青少年生长发育期骨骼健康与异常
临床研究
青少年特发性脊柱侧弯是指发生于青春发育期前后的脊柱三维畸形。我们的团队研究发现低骨质密度和青少年特发性脊柱侧弯进展预后的关系受到国际的认可及重视。我们亦利用先进的体内成像和微成像技术研究骨质量，包括双能量X射线吸收测定术，骨定量超声，定量电脑断层扫描（QCT）以及高分辨率QCT（HR-pQCT or XtremeCT）。以上研究对青少年特发性脊柱侧弯发病机理的研究作了重要的贡献。
1) 人体形态学测量，骨骼生长和骨矿化研究
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女性青少年特发性脊柱侧弯病人围青春期快速发育阶段的人体测量分析 |
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青少年特发性脊柱侧弯中系统性低骨质密度和低骨质力学性能 |
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骨质密度作为青少年特发性脊柱侧弯病人侧弯进展的预后影响因素 |
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青少年特发性脊柱侧弯女性患者骨密度状态的长期随访 |
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青少年特发性脊柱侧弯患者骨品质包括形态学、容积骨密度和松质骨微结构 |
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影响青少年特发性脊柱侧弯病人骨矿化状态的生活方式 |
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青少年特发性脊柱侧弯患者肌肉质量和骨质量 |
2) 全身矢状面力线
在脊柱手术中，使用EOS成像系统帮助理解年龄和性别相关的全身矢状面力线的参考值是非常必要的，为脊柱外科医生制定畸形矫正方案提供参考。老年人群中成人脊柱畸形发病率高达60%。成人脊柱畸形患者的矢状面力线直接影响患者疼痛和行动能力，也是患者健康相关生活质量评估的决定因素。在年龄相关的矢状面平衡失代偿时，患者躯干发生前倾，骨盆后倾，伸髋屈膝，表明机体启动全身代偿机制去维持经济平衡的直立状态。
3) 青少年特发性脊柱侧弯神经解剖学、耳神经学和高级电脑影像学的研究
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脊柱和头颅的形态计量学分析 |
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脊髓形态学分析 |
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小脑扁桃体水平 |
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大脑和小脑形态学 |
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前庭系统形态学 |
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青少年特发性脊柱侧弯脊柱生长的生物力学模型建模 |
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体感诱发动作电位的神经传导 |
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姿势平衡评估 |
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冠状面和矢状面Cobb角自动测量的深度学习 |
4) 非电离辐射超声评估
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超声自动测量Cobb角对比于EOS X射线成像系统 |
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超声用于纵向监测侧弯严重性的可行性 |
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超声测量Cobb角进行早期诊断和成像 |
5) 青少年特发性脊柱侧弯患者健康相关生活质量的研究
当脊柱侧弯患者接受支具治疗或手术治疗时，患者的健康相关生活质量应被重点关注。本中心配有基于网络平台的脊柱侧弯患者健康相关生活质量的调查问卷如SRS-22和SAQ。这些调查问卷可用于监测手术患者健康相关的生活质量术前术后的变化。为观察健康方面而设计的健康相关生活质量的调查问卷有多个翻译版本，并进行了有效性和可靠性的测试。这些基于健康相关生活质量的调查问卷考虑到了更多具体的方面，特别是与脊柱外观和生活质量的其他方面相关的。
基础研究
1) 青少年维生素D的缺乏
青春期是⾻矿物沉积的关键时期，在研究⽅⾯值得我们重视和关注。本中⼼积极开展在儿童⾻骼健康，钙吸收及含钙饮⾷⽅⾯的研究。我们最新的研究调查了⾹港青少年维⽣素D的状况以及对于维⽣素D的认知⽔准。我们注意到⾹港青少年总体对维⽣素D的认知⽔准较低，并且普遍缺乏维⽣素D，并且我们也观察到低维⽣素D⽔准与⾻健康状态相关⽣理学指标的相关性。我们将针对维⽣素D的生理功能，预防及干预作用展开更深层次的研究。
Image adopted from Cheung et al., Osteoporosis International, 2016.
2) 青春期发育的骨质量参数研究
通过HR-pQCT研究，我们发现在针对年龄，骨面积，生活质量参数的调整后，松质骨形成的延迟会造成远端骨的多孔性较高。相比于女性，此延迟现象在中国男性青少年中易引起较差的力学参数和较高的骨脆性。
Adjusted mean of porosity of total cortex and bone mechanical property at distal radius of boys (solid line) and girls (dotted line) by Tanner stage. *: p<0.05 in sex difference at that Tanner stage by ANCOVA.
Result adopted from Cheuk et al., Journal of Bone and Mineral Research, 2018.
