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骨的生物力學(xué)特性范文第1篇

【摘要】 目的 建立次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶（HGPRT）基因缺陷型骨肉瘤細胞系LM9，進行細胞形態(tài)、生長特性及致瘤性等生物學(xué)特性檢測。方法 應(yīng)用N-甲基-N′-硝基-N-亞硝基胍（MNNG）誘導(dǎo)骨肉瘤細胞系LM8突變，用8-單雜鳥嘌呤（8-AG）篩選HGPRT基因缺陷型骨肉瘤細胞系LM9；觀察細胞形態(tài)、細胞核型分析、細胞生長周期等生物特性，接種C3h鼠觀察致瘤性。結(jié)果 突變后細胞仍具有典型的成骨肉瘤細胞特征，細胞異型性明顯，染色體眾數(shù)為64-66，接種鼠具有成瘤性，成瘤率為100%。結(jié)論 本實驗建立了HGPRT基因缺陷型骨肉瘤細胞系LM9，具有典型的鼠源性骨肉瘤細胞特征，可用于雜交瘤、腫瘤疫苗等多方面的研究，是一個較好的實驗工具。

【關(guān)鍵詞】 次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶基因缺陷型 骨肉瘤 細胞系

The establishment of hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase-genedefect osteosarcomma cell lineage and assessment of its biological characteristics

【Abstract】 Objective To establish the HGPRT-defect osteosarcoma cell lineage，and determine the ability of sarcomagenesis and fusion.Methods N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine(MNNG) was used to induce the mutation of an osteosarcoma cell lineage(LM8)，then culturing mixed with 8-azaguanine killed those cells of HGPRT positive，We got the HGPRT-defect osteosarcoma cell lineage LM9. The LM9 cells were observed on cells biology characteristic such as morphous and cell cycles biology inoculated into mice and their growths were surveyed in the mice.Results The LM9 cell lineage has typical characteristics of osteosarcoma cells and it is sarcomagenic to C3h mice.Conclusion The LM9 cells lineage was obtained by method of mutation， it is typical of osteosarcoma cells characteristics and has a prospect of being used in tumor vaccine and other researches.

【Key words】 HGPRT-defect osteosarcoma cell lineage

腫瘤的免疫治療是以激發(fā)和增強機體的免疫功能，以達到控制和殺滅腫瘤細胞的目的。常將其作為一種輔助療法與手術(shù)、化療、放療等常規(guī)療法聯(lián)合應(yīng)用。先用常規(guī)療法清掃大量的腫瘤細胞后，再用免疫療法清除殘存的腫瘤細胞，可提高腫瘤治療的效果［1］。建立各種腫瘤細胞系是研究腫瘤細胞生物學(xué)特性有力工具，本文構(gòu)想建立一種HGPRT基因突變型的骨肉瘤細胞系，它具有原親本瘤細胞的免疫原性而在代謝上有較大的改變［2］，根據(jù)這一特性，可利用它更有效的進行細胞融合，篩選及制備腫瘤表面抗原多肽疫苗。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 骨肉瘤細胞 LM8細胞系購自Rich cell bank ，系C3h鼠源性骨肉瘤細胞系，含100ml/L小牛血清的RPMI 1640完全培養(yǎng)液放在37℃，50ml/L CO2孵箱中培養(yǎng)，對數(shù)生長期時，用2.5mg/L的胰酶（含2mg/L的EDTA）消化、離心、調(diào)整細胞數(shù)后傳代、接種。

1.1.2 動物及飼養(yǎng) 4～6周齡C3h鼠8只（第四軍醫(yī)大學(xué)實驗動物中心提供），雌性，體重17～25g。

1.2 方法

1.2.1 致突變及篩選 LM8系細胞取對數(shù)生長期1.0×106/瓶，單層，培養(yǎng)基為RPMI 1640，向瓶中加入2μg/ml的MNNG完全培養(yǎng)液作用15h后，除去致突變液，用PBS沖洗，胰蛋白酶(0.05%)+EDTA(0.02%)1:1混合消化，制備細胞懸液，接種1×103/瓶，培養(yǎng)10天，細胞生長匯合后，傳代，以3×103數(shù)/瓶密度繼續(xù)接種，24h后，向培養(yǎng)液中加10μg/ml的8-AG培養(yǎng)液，培養(yǎng)24h待細胞匯合，傳代，更換不含8-AG的篩選液培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)，細胞接近半?yún)R合時，凍存。

1.2.2 突變細胞系LM9鑒定 取對數(shù)生長期細胞LM8和LM9接種于培養(yǎng)瓶中，次日加入1% HAT完全營養(yǎng)篩選液，用倒置顯微鏡觀察細胞的生長情況。

細胞形態(tài)觀察：收集對數(shù)生長期細胞0.01M的PBS洗2次2000rpm×10min離心收集細胞，棄上清，以4%的pH7.4的戊二醛固定，按電鏡標本常規(guī)制備方法，進一步固定，包埋，超薄切片，鉛-鈾染色JEM-2000型投射電鏡觀察。

1.2.3 細胞生長特征 調(diào)整突變細胞濃度按1×104接種于24孔板，置37．5℃ 5%孵箱培養(yǎng)，每個樣品重復(fù)3次，連續(xù)計數(shù)8天，以培養(yǎng)時間為橫坐標，細胞數(shù)為縱坐標，繪制細胞的生長曲線。

1.2.4 流式細胞儀分析細胞周期測定 培養(yǎng)細胞以0.1M PBS液(pH7.4)洗2次，懸溶于190μg結(jié)合緩沖液中調(diào)整細胞濃度為1×106/ml，加10μl異硫氰酸熒光素(PTIC)標記的連接素(Amexin)和10μl的20mg/L的普匹碘氨（PI），混合均勻，避光室溫孵育10min，結(jié)合緩沖液洗1次后用 Couter Elite流式細胞儀（Coulter 公司）進行分析細胞周期情況。

1.2.5 體內(nèi)致瘤性觀察 調(diào)整細胞濃度為5×105接種于10只小鼠右下肢皮下待皮下出新腫瘤結(jié)節(jié)時，按文獻［3］測量腫瘤大小并觀察動物存活情況。

2 結(jié)果

2.1 HGPRT基因缺陷型骨肉瘤細胞篩選 培養(yǎng)瓶中細胞經(jīng)突變篩選后細胞呈明顯多角形態(tài)，細胞個體大而豐滿、整齊，有個別巨大的細胞，可見有核分裂相，細胞生長良好。

2.2 HGPRT基因缺陷型骨肉瘤細胞形態(tài)特征 光鏡下培養(yǎng)的細胞為多角形，核大可見分裂相，相差顯微鏡下細胞形態(tài)呈上皮樣排列，生長的單層細胞有重疊生長的能力，細胞成圓形或橢圓形，核大，胞漿深染，且相對較少，核1～2個，細胞異型性明顯，核絲分裂偶見，細胞呈彌散分布，組織屬惡性腫瘤（圖1）。

圖2 電鏡觀察細胞核大有異型性，核眼明顯，染色質(zhì)分散，稍聚于核膜，胞漿較長，富含線粒體，溶酶體，線粒體腫大并增多，少量的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞漿內(nèi)有豐富的游離核糖體，細胞間排列緊密

