大鼠的骨生物力学指标选取及测试

骨质疏松是一种危害中老年人群常见的疾病 ,对该类疾病的研究及治疗在影响人类生存质量的因素中 ,已占有了越来越重要的地位。作为评价骨量减少与骨功能改变的因子 ,骨生物力学指标的评估占有十分重要的意义。在大量的实验研究和新药的开发研究中 ,常常需要涉及一些因素对骨的影响。大鼠作为实验动物由于其来源广 ,价格低 ,具有相当的优势。本文就大鼠作为实验动物时 ,结合自己所做大量实验的体会 ,就生物力学指标中的拉、压、弯、扭的试件制作 ,选择及力学指标的测试方法 。

可对细胞施加双向应变的体外培养系统

为考察体外培养细胞在动应变作用下的响应 ,参考 Winston等人的方法 ,我们制作了一套细胞体外培养系统 ,培养皿用有机玻璃作成 ,培养皿底为硅橡胶膜 ,下面有一封闭压力腔 ,通过对硅橡胶管和挤压轮间隙的调整 ,压力腔内的液压使硅橡胶膜产生设计应变 ,其应变范围可从 0～ 4 %调整 ,改变步进电机的转动方式 ,加载频率可从 0 .1～ 5 Hz变化。

深冷处理对钴铬钼高熔铸造合金拉伸力学性能的影响

目的 研究CW_H型钴铬钼高熔铸造合金在低温处理及回火后拉伸力学性能的改变及合金内部结构的变化。方法 15个试件分为对照组、深冷处理组、深冷处理加回火组。每组取 1个作扫描电镜 (SEM)分析 ,其余加工成拉伸试件用应变片测试技术测定其弹性模量 ,在电子万能试验机上拉断 ,测试其抗拉强度 ,最后用游标卡尺测量其延伸率。结果 CW_H型钴铬钼高熔铸造合金经深冷处理后 ,弹性模量显著提高 (P <0 0 1) ,强度极限亦有显著提高 (P <0 0 5 ) ,延伸率下降 (P <0 0 5 ) ,基体中弥散析出的二次碳化物、HCP相 (层错结构 )的出现使基体得以强化 ;再经回火处理 ,与深冷处理后的指标无显著性差异 (P >0 0 5 )。结论 深冷处理能显著提高钴铬钼高熔铸造合金的抗拉强度 ,深冷加回火处理使高熔铸造合金的塑性较未回火处理的合金有一定改善 ,SEM分析支持拉伸实验结果。

游泳训练及抗氧化剂对发育期大鼠骨骼生物力学特性的影响

53只4周龄SD大鼠,体重(117±11.73)g随机分为3大组:力竭对照组、间歇训练保护组和抗氧化剂保护组。其中,力竭对照组喂食常规饲料,不参加日常训练;间歇训练保护组每天作5次间歇性负重游泳训练,每次6min中间间歇4min,负荷为5%体重;抗氧化剂保护组喂食含维生素E、维生素D及硒制剂的饲料。6周后进行一次性负重力竭游泳训练,将各组再分为3小组:立即组、6h组和24h组,各组动物分别于训练后立即、6h、24h处死。取其双侧股骨和第五腰椎加工成样本,在万能实验机上进行股骨3点弯曲试验和椎骨压缩试验。用SPSS.12统计学软件对实验结果做统计学处理和比较。结果发现在本试验的负荷强度下,大鼠椎骨的生物力学特性得到明显加强,而股骨则表现出力学参数下降的现象。另外,抗氧化剂对大鼠股骨的力学性能基本上没有影响。

大鼠下颌运动肌肉在电刺激下的响应

本实验对 15只 8周龄 Wistar雄性大鼠深度麻醉后在自制的电刺激—力测试装置上测试并记录了大鼠嚼肌、二腹肌前腹、翼外肌在电刺激下的时间—收缩力关系曲线 ,得出了它们在电刺激下主动收缩的本构关系。在单一刺激下三种肌群的主动收缩可表达为 F=A( e-αt- e-βt) ,拟和出了三种肌群常数 A、α、β。当刺激频率大于等于 3H z时 ,肌群的主动收缩可表达为 F=Ce-γ/ t+ Dsinωt,拟和出了三种肌群的常数 C、D、γ。电刺激频率大于 3 0 H z。

