。 Dimitriou,R.,Jones,E.,McGonagle,D。和Giannoudis,P。V.(2011)。 骨骼再生:当前的概念和未来的方向。 BMC Medicine,9(1),66。DOI:10.1186/1741-7015-9-66 Emara,K。M.,Diab,R。A.和Emara,A。K.(2015)。 裂缝非工会管理的最新生物学趋势。 世界骨科杂志,6(8),623-628。doi:10.5312/wjo.v6.i8.623 Fitzpatrick,N.,Sajik,D。,&Farrell,M。(2013)。 猫胸腔关节固定术使用根据经皮板关节固定术的原理应用的前轮廓背板。 兽医和比较骨科与创伤学,26(05),399-407。 当前的干细胞研究与治疗,3(4),254-264。Cheong,V。S.,Fromme,P.,Mumith,A.,Coathup,M.J。,&Blunn,G。W.(2018)。新型的自适应有限元算法,以预测添加剂生产的多孔植入物中的骨向内生长。生物医学材料的机械行为杂志,87,230-239。 doi:https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2018.07.019 Cipitria,A.,Reichert,J.C.,Epari,D.R.,D.R.,Saifzadeh,S.。。Hutmacher,D。W.(2013)。多丙酮酸支架和降低的RHBMP-7剂量,用于在绵羊胫骨中再生。生物材料,34(38),9960-9968。Dimitriou,R.,Jones,E.,McGonagle,D。和Giannoudis,P。V.(2011)。骨骼再生:当前的概念和未来的方向。BMC Medicine,9(1),66。DOI:10.1186/1741-7015-9-66 Emara,K。M.,Diab,R。A.和Emara,A。K.(2015)。裂缝非工会管理的最新生物学趋势。世界骨科杂志,6(8),623-628。doi:10.5312/wjo.v6.i8.623 Fitzpatrick,N.,Sajik,D。,&Farrell,M。(2013)。猫胸腔关节固定术使用根据经皮板关节固定术的原理应用的前轮廓背板。兽医和比较骨科与创伤学,26(05),399-407。当前的干细胞研究与治疗,3(4),254-264。Fröhlich,M.,Grayson,W。L.,Wan,L。Q.,Marolt,D.,Drobnic,M。,&Vunjak-Novakovic,G。(2008)。 组织工程骨移植:生物学需求,组织培养和临床相关性。 Giannoudis,P.,Panteli,M。和Calori,G。(2014年)。 骨骼康复:钻石概念。 在G. Bentley中(ed。 ),欧洲教学讲座(第1卷 14,pp。 3-16):施普林格柏林海德堡。 Gomez-Barrena,E.,Rosset,P.,Lozano,D.,Stanovici,J.,Emmthaller,C。和Gerbhard,F。(2015)。 骨断裂愈合:延迟的工会和不连接中的细胞疗法。 骨,70,93-101。 doi:10.1016/j.bone.2014.07.033Fröhlich,M.,Grayson,W。L.,Wan,L。Q.,Marolt,D.,Drobnic,M。,&Vunjak-Novakovic,G。(2008)。组织工程骨移植:生物学需求,组织培养和临床相关性。Giannoudis,P.,Panteli,M。和Calori,G。(2014年)。骨骼康复:钻石概念。在G. Bentley中(ed。),欧洲教学讲座(第1卷14,pp。3-16):施普林格柏林海德堡。Gomez-Barrena,E.,Rosset,P.,Lozano,D.,Stanovici,J.,Emmthaller,C。和Gerbhard,F。(2015)。 骨断裂愈合:延迟的工会和不连接中的细胞疗法。 骨,70,93-101。 doi:10.1016/j.bone.2014.07.033Gomez-Barrena,E.,Rosset,P.,Lozano,D.,Stanovici,J.,Emmthaller,C。和Gerbhard,F。(2015)。骨断裂愈合:延迟的工会和不连接中的细胞疗法。骨,70,93-101。 doi:10.1016/j.bone.2014.07.033
摘要:牙科植入学是牙科最动态发展的领域之一,尽管发展了临床知识和新技术,但仍与许多可能导致植入物丧失或疾病的发展相关,包括植入物周围炎。由于口服微生物群的发展以及免疫失衡引起的伴随炎症,牙齿植入物无法产生适当的骨整合过程的事实之一。本研究旨在介绍有关口腔菌群营养不良的影响以及免疫系统对牙科植入学观察到的失败过程的影响。证据表明,这些生物学障碍和植入物并发症之间存在很强的关系,通常是由于骨整合不当,植入物的致病生物膜以及加剧的炎症反应而引起的。植入物设计中的技术增强功能可以减轻病原体定植和炎症,强调植入物的成功率。