2.4 HGPRT基因缺陷型骨肉瘤細胞鑒定 加入HAT后LM8 細胞生長良好，呈對數(shù)生長，第四天達到高峰，LM9 細胞在24h后即出現(xiàn)死亡，72h后細胞全部死亡。

2.5 HGPRT基因缺陷型骨肉瘤細胞生長曲線 見圖3。細胞第四天進入對數(shù)生長期，生長迅速。

2.6 HGPRT基因缺陷型骨肉瘤細胞生長周期 流式細胞儀測得細胞G1=53.5，G2=19.5，G1/G2=1.837，為亞三倍體細胞，符合腫瘤細胞的特點。

2.7 HGPRT基因缺陷型骨肉瘤細胞體內(nèi)致瘤性 接種5×105的HGPRT基因缺陷型骨肉瘤細胞后腫瘤的生長如圖4，小鼠體內(nèi)14天時全部成瘤，成瘤率為100％，隨著時間延長腫瘤體積不斷增加。

圖4 接種LM9細胞后C3h鼠腫瘤的生長情況

3 討論

腫瘤的免疫治療是以激發(fā)和增強機體的免疫功能，以達到控制和殺滅腫瘤細胞的目的。雖然目前已經(jīng)建立了多種免疫方法，但治療的效果尚需進一步提高，給機體輸入具有抗原性的瘤苗，刺激機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗腫瘤免疫以治療腫瘤。該法應(yīng)用的前提是腫瘤抗原能刺激機體產(chǎn)生免疫反應(yīng)［4～6］。由于人腫瘤相關(guān)抗原的免疫原性很弱，不足以有效地刺激機體的免疫應(yīng)答，因此單純用自身或同種腫瘤細胞作瘤苗治療腫瘤的效果不好。腫瘤免疫應(yīng)答的主要效應(yīng)細胞是TC細胞，TC細胞識別腫瘤表面的肽抗原（peptide）與MHCⅠ類分子的復(fù)合物，必需要有第二信號才能活化。這個第二信號可以由TC細胞表面的CD28分子與粘附分子B7的結(jié)合來提供。B7分子主要存在于活化的B細胞和抗原呈遞細胞表面。大多數(shù)腫瘤細胞由于沒有B7分子，因此腫瘤細胞雖具有肽抗原與MHCⅠ類分子的復(fù)合物，但由于不能提供第二信號，所以不能活化TC細胞［7，8］。因此腫瘤細胞與抗原提呈細胞的融合可以提供T細胞活化通路，這就為腫瘤疫苗的研制展示了光明的前景。

人和嚙齒類細胞的HGPRT基因位于X染色體上，該基因在兩性細胞中都呈半合子狀態(tài)（單倍性），它的基因產(chǎn)物為次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（HGPRT），由2～4個蛋白亞單位組成，該酶能促次黃嘌呤和鳥嘌呤與磷酸核糖焦磷酸(PRPP)間的轉(zhuǎn)磷酸核糖基作用而生成一磷酸次黃苷(IMP)，這是細胞合成的補救途徑，但此酶特異性不強，也能把嘌呤擬似物6-巰基嘌呤(6-MP)和8-氮雜鳥嘌呤(8-AG)摻入DNA中引起細胞死亡，因此，當HGRPT基因突變時，細胞就表現(xiàn)為對6-MP或8-AG的抗性，在有6-MP或8-AG的條件下，它們能夠生存，而野生型細胞即能夠攝取6-MP或8-AG而死亡，以上特點是構(gòu)成HGRPT突變細胞篩選的理論基礎(chǔ)［3］。

本實驗所篩選的突變細胞系，仍具有典型腫瘤細胞的生物學(xué)特性，細胞個體大而豐滿，整齊，有個別巨大的細胞，可見有核分裂相，細胞生長良好。細胞核異型性明顯，加入HAT后細胞在24h后即出現(xiàn)死亡，72h后細胞全部死亡。細胞周期G1/G2=1.837，為亞三倍體細胞，符合腫瘤細胞的特點。接種C3H小鼠體內(nèi)14天后全部成瘤，成瘤率為100％。

HGPRT基因缺陷型骨肉瘤細胞由于HGRPT表達缺失，對HAT不敏感，能用HAT篩選出來。因此，在骨肉瘤細胞的免疫治療研究中可作為一種簡便的分離篩選手段。這種篩選方法以用于骨肉瘤細胞的融和，以篩選雜交瘤細胞，導(dǎo)致免疫學(xué)特性的變化，將有利于腫瘤細胞的更進一步的研究及研制更為有效的殺滅腫瘤細胞的生物治療方法。

1 Guo Y， Wu M， Chen H，et al.Effective tumor vaccine generated by fusion of hepatoma cells with actilated B cells.Science，1994，263:518.

2 Vanhaesebroeck B， Mared M， Rag FV，et al. Expression of the tumor nerosis factor gene in tumor cells correlates with reduced tumorigenicity and reduced invasiness in vitro.Cancer Res，1991，51：220.

3 司徒鎮(zhèn)強，吳軍正.細胞培養(yǎng).西安：世界圖書出版公司，1996，181-187.

4 Biagi E， Yvon E， Dotti G，et al.By stander transfer of functional human CD40 ligand from gene-modified fibroblasts to B-chronic lymphocytic leukemia cells.Hum Gene Ther，2003，14(6):545-559.

5 Takahashi S， Yotnda P， Rousseau RF，et al.Transgenic expression of CD40L and interleukin-2 induces an autologous antitumor immune response in patients with non-Hodgkin’s lymphoma.Cancer Gene Ther，2001，8(5):378-387.

6 Cayeux S， Qin Z， Dorken B，et al.Decreased generation of anti-tumor immunity after intrasplenic immunization.Eur J Immunol，2001，31(5):1392-1399.

骨的生物力學(xué)特性范文第2篇

胸腰段后凸畸形的病因主要有先天性脊柱畸形、胸腰段脊柱骨折、強直性脊柱炎、Scheuermanns病、老年性脊柱后凸、脊柱結(jié)核椎體破壞、椎體腫瘤、軟骨發(fā)育不全等〔1、2〕，除了脊柱本身的因素外，胸腰段后凸畸形可由腹部腫瘤引起〔3〕。脊柱曲度正常時，身體重力線應(yīng)通過各節(jié)段生理彎曲的交界處。胸腰段以上重心位于胸椎的前部，胸腰段后凸畸形所造成的成角的或短弧形后凸畸形使損傷平面以上軀體的重心更趨前移，必將進一步加重后凸畸形〔4〕。隨著我國進入老齡化社會，胸腰段后凸畸形的患者不斷增多，胸腰段后凸畸形常出現(xiàn)局部不穩(wěn)定，脊柱支撐功能喪失，從而引發(fā)腰痛，且多并發(fā)上腰椎的失穩(wěn)及加速腰椎間盤退變，從而給患者造成極大的痛苦，有些患者通過保守治療無效，常需要手術(shù)治療，給患者家庭和社會造成了巨大的負擔。下面筆者就目前國內(nèi)外胸腰段后凸畸形影響腰椎諸節(jié)段矢狀面穩(wěn)定性的研究情況進行綜述。

1 脊柱胸腰段及腰骶椎的解剖及生物力學(xué)特點

胸腰椎移行部與腰椎及腰骶椎相比其形態(tài)和生物力學(xué)特性大不相同。該部位是后凸的胸椎與前凸的腰椎的移行區(qū)，生理弧度變直，這一區(qū)域恰好位于活動度較小、穩(wěn)定性較強的胸椎與活動度較大、穩(wěn)定性相對較差的腰椎之間；T11、12肋骨為浮肋，抵止在相應(yīng)的椎體上而不是椎體間，不參與垂直載荷；從T10～12L1關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)面的傾斜則發(fā)生很大變化，即左右旋轉(zhuǎn)和左右側(cè)屈的ROM大大降低，而前后屈曲ROM較胸椎明顯增大；正常情況下，該部脊柱前方的垂直載荷分擔率遠遠大于后方。在T11及T12胸椎，上關(guān)節(jié)突表現(xiàn)為胸椎上關(guān)節(jié)突的形態(tài)特征，而下關(guān)節(jié)突的形態(tài)特征卻與腰椎相近，其前、后方無胸肋關(guān)節(jié)和肋橫突關(guān)節(jié)的加強，且僅與一個椎體相關(guān)節(jié)，這些均構(gòu)成了胸腰椎容易損傷的解剖學(xué)基礎(chǔ)〔5〕。因此，脊柱的壓縮性或爆裂性骨折常發(fā)生在胸腰段，從而造成胸腰段后凸畸形。從胸腰椎至腰骶椎，前后屈曲ROM逐漸增大，腰骶椎髂腰韌帶的存在使該部位的運動和穩(wěn)定性與L4、5以上有所不同〔6〕。