电刺激下不同生长发育期大鼠下颌运动肌肉收缩的特性

目的 研究不同生长发育期大鼠口腔运动肌肉的收缩特性 ,以期对口腔功能改变对肌肉收缩特性的影响进行评价。方法 对 4、6、8周龄 Wistar雄性大鼠各 15只深度麻醉后 ,在自制的电刺激 -力测试装置上测试并记录了大鼠单侧嚼肌 (MM)、二腹肌前腹 (DM)、翼外肌 (L PM)在电刺激下的时间 -收缩力关系曲线 ,得出了它们在电刺激下主动收缩的收缩速度、完全松弛时间、最大收缩力。并分析了这些数据之间的关系。结果 在单一刺激下 ,4、6、8周龄大鼠 MM的收缩时间分别为 0 .18± 0 .0 1s,0 .16± 0 .0 1s,0 .16± 0 .0 2 s,收缩力分别为 4 .83± 0 .4 8g、5 .96± 1.2 1g、9.85± 1.93g;DM的收缩时间为 0 .34± 0 .0 3s、0 .36± 0 .0 4 s、0 .17± 0 .0 1s,收缩力分别为 :3.80±0 .4 0 g、4 .71± 0 .73g、8.5 9± 1.4 8g,L PM的收缩时间为 0 .37± 0 .0 4 s、0 .2 4± 0 .0 3s、0 .2 4± 0 .0 2 s,收缩力分别为 5 .38± 1.0 5 g、10 .70± 2 .76 g、34.95± 12 .2 g;各肌群收缩力随刺激频率增加明显加大 ,挛缩时达到最大值。结论 在单一刺激下三种肌群的收缩速度在快速生长期都在加快 ,MM、L PM显著加快期为 4到 6周 ,DM则为 6到8周。所有肌群收缩力快速增长期为 6到

深冷处理对口腔中熔铸造合金拉伸力学性能影响的实验研究

为把深冷技术引入口腔修复领域,作者把15个SDA Ⅱ型Cu Zn Ni中熔铸造合金试件分为对照组、深冷处理组、(以3℃/min的降温速度降至-170℃,保持2h后以1℃/min的速度升至室温)深冷处理加回火组(深冷处理后,恒温300℃,保持1h),每组取一个作扫描电镜(SEM)观察,其余加工成拉伸试件用应变片测试技术测定其弹性模量、在电子万能试验机上拉断,测试其抗拉强度、最后用游标卡尺测量其延伸率.结果发现SDA Ⅱ型中熔铸造合金经深冷处理后材料强度显著提高(P<0.01),延伸率下降明显(P<0.05),SEM图中出现大量Cu Zn金属间化合物作为第二相析出,十分细小.经回火处理,材料强度进一步显著提高(P<0.01),第二相分布趋于均匀,延伸率恢复到深冷处理前的水平,三组材料弹性模量无显著性差异(P>005).可见深冷处理加回火处理对SDA Ⅱ型中熔铸造合金的拉伸力学性能的改善是必要的,SEM分析支持拉伸试验结果.深冷处理技术有可能成为改善口腔修复材料综合性能的一条简便、有效的途径.

狗颞颌关节盘的流变特性研究

本文把狗的颞颌关节盘分成前、中、后三个区域作单向拉伸、应力松弛及循环加载实验,得出了在不同区域,试件在不同阶跃应变作用下的瞬时弹性响应及平衡模量,应用拟线性粘弹性理论分析实验结果,得出该关节盘软骨不同区域的弹性响应及归一化松弛函数,从而得到它在不同区域一维拉伸时的本构方程。实验表明,理论分析与实验结果吻合较好。

颈椎前路钛网钢板内固定及自体髂骨植骨在不同颈椎节段中的生物力学研究

目的 采用颈椎前路钛网钢板及自体髂骨植骨对不同颈椎节段进行内固定，分析其生物力学改变。方法 取自愿捐赠的6具新鲜尸体C3～7标本，C5、C5.6及C4～6椎体次全切除后，分别行髂骨植骨和钛网前路钢板内固定术，测量各节段的前屈、后伸、左、右侧弯及左、右旋转运动变化，以完整标本作为对照组。结果 自体髂骨的植入使失稳颈椎的稳定性提高，其侧弯、屈伸运动度减少，与对照组比较，差异有统计学意义（P〈0．05），但抗旋转运动减少不明显（P〉0．05）。不同颈椎节段开槽减压椎间撑开钛网前路钢板内固定状态下，手术节段的即刻稳定性比对照组及撑开植骨状态增加（P〈0．05）。结论 颈椎前路椎体次全切除之后，植骨仅能部分改善其稳定性，但应用颈椎前路钛网钢板内固定可明显增强颈椎的稳定性，也较完整颈椎运动功能单位稳定。

