小鼠脛骨骨重建中骨形態(tài)和力學性能研究.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機制仍不明確。雌激素缺乏是骨質(zhì)疏松的主要病因之一，但雌激素缺乏在時空四維空間中影響骨重建的機理仍不明確。甲狀旁腺素已經(jīng)被證明是一種能夠促進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機制仍不明確。本文的目的是研究去勢手術和甲狀旁腺素治療對骨重建的影響機理。
　　本項目利用動物實驗構造骨質(zhì)疏松骨骼模型及治療組模型

2、。其中的動物實驗已在英國謝菲爾德大學完成：13只雌性小鼠C57BL/6J接受了去勢手術（Ovx,n=6）或假去勢手術（Sham,n=7），10只雌性小鼠C57BL/6J作為控制組（Wild,n=5）或甲狀旁腺素干預組（WildPTH,n=5），然后分別在小鼠第14，16，17，18,19，20，21和22周大時對完整小鼠右脛骨進行顯微計算機斷層掃描（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)，本項目利用Matlab，從μCT圖像中計算獲取三種骨形態(tài)參數(shù)，即骨礦含量、骨體積和骨橫截面積，并利用Matlab將μCT圖像轉換為有限元模型,從有限元模型中計算出三種骨力學性能參數(shù)，即應變能密度，失效載荷和剛度。除了記錄沿時間軸的小鼠脛骨的整體變化，還利用之前開發(fā)的時空四維定量方法來監(jiān)測4組小鼠脛骨的局部變化。
　　整體分析結果表明，去勢手術對小鼠脛骨整體骨礦含量和整體骨體積幾乎沒有影響，但會

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。局部分析結果表明，去勢手術降低了脛骨近端區(qū)域的骨礦含量和骨體積，這導致該區(qū)域應變能密度上升；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，這導致所有區(qū)域的應變能密度下降。此外，去勢手術使脛骨骨內(nèi)膜包圍面積顯著擴大，而對骨膜包圍面積沒有明顯影響；甲狀旁腺素促進了脛骨骨膜面積擴張，骨內(nèi)膜面積收縮，對側部和前部區(qū)域骨骼影響尤其明顯。