Abumi等〔7〕通過人尸體腰椎節(jié)段的破壞模型證實，棘上韌帶、棘間韌帶損傷甚至雙側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)半部分切除難以造成腰椎失穩(wěn)，而單側(cè)或雙側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)完全切除則可導(dǎo)致椎間旋轉(zhuǎn)和屈曲的失穩(wěn)。椎間孔部的減壓易導(dǎo)致關(guān)節(jié)突間（峽部）的分離。單側(cè)時由于有椎弓的存在，兩側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)還可發(fā)揮其功能。

2 目前利用動物脊柱標本進行的生物力學(xué)研究

王新偉等〔8〕利用出生1周以內(nèi)的小牛胸腰椎新鮮標本，研究了小牛胸腰椎前路模型中的相關(guān)解剖，并與人體相關(guān)數(shù)據(jù)進行比較，發(fā)現(xiàn)：與人體相比，小牛脊柱椎體及椎間盤更接近圓柱狀，椎間盤高度占脊柱高度的比例更大。又進行了生物力學(xué)實驗，測試屈曲、伸展及側(cè)屈狀態(tài)下的載荷-應(yīng)變、載荷-位移關(guān)系、最大載荷時的應(yīng)力強度及屈曲、伸展、側(cè)屈及扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下的軸向剛度，最后進行極限力學(xué)性能測試。發(fā)現(xiàn)出生1周內(nèi)的小牛胸腰椎標本在人生理載荷范圍內(nèi)，呈線形變化，與人體一致。

王向陽等〔9〕收集12具新鮮豬T10～L4節(jié)段胸腰椎脊柱標本，制造不同程度前中柱骨折模型，分為2組，分別安放椎弓根螺釘內(nèi)固定器和內(nèi)固定加前路植骨重建，每種狀態(tài)依次在CMT4104多功能力學(xué)試驗機上進行軸向壓縮和前屈壓縮測試，分別計算每組的完整標本、骨折內(nèi)固定標本和植骨內(nèi)固定標本的軸向壓縮剛度和前屈壓縮剛度。發(fā)現(xiàn)：胸腰椎前中柱骨折后經(jīng)椎弓根螺釘系統(tǒng)固定不能使其恢復(fù)至原來的力學(xué)性能，椎體骨折累及范圍越大，固定后力學(xué)性能越差；前中柱重建是減少后路內(nèi)固定器械承載的關(guān)鍵。

周有禮等〔10〕利用羊的整條脊柱標本，對胸腰椎爆裂骨折后的局部載荷進行了研究。發(fā)現(xiàn)：在胸腰椎結(jié)合區(qū)域有較大的應(yīng)變值表示該區(qū)域局部所承受的力量較大，在實驗上脊柱承受牽引時，在胸腰椎接合之區(qū)域會承受較大的拉力。

3 利用在體動物模型進行的研究

Oda等〔11〕利用在體羊脊柱腰段后凸畸形模型，研究脊柱損傷和后凸畸形對相鄰運動節(jié)段的影響，他們將活體羊分為對照組、L3～5原位融合組及L3～5Cobbs角為30°的后凸畸形融合組，進行了影像學(xué)、生物力學(xué)及組織學(xué)的研究分析，結(jié)果證實：脊柱后凸畸形導(dǎo)致頭側(cè)鄰近節(jié)段的后方韌帶復(fù)合結(jié)構(gòu)的前凸性攣縮；L2椎板在屈伸活動下所承受的應(yīng)力在后凸畸形組更為明顯，提示更多的載荷轉(zhuǎn)移向后柱；后凸畸形組鄰近的頭側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)有明顯的退變性骨關(guān)節(jié)病改變，鄰近的尾側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)亦有輕微的退變性骨關(guān)節(jié)病改變，而在原位融合組退變輕微。

Nielsen LW等〔12〕利用幼年豬制作了Scheuermanns病的脊柱后凸畸形模型，利用病理學(xué)、放射影像學(xué)、血液生化等方法進行研究，發(fā)現(xiàn)豬的Scheuermanns病胸腰段后凸畸形模型，與人Scheuermanns病導(dǎo)致的胸腰段脊柱后凸畸形有可比性。

Lowe TG〔13〕等利用未成年羊的Scheuermanns病模型，進行了一項在體實驗，他將羊的胸腰段至下腰椎用椎弓根釘和聚乙烯繩在后面進行拴系，不融合，進行了13個月的觀察后，處死羊，取其脊柱進行生物力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)模型矢狀面上的非融合調(diào)整，能有效地減少椎體楔形變的程度，此方法可能成為治療青少年Scheuermanns病的一種可行辦法。

4 利用人的尸體新鮮脊柱標本進行的研究

Birnbaum等〔14〕利用11具新鮮尸體軀干標本（含胸廓），制造了胸椎后凸畸形模型，對前路松解前、后的矢狀面矯形效果進行了解剖學(xué)及生物力學(xué)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：單純前路松解（開放或經(jīng)胸腔鏡輔助）矯形效果良好，且能有效地改善矢狀面平衡。

趙必增等〔15〕利用新鮮尸體胸腰椎標本，探討了椎體成形強化后對鄰近椎間盤、椎體的力學(xué)影響，發(fā)現(xiàn)強化椎體后，對鄰近椎體造成的應(yīng)力集中很小，而對鄰近椎間盤有一定的影響。

5 利用三維有限元分析進行胸腰段后突畸形研究

有限元素法（FEM）是一個求偏微分方程式的數(shù)值方法。隨著個人計算機功能的完善，有限元素法的使用也越來越簡單，在醫(yī)用生物力學(xué)方面應(yīng)用更是越來越普遍〔16〕。

Liebschner MA等〔17〕對19例人的尸體胸腰段椎體標本進行CT掃描，建立三維有限元模型，進行有限元分析；同時對標本實體進行解剖學(xué)測量以及生物力學(xué)試驗分析，最后將二者測得的數(shù)據(jù)進行對比研究，進行統(tǒng)計學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)：用恒定0.35層厚和457 MPa有效模量，結(jié)合CT重建的椎體幾何模型與骨小梁特性，進行椎體外殼的建模，能精確的預(yù)測整個椎體的生物力學(xué)特性。

程立明等〔18〕就胸腰段后突畸形對相鄰椎間盤力學(xué)影響進行了三維有限元分析研究。他們選取結(jié)構(gòu)正常的脊柱作為實驗材料，通過CT掃描獲取脊柱的二維圖像，然后進行三維重建，轉(zhuǎn)化為有限元模型（FEM），利用Free Form成形軟件構(gòu)建胸椎后凸畸形模型，分別對正常結(jié)構(gòu)和胸椎后凸的脊柱有限元模型進行載荷試驗，分別比較椎間盤和小關(guān)節(jié)應(yīng)力分布情況，總結(jié)出以下結(jié)論：脊柱胸腰段后凸畸形改變了相應(yīng)椎間盤的載荷應(yīng)力應(yīng)變分布，這可能加快椎間盤退變及使后方纖維環(huán)易受損破壞。

6 利用影像學(xué)進行的臨床研究

Seel EH等〔19〕使用Oxford Cobbometer對椎體骨折導(dǎo)致胸腰段后凸畸形的Cobbs角進行測量，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的測量方法相比，其測量的結(jié)果更簡便、準確、可行。