去卵巢大鼠椎骨组织形态计量学、生物力学特点及相关性研究

采用骨组织形态计量学、骨生物力学和骨矿含量测定等方法研究 10 .5月龄至 16月龄 SD大鼠和双侧卵巢去除术后椎骨的骨质量变化以及它们之间的相关关系。雌性 SD大鼠随机分为 6组 :(1) 10 .5月龄基础组 ;(2 )13月龄假手术组 (sham - 1) ;(3) 13月龄去卵巢组 (OVX- 2 ) ;(4) 16月龄假手术组 (sham - 2 ) ;(5 ) 16月龄去卵巢组(OVX- 2 )和 (6 )雌激素治疗组 :去卵巢 10周后给予雌激素治疗 12周 (OVX- 2 +EE)。所有大鼠在处死前 14、13d和4、3d分别皮下注射四环素和钙黄绿素作体内荧光标记。实验终止时取大鼠第 4腰椎行骨组织形态计量学测量 ,第5腰椎体作试件压缩试验 ,试验后的椎体进行骨矿物元素测定。结果发现 10 .5月龄至 16月龄大鼠椎体骨干重、冠状径、骨小梁面积骨小梁厚度有增加趋势 ,骨的破坏荷载 ,破坏应力和弹性模量也有增加趋势 ,以 13月龄为高峰值。去卵巢 10周后 ,上述指标明显下降 ,2 2周后 ,下降更明显。雌激素治疗后上述指标明显改善。相关研究表明 ,骨小梁面积与骨的破坏应力呈正相关 (P<0 .0 5 ) ,而骨的破坏应力又与骨矿 (主要成分 Ca)含量呈正相关 (P<0 .0 1)。去卵巢后 ,骨小梁面积的下降比骨破坏应力的下降更明显 ,出现的时间更早。本研究表明 ,骨组织形态计量学检测和骨生物力学检?

建立骨质疏松山羊模型初探

为了建立一个方便、经济、有效的绝经后骨质疏松大动物模型，本文选用了雌性成都山羊１０只，５只为对照组，５只被切除双侧卵巢（ＯＶＸ）；动态观察术后６０天，１２０天和１８０天髂骨骨活检组织的病理形态学变化；术后９０天、１８０天血清骨钙素（ＢＧＰ）的变化，以及术后１８０天长骨的骨密度、长骨整体骨弯曲结构力学性能和皮质骨骨试件的弯曲、压缩、拉伸材料力学性能的改变。结果显示：在整个研究过程中，对照组的骨组织结构维持相对稳定，而ＯＶＸ组在术后６０天即出现轻度骨小梁减少，术后１２０天到１８０天，骨小梁数量进一步减少，宽度变薄，骨小梁间距扩大，呈典型的骨量减少病理学改变。在ＯＶＸ组中，血清ＢＧＰ术前术后无显著性差异（Ｐ＞０．０５）。术后１８０天相应各长骨的骨密度、断端骨组织厚度、整体骨弯曲破坏荷载与弹性模量明显低于对照组（Ｐ＜０．０５）；除股骨外，各长骨整体骨的弯曲极限强度以及骨试件的弯曲、压缩、拉伸的极限强度和弹性模量明显低于对照组（Ｐ＜０．０５）。本实验结果提示切除双侧卵巢雌性山羊可能是研究绝经后骨质疏松的经济而有效的大动物模型。