3) 青少年特发性脊柱侧弯全基因组关联分析
青少年特发性脊柱侧弯被认为是具有遗传易感性的多因素引发的疾病，全基因组关联分析则是研究其发病机理的众多方法中的一种。
与糖尿病，心肌梗塞和癌症等常见疾病相似，青少年特发性脊柱侧弯在部分患者中呈现出家族遗传性。在对青少年特发性脊柱侧弯以家族为单位的研究中，我们发现其遗传概率为87.5%±11.1%。
4) 骨细胞形态和功能学研究
超过30%的青少年特发性脊柱侧弯患者有系统性的骨量减少症状 （即在性别年龄匹配的对照人群中骨密度 z值≤ -1）。我们的临床研究资料表明骨量减少是侧凸进展的重要预后影响因素，而异常的骨密度和骨质都与很多遗传和内分泌因素相关。 我们的前期研究发现青少年特发性脊柱侧弯患者的低骨密度部分归因于melatonin receptor 1B及soluble leptin receptor的异常表达。我们现阶段的方向主要集中在研究骨细胞、成骨细胞和破骨细胞在骨量减少的青少年特发性脊柱侧弯患者体内发挥的功能和细胞与细胞之间的相互作用关系。我们利用目前最先进技术对青少年特发性脊柱侧弯患者骨样本和对照组骨组织进行检测，并从两组样本中提取骨细胞与破骨细胞进行原代培养，在细胞水准对基因表达和功能进行比较研究。
服务
1) 全港学生脊柱侧弯筛查
自1995年开始香港卫生署对全港学生进行脊柱侧弯筛查，本研究中心为香港两所脊柱侧弯推荐治疗机构之一。筛查结果显示：青少年特发性脊柱侧弯的发病率高达2.8%。
Adopted from Luk et al., Spine, 2010.
2) 多媒体脊柱侧弯临床管理系统
健康部门平均每年筛查后推荐800个新增病例到威尔斯亲王医院，为满足治疗要求，我们建立了多媒体脊柱侧弯临床管理系统。至今我们系统内有超过17000个病例，并支援院内来自多个工作站的100个用户。
3) 支具治疗
本中心致力于为脊柱侧弯患者提供支具治疗以及开展刚性支具与弹性支具治疗脊柱侧弯的临床随机对照研究。本中心不仅在矫形支具的生产和调节上运用了CAD CAM系统，而且现正推广3D超声监控支具使用情况，温度感测器以监测支架使用时数；和静观计划。而最近成立的支具治疗部将着力于开展矫形支具治疗和非手术治疗脊柱侧弯患者为目的的跨学科协作临床研究。
4) 手术治疗
对于严重脊柱侧弯患者，本中心开展手术治疗以减轻侧突弧度，并积极展开相关的研究，如侧突测量技术，脊柱融合策略，SSEP监测以及疗效分析。本中心经历了脊柱侧弯手术策略和器械发展的多个阶段，从后方入路的哈林顿棒，ISOLA系统，CD系统，到最近第三代和第四代椎弓根螺钉系统，从前路手术的Zielke器械，Halms-Zielke系统到最近VATS方法（视频辅助下胸腔镜手术）。本中心还率先运用电脑辅助手术建模与术中导航技术改善多种椎弓根螺钉在侧弯矫正中的置入准确性和安全性。
5) 健康教育推广
我们在许多中小学举行了「维生素D和骨骼健康」的教育讲座，通过知识转移和促进健康的生活方式提高对维生素D和骨骼健康的认识。截至2017年底，已有超过80,000名学生、脊柱侧弯患者及家长出席了讲座或收看了视频。 2017年5月20日，我们在香港小童群益会举办的「健康生活游艺日」设立了一个促进骨骼健康的游戏展位。
6) 骨骼健康教育网站平台
"健骼知多D" (http://bonehealth.ort.cuhk.edu.hk) 网站平台有英文和中文两个版本，于2016年5月推出，供公众观看，目前这个互动网站吸引了超过6500名访客。
7) Android和iOS系统应用程式
手机应用程式于2016年6月起公开免费下载，资源视频以中英文叙述,目前已录得超过600次应用程序下载。
Android version: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.cuhk.vdp&hl=zh-TW
iOS version: https://itunes.apple.com/WebObjects/MZStore.woa/wa/viewSoftware?id=1153485574
肌肉骨骼老龄化研究
少肌症研究