吉立新等〔20〕收集12例具備胸腰椎和腰骶椎正側(cè)位X線片的胸腰段后凸畸形病例，與20例正常對照組進行相應(yīng)比較，進行分析研究。發(fā)現(xiàn)患病組平均腰椎前凸角度與正常對照組相比有極顯著性差異?；疾〗M單節(jié)段腰椎前凸角度以上腰椎變化更為明顯。從而認為：胸腰段的后凸畸形，使病損平面以上軀體的重心更趨前移，增加了致畸負荷，必將進一步加重后凸畸形。為維持直立下軀干重心的平衡，就需要調(diào)整頭、頸、胸和腰部的曲度甚至髖部和膝部的位置使重心后移，其中最主要是通過腰椎的前凸加大來實現(xiàn)這一目的。腰段所發(fā)生的代償性改變比腰骶段更為明顯，而腰段的代償性改變又更多地集中在上腰椎，而且椎體的后滑移也發(fā)生在上腰椎，表明胸腰段后凸畸形對上腰椎有更大的影響。

陳仲強等〔21〕測量14例后凸畸形截骨手術(shù)治療前后的胸腰段后凸角和腰椎的前凸角以及椎體滑移情況，對所得結(jié)果與正常組進行對比分析。發(fā)現(xiàn)：胸腰段后凸畸形可導(dǎo)致腰椎過度前凸及椎體向后方滑移，尤其在上腰椎更為明顯，可能是引發(fā)腰背疼痛的重要原因之一：矯正胸腰段后凸畸形可減小腰椎的過度前凸和椎體滑移傾向，可明顯減輕患者的腰背疼痛；前后方聯(lián)合截骨更安全，矯正后凸畸形效果更好。

7 問題與展望

綜上所述，對于胸腰段后凸畸形，國內(nèi)外學(xué)者從解剖、動物標本模型、在體模型、人尸體標本模型、有限元分析模型及影像學(xué)臨床等不同角度出發(fā)，進行了生物力學(xué)及其他方面的研究。研究更多的是解剖、標本模型、有限元分析及影像學(xué)方面。解剖學(xué)屬于形態(tài)學(xué)范疇，研究歷史較長；動物標本易于取材，但與人的生物力學(xué)特性還是有差異的；相對實驗分析而言，有限元分析的優(yōu)點在于它對分析參數(shù)控制的絕對性和簡易性，及完整多樣的結(jié)果數(shù)據(jù)。現(xiàn)階段有限元素分析，必須要配合恰當?shù)膶嶒灁?shù)據(jù)或臨床現(xiàn)象比對，結(jié)合有經(jīng)驗的臨床及力學(xué)人員，有限元素分析才能發(fā)揮它最大的功效。而由于受各方面條件的限制，在體動物生物力學(xué)模型與人新鮮尸體生物力學(xué)模型的研究，國內(nèi)外報道的很少，尤其是利用人新鮮尸體對胸腰段后凸畸形影響腰椎諸節(jié)段矢狀面穩(wěn)定性進行生物力學(xué)的研究，目前國內(nèi)外尚是一個空白，這方面還有很大的研究空間。 【參考文獻】

〔1〕 Betz RR.Kyphosis of the thoracic and thoracolumbar spine in the pediatric patient：normal sagittal parameters and scope of the problem［J］.Instl Course Lect，2004，53（2）：479484.

〔2〕 Misra SN，Morgan HW.Thoracolumbar spinal deformity in achondroplasia［J］.Neurosurg Focus，2003，14（1）：4.

〔3〕 Loon PJ，Raissadat K，Loon CJ，et al.Transient kyphotic deformity of the thoracolumbar junction resulting from a large abdominal cyst:a case report［J］.Spine J，2005，5（3）：329331.

〔4〕 吉立新，陳仲強，宋樣平，等.胸腰段壓縮骨折腰椎前凸角度及病變椎體傾斜角度的變化特點［J］.山東醫(yī)藥，1999，39（22）：910.

〔5〕 戴力揚.胸腰椎爆裂性骨折的生物力學(xué)［J］.中國臨床解剖雜志，2001，19（3）：280281.

〔6〕 于濱生，劉少喻，李佛保.脊柱穩(wěn)定重建的解剖及生物力學(xué)特點［J］.脊柱外科雜志，2005，3（1）：4042.

〔7〕 Abumi K，Panjabi MM，Kramer KM，et al.Biomechanical evaluation of lumbar spinal stability after graded facetectomies［J］.Spine，1990，15（11）：11421147.

〔8〕 王新偉，陳德玉，鮑達，等.小牛胸腰椎解剖、生物力學(xué)研究及其臨床意義［J］.脊柱外科雜志，2003，1（4）：223225.

〔9〕 王向陽，戴力揚，徐華梓，等.胸腰椎不同程度前中柱骨折內(nèi)固定后的生物力學(xué)特征及前路重建的意義［J］.中華創(chuàng)傷雜志，2006，22（3）：214217.

〔10〕 周有禮，周伯禧，李宗修，等.脊柱破裂骨折之生物力學(xué)實驗分析［J］.醫(yī)用生物力學(xué)，1999，14（1）：15.

〔11〕 Oda I，Cunningham BW，Buckley RA，et al.Does spinal kyphotic deformity influence the biomechanical characteristics of the adjacent motion segments? An in vivo animal model［J］.Spine，1999，24（20）:21392146.

〔12〕 Nielsen LW.Juvenile kyphosis in pigs.A spontaneous model of scheuermanns kyphosis［J］.APMIS，2005，113（10）：702707.

〔13〕 Lowe TG，Wilson L，Chien JT，et al.A posterior tether for fusionless modulaion of sagittal plane growth in a sheep model［J］.Spine，2005，30（17）：6974.

〔14〕 Birnbaum，KCH，Siebert，et al.Correction of kyphotic deformity before and after transection of the anterior longitudinal ligamenta cadaver sudy［J］.Arch Orhop Trauma Surg，2001，121（3）：142147.

〔15〕 趙必增，王以進，李家順，等.椎體成形術(shù)后鄰近椎間盤、椎體的力學(xué)性質(zhì)變化［J］.醫(yī)用生物力學(xué)，2002，17（4）：215219.

〔16〕 王志杰，丁自海，鐘世鎮(zhèn).有限元法在骨應(yīng)力分析及骨科內(nèi)外固定系統(tǒng)研究中的應(yīng)用［J］.中國臨床解剖學(xué)雜志，2006，24（1）：107110.

〔17〕 Liebschner MA，Kopperdahl DL，Rosenberg WS，et al.Finite element modeling of the human thoracolumbar spine［J］.Spine，2003，28（6）：559565.

〔18〕 程立明，陳仲強，張美超，等.胸腰段后凸畸形對相鄰椎間盤力學(xué)影響的三維有限元分析［J］.中國臨床解剖學(xué)雜志，2003，21（3）：273276.

〔19〕 Seel EH，Verrill CL，Mehta RL，et al.Measurement of fracture kyphosis with the Oxford Cobbometer:intraand interobserver reliabilities and comparison with other techniques［J］.Spine，2005，30（8）：964968.