力学刺激对大鼠成骨细胞Integrins α_2、β_1、β_3表达和细胞增殖、合成功能的影响

探讨在成骨细胞中 Integrins调节力学信号转导可能的分子机制和周期性双轴力学应变对成骨细胞增殖与合成功能的影响。将 3月龄雌性 SD大鼠颅顶骨分离的成骨细胞在含 10 %胎牛血清的 F- 12培养液中培养并接种在 Flexercell type I dish中。当细胞生长至亚融合状态 (Subconfluence) ,给细胞施加力学刺激 ,频率为 1Hz,力学刺激分别为 4 0 0、10 0 0、4 0 0 0 μ strain;作用时间分别为每天 30 m in,2 h,4 h,和 8h,共加载 2 d。以未受力学刺激的细胞为对照组 ,受力学刺激的细胞为实验组 ,并进行比较。采用流式细胞技术测定和分析 Integrinsα2 ,β1 ,β3在成骨细胞膜上的表达量、细胞周期分布与细胞增殖变化 ;采用同位素标记方法检测成骨细胞骨钙素、I型胶原 C端前肽 (PICP)和总蛋白的分泌量。结果表明 :(1)在 3月龄雌性 SD大鼠成骨细胞膜表面有 Integrinsα2 ,β1 ,β3的表达 ,β1的表达最高。 (2 )周期性双轴力学应变对 3月龄雌性 SD大鼠成骨细胞膜表面 Integrinsα2 ,β1 ,β3的表达量有明显上调作用 ,但不同强度、不同作用时间的力学应变对成骨细胞膜表面 Integrinsα2 ,β1 ,β3表达量上调的作用亦不相同 ,而 β3对力学刺激最敏感 ;在 4 0 0 0 μ strain力学刺激下 ,成骨细胞膜表面 Integrinsα2 。

去卵巢山羊长骨生物力学性能的变化

采用生物力学方法研究雌性山羊双侧卵巢切除后１８０天其长骨生物力学性能的变化。１５±岁雌性成都山羊１０只，体重２２±ｋｇ，随机分为对照组（Ｃｏｎｔｒｏｌ５只）和双侧卵巢切除组（ＯＶＸ５只）。术后１８０天处死动物，取出双侧股，胫，跖，肱，桡和掌骨。用三点弯曲法测整体骨弯曲结构力学性能的变化。分别取断端密质骨，用三点弯曲，压缩和拉伸方法测骨试件的材料力学特性的变化。结果显示：与对照组比较，双侧卵巢切除组各长骨相应的骨密度，断端骨组织厚度和整体三点弯曲的破坏荷载均明显下降（Ｐ＜００５）；除股骨外，各长骨的整体三点弯曲极限强度，弹性模量和骨试件的弯曲与压缩极限强度，弹性模量以及部分长骨拉伸极限强度明显低于对照组（Ｐ＜００５）。本研究结果提示：雌性山羊双侧卵巢切除后１８０天，其长骨的整体抗弯强度和骨试件的抗弯，抗压，以及抗拉强度均有不同程度的下降，易于骨折。这与临床绝经后妇女雌激素降低，导致骨质疏松，使骨折的倾向性增大是一致的；也与大鼠双侧卵巢切除骨质疏松模型所表现出的骨结构变化和骨量减少相符合。作者认为，骨生物力学参数是评价骨质疏松的重要指标。切除双侧卵巢的雌性山羊有可能成为骨质疏松的大动物模型。

力学刺激对3月龄骨质疏松大鼠成骨细胞增殖与合成功能的影响

探讨周期性双轴力学应变对成骨细胞增殖与分化合成功能的影响。将正常 3月龄雌性 SD大鼠和骨质疏松大鼠颅顶骨分离的成骨细胞分别在含 10 %胎牛血清的 F- 12培养液中培养 ,并接种在双轴力学应变装置中。当细胞生长至亚融合状态 (Subconfluence) ,给细胞施加力学刺激 ,频率为 1Hz,力学刺激分别为 4 0 0、10 0 0、4 0 0 0μ strain;作用时间分别为每天 30 m in,2、4、8h,共加载两天。以未受力学刺激的细胞为对照组 ,受力学刺激的细胞为实验组 ,并进行比较。采用流式细胞技术测定细胞增殖变化 ;采用同位素标记方法检测成骨细胞骨钙素、I型胶原 C端前肽 (PICP)和总蛋白的分泌量。结果表明 :1)在静态培养条件下 ,3ovx组与 3control组比较 ,其细胞功能活性无明显变化 ,但 3ovx组大鼠成骨细胞增殖活性明显增高 ,这与绝经后骨质疏松骨代谢的高转换率相一致。 2 )4 0 0、10 0 0 μstrain力学刺激可以促进 3control组成骨细胞 I型胶原、骨钙素和总蛋白的分泌量增加 ,促进成骨细胞的分化成熟 ;在 10 0 0μstrain力学刺激下 ,成骨细胞合成骨基质的能力增加最为明显。同时 ,在 4 0 0、10 0 0μstrain力学刺激的初期也可以促进成骨细胞的增殖 ,而促进成骨细胞的分化成熟的作用大于促进细胞增殖的作用。 3)在4 0 0 0