少肌症是一种随着年龄增长而引致肌肉质量、肌肉力量以及物理机能退化的全身系统性老年疾病。我们的研究团队利用SAMP8动物模型对肌肉功能，肌肉纤维横切面区域、肌纤维类型和多种刺激效果的变化进行研究。根据我们的研究报告显示(Wong et al) 少肌症是导致脆性骨折的主要原因。我们的目标是利用加速衰老的动物模型对神经损伤、肌肉脂肪变性和线粒体功能退化等的病理原因进行研究。我们的研究团队致力了解少肌症以制定对应方法，最终达到减少跌倒和骨折。
 图1. SAMP8小鼠肌肉类型分布：I型蓝色，IIa型绿色，IIb型红色，IIx型黑色  图2. SAMP8小鼠体外肌肉生理功能检测  图3. SAMP8小鼠和对照组神经肌肉接合点的形态改变  图4. 利用HR-pQCT分析肌肉组织的肌内脂肪含量  图5. 在社区中心举行少肌症普查，对身体成份和肌肉质量进行分析以了解少肌症在本港的流行情况
骨质疏松性骨折愈合
人口老龄化使骨质疏松骨折（脆性骨折）成为了全球性的健康问题。我们的科研兴趣在于骨质疏松下脆性骨折愈合迟缓的成因以及可以增强骨折愈合的机制。我们对于骨质疏松骨折愈合的综合性研究课题涉及细胞、体外研究、动物体内研究以及临床研究项目多个方面。
 图1. 大鼠股骨中段和干骺端的骨质疏松骨折模型  图2. 骨质疏松状态下骨细胞及网状结构发生的形态学退变可能是影响骨折愈合的重要原因
生物物理干预治疗
随着香港人口老化不断上升，非药物生物物理学干预治疗的应用目的是对行动不便的长者进行承重训练进而减少可能导致骨折的摔倒风险以及加速骨折发生后的愈合过程。
 图1. 高频低幅振动治疗（LMHFV）自主研发专利技术  图2. LMHFV平台的临床应用  图3. LMHFV平台的基础研究应用
转化医学研究
随着香港人口老化不断上升，非药物生物物理学干预治疗的应用目的是对行动不便的长者进行承重训练进而减少可能导致骨折的摔倒风险以及加速骨折发生后的愈合过程。
 图1. 老年社区中心中进行的LMHFV治疗研究项目  图2. 我们团队已取得震动治疗机的专利，成功在本港超过三百间社区中心注册使用，证明震动治疗的应用及影响已超越学术上的研究
个性化人工假体及植入物
个性化骨科假体和植入物是骨科矫正学科中的关键突破之一。它们是根据病人自身的骨骼形状资料进行设计。在术前准备过程中设计的个性化假体和植入物有助于加强手术的顺利进行并提高手术的精确性。
 图1. 骨盆骨折的个性化假体  图2. 髋臼骨折的个性化假体  图3. 骨盆骨折的个性化植入物  图4. 髋臼骨折的个性化植入物
个性化的手术工具
根据骨折的形态、变形及病理学特性，通过对手术路径、骨折复位及截骨方式的分析，于手术前期设计的性化手术器械可以增加手术的精确性从而提升临床结果。自2013年以来，随着电脑辅助手术建模实验室的建立，我们已经开始应用电脑辅助手术计划和模型制作服务。
 图1. 术前分析  图2. 截骨矫正术的个性化手术器械  图3. 股骨骨折的个性化手术器械  图4. 个性化手术器械以及骨骼模型  图5. 我们团队已取得发明电脑辅助制作个性化植入物的专利
手术辅助机械臂
具有高精度，硬度以及稳定性的手术机械臂的使用可以大大减少术中的错误继而避免不必要的手术事故。我们的团队积极参与到手术机械辅助系统的研究和发展工作中。我们已经研发出了两代手术机械设备并完成了超过50例的机械辅助临床手术案例。
 图1. 我们研发的第一代手术机械设备
 图3. 自动-手动一体设计的手术机械设备  图2. 我们研发的第二代手术机械设备
社区预防跌倒行动
http://www.no-fall.hk
脆性骨折的一级预防是我们老龄化社会的下一项挑战。减少骨折最有效的方法就是降低那些最容易跌倒继而发生骨折人群的跌倒风险。在引导长者以及社区工作者降低跌倒风险方面，我们已经具有超过十年的工作经验。深入社区是我们知识传递过程中必不可少的一部分。
 图1. 针对老年人的防跌倒讲座  图2. 针对脆性骨折患者及看护人员的家庭肌肉力量训练讲习班  图3. 弹力带训练是一种有效的家庭抗阻锻炼方式，可用于肌肉减少症和跌倒相关骨折的一级预防  图4. 社区预防跌倒讲座，重点是家里的风险，饮食推荐和体育锻炼  图5. 预防跌倒小组举办的社区老人弹力带训练讲习班  图6. 社区预防跌倒讲座，重点是家里的风险，饮食推荐和体育锻炼 |