骨的生物力學(xué)特性范文第3篇

【摘要】 目的觀察中藥復(fù)方紅苓肝寶對酒精致小鼠骨丟失的預(yù)防作用。方法昆明種小鼠50只隨機分組，除對照組外，各組予50%（V/V）酒精按4 g·kg-1·d-1灌胃，藥物預(yù)防組分別在酒精灌胃前給予中藥低劑量（HLGB-L），高劑量（HLGB-H）和西藥對照，60 d后處死取左側(cè)脛骨上段不脫鈣骨切片進行骨組織形態(tài)計量學(xué)參數(shù)測量，腰椎及股骨測定骨生物力學(xué)指標。結(jié)果酒精組小鼠骨小梁面積百分數(shù)(%Tb.Ar）明顯降低(-66%，P

【關(guān)鍵詞】 紅苓肝寶； 酒精致骨丟失； 骨組織形態(tài)計量學(xué)； 骨生物力學(xué)； 小鼠

Abstract：ObjectiveTo study the protective effects of Hongling Ganbao(HLGB) on bone loss induced by alcohol in mice.MethodsFifty six-week-old KM mice， were randomly pided into 5 groups except for the control group. 50%(V/V) alcohol was given to the model mice according to the dosage of 4g/（kg·d).Low dose（HLGB-L）and high dose of HLGB（HLGB-H）were given to mice respectively before the alcohol was consumed in preventive groups. After 60 days， all mice were killed and their left tibial metaphysis were processed in undecalcified sections for bone histomorphometric analysis. The tested biomechanical properties of vertebra and femccr were tested. ResultsCompared with normal group， cancellous bone area (%Tb.Ar) was decreased obviously(-66%) in alcohol group， bone formation rate BFR/TV was decreased（-35%， P

Key words：Alcohol; Hongling Ganbao; Bone histomorphometry; Bone biomechanics; Mice

飲酒是嚴重的公共衛(wèi)生問題，酒精干擾骨代謝、甚至引起骨量丟失、骨質(zhì)疏松等不利作用一直以來未得到足夠重視［1］。有證據(jù)表明，長期飲酒即使是中等劑量（30～50 g/d），也是骨質(zhì)疏松的危險因素之一［2］，因此對于酒精性骨質(zhì)疏松癥的防治就顯得極為必要。

本課題組自行研制的一種中藥復(fù)方（已獲得國家發(fā)明專利，專利號：ZL00128705.2）是由紅花、茯苓、甘草、紅棗4種藥食兩用的中藥組成，其中多種成分均有提高機體的免疫能力及解毒作用。本實驗通過骨組織形態(tài)計量學(xué)結(jié)合骨生物力學(xué)方法，探討中藥復(fù)方紅苓肝寶對酒精致骨丟失的預(yù)防作用及其作用機制。

1 材料

1.1 藥物無水乙醇，批號2004042601，廣州化學(xué)試劑二廠產(chǎn)品，100%分析純，加蒸餾水配制成50％（V/V）的酒精溶液；阿倫膦酸鈉（固邦），10 mg/片，石家莊制藥集團有限公司產(chǎn)品，批號031201；特樂定（每片含有效成分134.4 mg），羅達研究實驗室股份有限公司產(chǎn)品，批號020101；中藥復(fù)方紅苓肝寶由紅花、茯苓、甘草、紅棗4種藥食兩用的中藥組成復(fù)方，濃縮至含生藥2 g/ml，由本校開發(fā)中心藥廠提供。

1.2 動物及分組 清潔級6周齡昆明種小鼠50只，體重25～35 g，雌雄各半，由本院實驗動物中心提供。隨機分成5組，正常對照組以蒸餾水10 ml/kg每日灌胃；酒精組（模型組），紅苓肝寶低劑量組（HLGB -L），高劑量組（HLGB-H），50％酒精按劑量4 g·kg·d-1灌胃，中藥組在給予酒精溶液前2 h分別給予紅苓肝寶水提液5，15 g·kg-1·d-1；固邦+特樂定+酒精組：固邦1.5 mg·kg-1·d-1，特樂定7.84 mg·kg-1·d-1，均按0.1 ml/10 g灌胃，間段單獨給藥，如第1個星期給固邦，第2個星期就給特樂定，給予藥物2 h后給予酒精。所有小鼠自由攝水、攝食，每周稱體重2次，根據(jù)體重調(diào)整用藥量，共60 d。

2 方法

2.1 檢測方法及觀察指標 處死后取一側(cè)脛骨經(jīng)低速鋸暴露骨髓腔，上段進行不脫鈣骨包埋，并分別切成5 μm和10 μm的骨片。薄片Goldner染色后測量破骨細胞，厚片直接封片后經(jīng)骨組織形態(tài)計量學(xué)軟件測量骨代謝相關(guān)指標，其測算參數(shù)及含義參見文獻［3］。骨生物力學(xué)測定：將保存的腰椎和股骨經(jīng)材料測試系統(tǒng)（MTS 858 Mini Bionix 型，USA）檢測和分析其生物力學(xué)性能（由南方醫(yī)科大學(xué)生物力學(xué)國家重點實驗室協(xié)助完成），腰椎進行凹入實驗，股骨頸進行側(cè)摔實驗。

2.2 統(tǒng)計分析 采用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS 11.0進行方差分析，再進行組間兩兩比較。

3 結(jié)果

3.1 乙醇對生長期小鼠骨代謝的影響結(jié)果見表1。與正常組相比，酒精組的各參數(shù)值骨小梁面積百分率（%Tb.Ar），骨小梁數(shù)量(Tb.N)，熒光周長（L.Pm），骨形成率(BFR/TV)等均明顯降低。骨小梁分離度（Tb、Sp）增加。骨吸收參數(shù)單位骨小梁周長破骨細胞數(shù)（Oc.N/Tb.Pm）各組間沒有統(tǒng)計學(xué)差異。HLGB-L與酒精組相比沒有明顯差異，HLGB-H與酒精組和低劑量組比較，各參數(shù)值均有顯著差異，與陽性藥物組的效果相當，但%Tb.Ar沒有達到正常組的水平。表1 乙醇對小鼠脛骨上段松質(zhì)骨的影響與正常組比較，*P

3.2 乙醇對小鼠腰椎抗壓性能及股骨頸結(jié)構(gòu)強度的影響 見表2。表2 乙醇對小鼠腰椎抗壓性能及股骨頸結(jié)構(gòu)強度的影響與正常組比較，*P

酒精組各指標值均有下降，HLGB-L與酒精模型組沒有改善，HLGB-H與酒精組和低劑量組比較，各參數(shù)值均有顯著差異，與陽性藥物組的效果相當，但沒有達到正常組的水平。

4 討論

骨組織形態(tài)計量學(xué)可直接觀察骨組織的微觀形態(tài)并進行定量分析，骨生物力學(xué)指標則有助于對骨質(zhì)量進行直接評價，兩者結(jié)合可對骨的“質(zhì)”和“量”進行綜合的評價。椎體凹入實驗主要用于測量松質(zhì)骨的生物力學(xué)強度，敏感性相對較高，能表示抵抗外力的最大載荷［4］。股骨頸側(cè)摔實驗是一種模擬人的股骨頸骨折的發(fā)生機制而進行的實驗方法，能更真實地反映外力作用于標本造成骨折時的骨力學(xué)特性。

本實驗中由松質(zhì)骨的形態(tài)計量參數(shù)可知道，喂食酒精的小鼠，松質(zhì)骨骨量減少，骨的微觀結(jié)構(gòu)變差：骨小梁稀疏，變細。動態(tài)參數(shù)的結(jié)果可以解釋主要是因為骨形成率的下降而導(dǎo)致骨量的減少。生物力學(xué)指標腰椎抗壓性能和股骨頸結(jié)構(gòu)強度均明顯下降，說明小鼠已經(jīng)出現(xiàn)骨質(zhì)疏松的表現(xiàn)，骨質(zhì)量下降。乙醇對骨的影響的機制研究目前認為主要是由于酒精中的乙醇及其代謝產(chǎn)物對成骨細胞的直接毒性作用，實驗表明酒精抑制成骨細胞的活性和增殖，抑制其前體細胞的形成［5］；近年來更深入的研究發(fā)現(xiàn)，乙醇抑制骨髓間葉干細胞的分化，下調(diào)膠原I的基因表達，減少其分泌并抑制礦化結(jié)節(jié)形成；還可誘導(dǎo)骨髓基質(zhì)細胞向脂肪細胞分化，減少向成骨細胞分化［6］，最終導(dǎo)致骨形成率降低。酒精對骨吸收也有影響，有報道稱酒精可能是通過IL-6介導(dǎo)增加核因子kB受體活化因子配體（RNAKL）mRNA的表達，從而促進骨吸收，加速骨丟失。

