小鼠脛骨骨重建中骨形態(tài)和力學(xué)性能研究.pdf

1、骨質(zhì)疏松是一種常見的骨骼疾病，且已經(jīng)成為影響人類健康的世界性問題之一。然而，骨質(zhì)疏松的成因及治療中的骨重建力學(xué)機(jī)制仍不明確。雌激素缺乏是骨質(zhì)疏松的主要病因之一，但雌激素缺乏在時(shí)空四維空間中影響骨重建的機(jī)理仍不明確。甲狀旁腺素已經(jīng)被證明是一種能夠促進(jìn)骨合成從而治療骨質(zhì)疏松的有效藥物，但是其作用于骨骼的力學(xué)機(jī)制仍不明確。本文的目的是研究去勢(shì)手術(shù)和甲狀旁腺素治療對(duì)骨重建的影響機(jī)理。
　　本項(xiàng)目利用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)構(gòu)造骨質(zhì)疏松骨骼模型及治療組模型

2、。其中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已在英國謝菲爾德大學(xué)完成：13只雌性小鼠C57BL/6J接受了去勢(shì)手術(shù)（Ovx,n=6）或假去勢(shì)手術(shù)（Sham,n=7），10只雌性小鼠C57BL/6J作為控制組（Wild,n=5）或甲狀旁腺素干預(yù)組（WildPTH,n=5），然后分別在小鼠第14，16，17，18,19，20，21和22周大時(shí)對(duì)完整小鼠右脛骨進(jìn)行顯微計(jì)算機(jī)斷層掃描（Mirco computed tomography,μCT）（像素尺寸為10μm），以記

3、錄骨重建過程?；讷@取的顯微CT數(shù)據(jù)，本項(xiàng)目利用Matlab，從μCT圖像中計(jì)算獲取三種骨形態(tài)參數(shù)，即骨礦含量、骨體積和骨橫截面積，并利用Matlab將μCT圖像轉(zhuǎn)換為有限元模型,從有限元模型中計(jì)算出三種骨力學(xué)性能參數(shù)，即應(yīng)變能密度，失效載荷和剛度。除了記錄沿時(shí)間軸的小鼠脛骨的整體變化，還利用之前開發(fā)的時(shí)空四維定量方法來監(jiān)測(cè)4組小鼠脛骨的局部變化。
　　整體分析結(jié)果表明，去勢(shì)手術(shù)對(duì)小鼠脛骨整體骨礦含量和整體骨體積幾乎沒有影響，但會(huì)

4、使其失效載荷和剛度略微降低；甲狀旁腺素治療可以顯著提高小鼠脛骨整體骨礦含量、骨體積以及失效載荷和剛度。局部分析結(jié)果表明，去勢(shì)手術(shù)降低了脛骨近端區(qū)域的骨礦含量和骨體積，這導(dǎo)致該區(qū)域應(yīng)變能密度上升；甲狀旁腺素治療提高了脛骨所有區(qū)域的骨礦含量和骨體積，這導(dǎo)致所有區(qū)域的應(yīng)變能密度下降。此外，去勢(shì)手術(shù)使脛骨骨內(nèi)膜包圍面積顯著擴(kuò)大，而對(duì)骨膜包圍面積沒有明顯影響；甲狀旁腺素促進(jìn)了脛骨骨膜面積擴(kuò)張，骨內(nèi)膜面積收縮，對(duì)側(cè)部和前部區(qū)域骨骼影響尤其明顯。