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皮质骨机械性显微损伤的形态分析及其研究价值
目的 拟观察骨钉植入所造成的鼠皮质骨机械性显微损伤的形态特征.方法 在成年(12个月)大鼠胫骨中段钻入直径1.2 mm的含螺纹的克氏针.钻孔骨段经碱性品红染色,甲基丙烯酸甲酯包埋后作100 μm厚的横截面切片.骨切片在普通光镜、荧光显微镜和激光共聚焦显微镜下进行观察,并对显微损伤的范围进行定量分析.结果 普通光镜和荧光显微镜均可以发现针孔周围的弥散性损伤和线性裂纹,而荧光显微镜能显示普通光镜下难以分辨的染色较弱的显微损伤;激光共聚焦显微镜则具有更高的分辨率,能发现光镜下的片状损伤由很多细小的交叉裂纹组成.定量分析结果显示,损伤骨的厚度一般小于100 μm,而荧光显微镜显示的损伤骨表面比率、损伤骨厚度和损伤骨面积均大于普通光镜所示(P＜0.05).结论 螺钉植入造成的周围皮质骨显微损伤包括弥散性损伤和线性裂纹.两者均可由极微细的裂纹聚合而成.荧光显微镜由于对碱性品红有更高的敏感性,因儿能提供更为准确的定量分析结果.
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骨的显微损伤及其对骨力学性能的影响
骨的显微损伤是由于反复受载所致的仅能在显微镜下观察到的骨基质的损伤,往往表现为各种形态的显微裂纹或弥散性损伤.通过特殊染色和标记可对显微损伤进行组织学观察和定量分析,并根据其形态和与骨单位的位置关系进行分类.显微损伤往往伴有骨强度的降低和骨脆性的增加,裂纹的长度及其位置是影响骨力学性能的决定因素.显微损伤的积累终会导致骨的疲劳骨折.
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利用有限元研究骨中显微损伤发展
目的 研究骨组织中矿物晶体与胶原纤维的相互作用对显微损伤扩展方式的影响.方法 在有限元模型的基础之上引入黏性单元,用拉伸-分离理论来模拟离子键、氢键、范德华力等的作用.结合随机场理论以及概率损伤分析方法,研究上述各种相互作用机制对骨组织中显微损伤扩展方式的影响.结果 当矿物晶体与胶原纤维通过离子键相结合时,他们之间的界面难以分离,因此骨组织中容易形成线性裂纹.而对于通过范德华力相结合的骨组织,其界面结合不稳定,因此显微损伤容易向着弥散损伤的方式发展.当矿物晶体与胶原纤维之间是通过氢键而相互作用时,发现在显微损伤积累的初始阶段,其发展方式倾向于线性裂纹,而随着显微损伤的逐渐积累,矿物晶体与胶原纤维之间的作用越来约弱,从而整个显微损伤的发展转变为了扩展损伤.结论 本研究的结果有助于理解骨组织中不同成分间的相互作用机制对骨后屈服变形中能量耗散过程的影响,从而进一步探索骨质疏松症以及老年性骨折的机理.