給予中藥復(fù)方紅苓肝寶預(yù)防的小鼠，動靜態(tài)參數(shù)都有改善，松質(zhì)骨骨量增加，微觀結(jié)構(gòu)改善，骨形成率增加，紅苓肝寶高劑量的效果明顯，低劑量完全沒有預(yù)防骨力學(xué)性能下降的作用，高劑量則可明顯提高骨力學(xué)性能的兩項指標，與西藥對照組的效果相當，但都沒有達到正常組的水平。說明紅苓肝寶對酒精造成的骨量丟失有一定的預(yù)防作用。紅苓肝寶的組方中，紅花能活血通經(jīng)，散瘀止痛，提高機體免疫功能以及抗炎作用，改善骨骼局部血液循環(huán)，茯苓中的三萜類有效成分據(jù)研究有利尿，增強免疫功能和保肝降酶作用［7］，大棗中的磷酸腺苷，甘草中的甘草酸都具有保肝護肝作用［8］，中藥復(fù)方可能發(fā)揮協(xié)同作用，增強機體免疫能力，并增強肝臟清除乙醇的能力，減少對骨骼的損害，這可能是紅苓肝寶發(fā)揮預(yù)防作用的主要原因。由于不能直接對抗乙醇對成骨細胞的作用，所以不能完全阻止骨量的丟失及骨力學(xué)性能的下降。

綜上所述，酒精攝入能造成生長期小鼠的骨質(zhì)量下降，中藥紅苓肝寶有一定的預(yù)防作用，但不能完全阻止酒精對小鼠骨量和力學(xué)性能的不利影響。

【參考文獻】

［1］ Turner RT. Skeletal response to alcohol［J］. Alcohol Clin Exp Res， 2000， 24(11) ：1693.

［2］ Turner RT， Kidder LS， Kennedy A.Moderate alcohol consumption suppresses bone turnover in adult female rats［J］. J Bone Miner Res，2001，16（3） ：589.

［3］ 李青南.骨質(zhì)疏松實驗動物研究-骨組織形態(tài)計量學(xué)［M］.成都：四川大學(xué)出版社，2001:41.

［4］ 郭玉明，賈瀟凌．國人脛骨松質(zhì)骨力學(xué)性質(zhì)的實驗研究［J］.中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報，1999，18（3）:250.

［5］ Giuliani N， Girasole G， Vescovi PP， et al. Ethanol and acetaldehyde inhibit the formation of early osteoblast progenitors in murine and human bone marrow cultures［J］. Alcohol Clin Exp Res， 1999，23:381.

［6］ 李 杰，李月白，王義生，等.酒精對骨髓基質(zhì)細胞成脂與成骨分化的影響［J］.中華骨科雜志，2003，23（8）:493.

骨的生物力學(xué)特性范文第4篇

自Branemarkr提出骨結(jié)合理論以來，種植義齒已成功地應(yīng)用于臨床，解決了以往傳統(tǒng)義齒的固位、舒適等問題，取得較好的修復(fù)效果。但臨床上仍常出現(xiàn)種植體周圍骨組織吸收、種值體斷裂、松動、脫落等問題[1，2]。許多學(xué)者認為種植義齒的生物力學(xué)相容性是影響種植義齒遠期成功率的主要因素之一。本文對種植義齒下部結(jié)構(gòu)生物力學(xué)研究概況作一綜述。

1 種植材料對種植義齒生物力學(xué)的影響

Nishihara等[5]通過動物實驗研究表明種植體周圍骨內(nèi)的應(yīng)力分布與種植材料的性質(zhì)、材料的彈性模量關(guān)系不大，而是更多的與種植體的形態(tài)、頜骨的形態(tài)及結(jié)構(gòu)有關(guān)。Rieger等用三維有限元法（finite element method，F(xiàn)EM）分析，也得出相類似的結(jié)果。但從生物力學(xué)的觀點來看，不同材料和不同彈性模量的種植體對應(yīng)力在種植體骨界面的分布是有影響的。鄒敬才等[4]用有限元法在5種不同彈性模量、相同的負荷條件下，對單個螺旋形種植體骨界面的應(yīng)力分布規(guī)律作比較，結(jié)果表明種植體的彈性模量越高，種植體頸周骨內(nèi)應(yīng)力越小，而根端骨內(nèi)應(yīng)力越大；種植體彈性模量越低，種植體與骨界面的相對位移運動就越大。適宜的種植體的彈性模量在70000MPa以上。

目前，由于金屬及金屬合金材料具有優(yōu)良的生物力學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于種植體的制作，其中鈦與鈦合金等被認為是最合適的種植材料。近年來許多學(xué)者研究了用生物陶瓷作為種植材料[5]，認為生物陶瓷種植體在植入后的始階段可以獲得較鈦及其合金更好的生物相容性，但在行使功能后終因生物陶瓷本身力學(xué)上的易碎性導(dǎo)致生物陶瓷種植體生物力學(xué)的相容性較差，Glantz等[6]通過實驗也證實了陶瓷種植體和陶瓷涂層的種植體因生物力學(xué)上有較差的相容性導(dǎo)致種植后較高的失敗率。

2　種植體的形態(tài)對種植義齒生物力學(xué)的影響

Victor[7]用三維有限元法對3種不同種植體系統(tǒng)（Branemark系統(tǒng)、Bud系統(tǒng)、IMZ系統(tǒng)）的不同形態(tài)的種植體，在不同的加載條件下，種植體周圍骨內(nèi)的應(yīng)力分布情況進行了研究。結(jié)果表明3種不同種植體周圍骨內(nèi)最大應(yīng)力均位于種植體頸部周圍和種植體翼的下方，且越近種植體根尖部，骨內(nèi)應(yīng)力越小。種植體的翼可以減少應(yīng)力在種植體及其周圍骨內(nèi)的分布，去掉翼不但增大種植體頸部骨的應(yīng)力，而且將改變整個應(yīng)力分布的情況。在其他因素不變的情況下，增大種植體頸部直徑，種植體周圍皮質(zhì)骨內(nèi)應(yīng)力大大降低，故認為種植體頸部的直徑對種植體周圍的應(yīng)力分布水平影響最大，兩者呈負相關(guān)。岑遠坤等[8]對葉狀與柱狀種植體支持的全下頜種植覆蓋義齒在不同牙位下應(yīng)力分布的情況進行了研究，結(jié)果表明葉狀種植體與柱狀種植體應(yīng)力分布的基本規(guī)律相似，種植體頸部以及其周圍的骨皮質(zhì)界面均為應(yīng)力集中區(qū)。但葉狀種植體在其頰舌面與近遠中面交界的尖銳線角處，應(yīng)力集中更明顯，其骨界面的應(yīng)力峰值均大于柱狀種植體。Holmgren等[9]研究認為圓錐形種植體比圓椎狀種植體更有利于種植體骨界面的應(yīng)力分布，黃輝等[10]研究認為螺旋形種植體螺旋頂角的改變可以導(dǎo)致種植體在支持組織內(nèi)應(yīng)力分布水平的變化，并指出螺旋頂角為60o的種植體應(yīng)力分布最合理。

3　種植體的表面結(jié)構(gòu)對種植義齒生物力學(xué)的影響

有學(xué)者從生物力學(xué)角度研究認為表面有微孔的種植體會形成更好的種植體-骨界面結(jié)合，當孔徑為50-200μm時可獲得最佳的結(jié)合強度。陳安玉[11]研究表明由于表面微孔的存在，可在種植體骨界面形成機械的鎖結(jié)作用，從而改變微界面應(yīng)力的作用方式，使得在大界面上每一個區(qū)域均有小界面的壓應(yīng)力存在，使拉應(yīng)力和剪應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力；另一方面微孔增加了界面的接觸面積，降低了平均應(yīng)力水平，從而更有利于應(yīng)力的合理分布。

近年來許多學(xué)者提出種植體表面的生物活性涂層可以誘導(dǎo)骨性結(jié)合。Michael等[12]經(jīng)臨床觀察報告HA涂層種植體成功率（7-8年）達97.5%，Adell認為HA涂層種植體有利于早期愈合。有學(xué)者研究表明BTG鈦基復(fù)合種植體植入頜骨內(nèi) 后，早期固位優(yōu)于鈦種植體，具有較高的界面結(jié)合強度，并且在界面上可產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合、金屬結(jié)合、機械結(jié)合3種方式。但也有資料提示隨著種植體接受功能負荷時間的延長，成功率下降，臨床上亦出現(xiàn)涂層與鈦芯結(jié)合強度不足導(dǎo)致涂層剝落者。

4　種植體的數(shù)量以及在頜骨內(nèi)的排列與分布對種植義齒生物力學(xué)的影響

種植義齒由多個種植體支持時，應(yīng)力分布情況由種植體的數(shù)量，種植體在頜骨內(nèi)的方向、排列所決定。一般認為種植體的數(shù)目越多，每個種植體上承擔的應(yīng)力就越小。Skalak研究認為多個種植體支持的種植義齒當受到水平方向力作用時，力量可以較均勻地分散到各個種植體，且分散到每個種植體上的力量要小于總作用力。當垂直方向力作用于種植義齒時，力量不會均勻地分散到每個種植體，越靠近作用力點的種植體受力越大。

對于全口種植義齒，Skalak認為4-6枚種植體即可支持全口固定種植義齒。Bschwartzman研究表明4個或5個種植體支持的全頜種植義齒在應(yīng)力分布規(guī)律上無差異，并認為當垂直負荷作用于全頜種植義齒遠端懸臂梁時，最靠近懸臂梁端的種植體產(chǎn)生的應(yīng)力最大。Davis通過實驗研究得出相似的結(jié)果。Osier[13]用靜態(tài)工程原理分析進一步指出最靠近懸臂梁的種植體所承受的負荷通常是總負荷的2.5-5倍，是非懸臂梁狀態(tài)的1.75-3.5倍，主要承受的是壓應(yīng)力，而遠離懸臂梁端的種植體主要承受張應(yīng)力。懸臂梁越長，末端種植體所受的應(yīng)力越大，故認為在種植義齒設(shè)計時，應(yīng)盡量避免使用懸臂梁，如一定要使用懸臂梁時，種植體應(yīng)盡量離散，且懸臂梁的長度不能超過種植所能承受的范圍。

Federick等[14]用光彈法研究了由2個種植體支持的全頜種植義齒的應(yīng)力分布，結(jié)果表明種植體在頜骨內(nèi)應(yīng)垂直于牙平面并平行放置，以利于牙力通過種植體垂直傳遞，減少種植體的力矩和界面過大應(yīng)力。但臨床上為取得共同的就位道，往往使種植體之間形成一定角度，Naert等[15]指出在同一牙弓中種植體之間的相互偏差角度不宜超過20o，以使負荷沒種植體長軸傳導(dǎo)。Hertey等[16]研究表明，種植體在頜骨內(nèi)的分布呈曲線型排列較直線型排列者界面的應(yīng)力要小，種植體為直線型排列縮小了其后方向的分散程度，導(dǎo)致游離臂和抗力臂比例增大。

5　受植區(qū)頜骨的形態(tài)結(jié)構(gòu)對種植義齒生物力學(xué)的影響

從生物力學(xué)觀點看，頜骨是一種多相的、各向異性的、非均質(zhì)性的、多孔的復(fù)合體。人類的頜骨是具有一定屈曲性的彈性體[17]，可以承受一定的壓力，但其皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨都有一定的抗張力和抗壓力的極限，當頜骨受力水平高于其極限值時，就會產(chǎn)生微骨析，最后導(dǎo)致骨質(zhì)吸收破壞。

Lundgrens[18]指出種植體的成敗與頜骨骨皮質(zhì)的密度、厚度、頜骨的寬度以及受植床血供等直接相關(guān)。Jensen指出受植區(qū)的頜骨形態(tài)與結(jié)構(gòu)較整個頜骨的形態(tài)與結(jié)構(gòu)對種植義齒的應(yīng)力分布影響更大，一個理想的受植區(qū)頜骨至少要能提供10 mm的骨性結(jié)合區(qū)，其水平寬度至少為6mm。Victor等[7]用三維有限元法研究了由3種不同厚度皮質(zhì)骨的頜骨支持的種植體在不同的負荷下，種植體及其周圍骨內(nèi)的應(yīng)力分布，結(jié)果表明3種情況下種植及骨界面應(yīng)力分布的規(guī)律基本相同，最大拉應(yīng)力、壓應(yīng)力均位于種植體的頸部周圍。但最大拉應(yīng)力、最大壓應(yīng)力的值卻有顯著差異。皮質(zhì)骨越厚，種植體及其周圍皮質(zhì)骨內(nèi)的應(yīng)力越小。但在垂直瞬間加載時，最大拉應(yīng)力位于種植體頸部，最大壓應(yīng)力位于種植體底部，當種植體的頸部與底部同時位于皮質(zhì)骨內(nèi)時，可以明顯降低種植及其周圍骨內(nèi)的應(yīng)力。Papavasilion[19]也指出當皮質(zhì)骨缺乏時，可導(dǎo)致種植體骨界面的應(yīng)力增高，從而導(dǎo)致種植體周圍骨的微骨折。

6　參考文獻

1 Roxana S，Haruka K，Shingo N.Int J Oral Maxillofac implants，1998，13(6):781-790

2 Block MS，Gardiner D，Kent JN，et al.Int J Oral Maxillofac implants，19 96，11(5):626-633

3 Nishihara K，Nakagiri S.Bioed Mater Eng，1994，4(3):141-149

4鄒敬才，唐文杰，肖光裕。臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志，1996，12（1）：8-11

5 Gottlander M，Albrektsson T.Int J Oral Maxillofac implants，1992，7(4):485-409

6 Glantz PO，Rangert B.A Methodological and Clinical Study Clin oral Implants Res，1993，4(2):99-105

7 Victor BE.Int J Oral Maxillofac Implants，1997，12(2):200-210

8 岑遠坤，毛祥彥，何佳凝，等.華西口腔醫(yī)學(xué)雜志，1997，15（1）：64-66

9 Holmgren EP，Seckinger RJ，Kilfren LM，et al.J Oral implantol，1998，24(2):80-88

10 黃輝，馬軒祥，張少峰.實用口腔醫(yī)學(xué)雜志，1996，12（2）：109-121

11 陳安玉.口腔種植學(xué)，成都：四川科技出版社，1989；66

12 Michael S，John N.Dent Implant.1994，52(9):937-942

13 Osier JF.J Oral Implantol，1991，17(1):40-46

14 Federick DR，Amgelo.J Prosthet Dent，1996，76(6):624-632

15 Naert I，Quirment M，Theuniers G，J Prosthet dent，1991，65(1):67-69

16 Hertey RC，Kalk W.Int J Prosthodont，1993，6(1):18-24

17 Korioth TW，Hannam AG.J Dent Res，1994，73(1):56-66

18 Lundgrens.Int J Oral Maxillofac Surg，1993，22(2):272-277

骨的生物力學(xué)特性范文第5篇

[關(guān)鍵詞] 鎖定鋼板外置固定；外固定支架固定；骨折

[中圖分類號] R687.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-0742（2016）08（a）-0097-02

[Abstract] Objective To study the biomechanical analysis of locking plate external and external fixation of fracture. Methods 100 different lengths of corbel bone from April 2015 ― January 2016 in our hospital laboratory were randomly divided into two groups of 50 patients as the control group. The application of external fixation； 50 cases of the observation group， the application of locking plate external fixed. Comparing the two groups of specimens in different external load under axial compression and torsion angle displacement. Results The two groups in 200 N， 300 N， applied 100 N， 400 N， 500 N and 600N under the external load compression value significantly， and the applied load increases， compression value the greater the difference， significant difference （P < 0.05）； the two group in applying 4N.cm 6N.cm， 8N.cm， 10N.cm， 12N.cm and 14N.cm， the axial torsion load is significantly different， and the larger the load is， the twist angle of the greater the difference， significant difference （P < 0.05）. Conclusion With external fixation compared with external fixation of locking plate fracture life The mechanical performance is better， worthy of clinical application and promotion.

[Key words] Locking plate external fixation； External fixation； Fracture

骨折是臨床中較為常見的一種創(chuàng)傷性疾病，主要是指患者在外力劇烈沖擊下導(dǎo)致骨頭完整性、連續(xù)性遭到破壞[1]。復(fù)位和固定能夠有效防止骨折部位出現(xiàn)移位，促進康復(fù)進程。鎖定鋼板外置固定是一種新型的骨折固定方法，同外固定支架相比，應(yīng)用效果更佳[2]。該研究就2015年4月―2016年1月100例骨折固定方式進行分析，探討鎖定鋼板外置與外固定支架固定骨折的生物力學(xué)特性，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取100根長度不同的牛腿骨，隨機分為兩組。對照組中，長度12～34 cm，平均長度（20.46±7.62）cm。觀察組中，長度10～33 cm，平均長度（21.30±9.72）cm。兩組在長度等方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），具可比性。

1.2 方法

①對照組選取骨外固定支架（型號：E10，材料：鋁合金）。②觀察組選取骨外鎖定鋼板（型號：LCLP 08型，尺寸：長297 mm，厚4.5 mm，材質(zhì)：鈦合金）。③分別將兩組樣本按各自方式固定后，放入電子萬能試驗機中進行測試。依次施加100 N、200 N、300 N、400 N、500 N以及600N的外力載荷，檢測軸向壓縮位移。④依次施加4 N.cm、6 N.cm、8 N.cm、10 N.cm、12 N.cm以及14 N.cm的扭力負載，檢測扭轉(zhuǎn)角度值。

1.3 觀察指標

對比兩組骨折標本在不同外力負載下的軸向扭轉(zhuǎn)角度以及壓縮位移。

1.4 統(tǒng)計方法

運用SPSS 19.0 統(tǒng)計學(xué)軟件進行研究數(shù)據(jù)處理，兩組骨折標本在不同負載下的軸向扭轉(zhuǎn)、壓縮位移應(yīng)用均數(shù)±標準差（x±s）表示，配以t檢驗。P

2 結(jié)果

2.1 兩組骨頭樣本不同外力載荷下壓縮值比較

兩組在施加100 N、200 N、300 N、400 N、500 N及600N載荷下的壓縮值差異有統(tǒng)計學(xué)意義，且載荷越大，壓縮值差異越大，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P

2.2 兩組骨頭樣本不同外力載荷下軸向扭轉(zhuǎn)角度比較

兩組在施加4 N.cm、6 N.cm、8 N.cm、10 N.cm、12 N.cm及14N.cm外力載荷下軸向扭轉(zhuǎn)差異明顯，且載荷越大，扭轉(zhuǎn)角度差異越大，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P

3 討論

骨折是臨床中十分常見的一種骨科疾病，具有發(fā)病率高、疼痛劇烈以及康復(fù)時間長等特點[3]。骨折疾病的致病機制較為明確，除了極少直接的暴力因素（如槍傷、炸傷等）以外，絕大多數(shù)患者是由于遭受到間接外力（如重物壓砸、車輛撞擊以及高處墜落等）的影響所致[4]。另外，研究數(shù)據(jù)顯示[5]，長期、反復(fù)的骨損傷也會導(dǎo)致疲勞應(yīng)力性骨折的發(fā)生，值得臨床予以重視。骨折部位的復(fù)位和固定是臨床治療過程中非常重要的環(huán)節(jié)[6]。傳統(tǒng)臨床中主要是通過外固定支架進行固定，但體積龐大，影響日常生活，其生物力學(xué)性能也不能滿足要求，臨床治療效果欠佳[7]。鎖定鋼板外置固定是一種新型的骨折固定方法，主要是通過鈦合金鋼板與鎖定螺絲保證了骨折部位固定的穩(wěn)定性和牢固程度。與此同時，鎖定鋼板體積小、重量輕，進一步提高了患者的日常生活質(zhì)量。

該研究結(jié)果顯示，兩組在施加100 N、200 N、300 N、400 N、500 N以及600 N的外力載荷下的壓縮值差異明顯，并且所施加載荷越大，壓縮值差異越大，說明鎖定鋼板外置固定的軸向壓縮性能更好；兩組在施加4 N.cm、 6 N.cm、8 N.cm、10 N.cm、12 N.cm以及14 N.cm外力載荷下的軸向扭轉(zhuǎn)差異明顯，并且所施加外力載荷越大，扭轉(zhuǎn)角度差異越大，而在譚進紅等 [8]研究結(jié)果中，鎖定鋼板外置固定在外力載荷4 N.cm時，軸向扭轉(zhuǎn)角度為（23.1±8.5）°，外力載荷6 N.cm時，軸向扭轉(zhuǎn)角度為（44.1±10.1）°，均明顯高于外固定支架軸向扭轉(zhuǎn)角度的（12.6±3.5）°以及（24.5±11.4）°。說明同常規(guī)固定支架固定相比，鎖定鋼板外置固定方式的軸向扭轉(zhuǎn)生物力學(xué)性能更佳。

綜上所述，鎖定鋼板外置方式同常規(guī)外固定支架相比，固定強度更高，生物力學(xué)性能更好，臨床應(yīng)用效果更加顯著，值得積極推廣和應(yīng)用。

[參考文獻]

[1] 朱成棟，喬高山，朱樂銀，等.植骨內(nèi)固定與支架外固定治療老年性橈骨遠端C型骨折的療效比較[J].生物骨科材料與臨床研究，2016，13（1）：49-52.

[2] 鄧雄偉，徐南云，胡和軍，等. MIPPO 技術(shù)結(jié)合前置鎖定加壓鋼板內(nèi)固定治療肱骨中段粉碎性骨折[J].中國骨與關(guān)節(jié)損傷雜志，2016，31（1）：90-91.

[3] 李喬，譚進紅，李滌義，等.鎖定鋼板外置與單臂一體式外固定支架固定骨折的生物力學(xué)研究[J].生物骨科材料與臨床研究，2015，12（5）：5-7.

[4] 侯念宗，孫仁義，李慶濤，等.有限切開復(fù)位克氏針內(nèi)固定結(jié)合外固定支架治療橈骨遠端粉碎性骨折療效分析[J].中國矯形外科雜志，2015，23（4）：301-305.

[5] 陳煥慶，溫喜樂，李陽明，等. T形鎖定鋼板內(nèi)固定與外固定支架治療背側(cè)Barton骨折的病例對照研究[J].中國骨傷，2015，28（6）：517-520.

[6] 劉印文，鄭昱新，沈孜良，等.鎖定鋼板橋接固定治療股骨粗隆SeinsheimerⅤ型骨折[J].中國骨傷，2016，29（1）：68-72.

[7] 樂立盛，余光書，江小香，等.外固定支架與鋼板內(nèi)固定治療不穩(wěn)定型橈骨遠端骨折的 Meta 分析[J].中國骨與關(guān)節(jié)雜志，2015，4（12）：950-956.