椎弓根螺钉的螺纹形状与拔钉生物力学

目的 了解不同形状螺纹的椎弓根螺钉在椎弓根内的拔出力的大小 ,给临床应用不同类型的经椎弓根内固定器提供实验依据 .方法 采用 4种形状螺纹的椎弓根螺钉 ,分别在椎弓根内及椎体松质骨中进行拔出试验 ,观察其拔出力的大小及位移情况 .结果 在椎弓根内 ,Diapason的拔出力最大 (12 6 5± 15 7) N (P<0 .0 1) ,CCD (913± 85 ) N (P>0 .0 5 )及 Dick(92 2± 14 2 ) N次之 ,AF (6 4 8± 6 8) N (P <0 .0 1)的拔出力最小 .而在松质骨内 ,Diapason(85 8± 81) N(P<0 .0 1)及 CCD(816± 2 3) N(P<0 .0 1)则无差别 ,AF(5 11± 2 0 ) N(P=0 .0 2 5 )其次 ,Dick(44 7± 2 8) N的拔出力最小 .最大拔出力下降 5 0 %时 ,CCD在椎弓根内的位移松动最大 ,AF与 Dick其次 ,Diapason最少 .结论 Diapason外锥螺纹式的螺钉拔出力最大 。

雌性山羊去卵巢后不同时间骨生物力学参数变化

研究了雌性山羊切除双侧卵巢后不同时间骨生物力学性能的变化。２ 岁左右雌性成都山羊１４ 只，体重２８±３ｋｇ，随机分为双侧卵巢切除（ＯＶＸ）半年组４ 只、ＯＶＸ １ 年组５ 只、ＯＶＸ １ 年半组５ 只。术后半年、１ 年、１ 年半处死动物，取出右侧股骨、胫骨、跖骨。用三点弯曲法测定股骨整体骨弯曲结构力学参数的变化；用跖骨测定整体骨压缩结构力学参数的变化；分别取股骨和胫骨断端密质骨试件测定弯曲、压缩、拉伸的材料力学参数的变化。结果显示：ＯＶＸ １ 年组与ＯＶＸ 半年组相比，骨的几何参数均减小；股骨整体骨三点弯曲弹性模量减小２３．２７％ ，而破坏荷载和极限强度则无明显变化（Ｐ＞ ０．０５）；股骨和胫骨骨试件的弯曲、压缩和拉伸实验中，除胫骨弯曲、压缩和拉伸的极限强度明显降低（Ｐ＜ ０．０５）外，其余参数降低不明显（Ｐ＞ ０．０５）。ＯＶＸ １ 年半组与ＯＶＸ １ 年组相比，股骨的骨厚度和胫骨的矢状径、冠状径和骨厚度增加明显（Ｐ＜ ０．０５）；股骨整体骨三点弯曲的破坏荷载增高明显（Ｐ＜ ０．０５），这可能与ＯＶＸ １ 年半组体重增加相关；股骨和胫骨骨试件的压缩极限强度和弹性模量及胫骨骨试件弯曲的弹性模量明显减小（Ｐ＜ ０．０５）。

淬火温度对冷拉态Fe-18Mn-5Si-8Cr-4Ni形状记忆合金回复应力的影响

研究了淬火温度对Ｆｅ － １８ Ｍｎ － ５Ｓｉ － ８Ｃｒ － ４Ｎｉ 记忆合金回复应力的影响。结果表明：合金经变形后加热时产生的最大回复应力σｈ 和加热后冷却到室温时的回复应力σｃ 都随淬火温度的升高而增加，在６５０ ℃达到最大值；随后随淬火温度的进一步升高而快速下降，但是σｃ 下降的程度要比σｈ 大得多；当淬火温度高于８５０ ℃后，淬火温度的进一步升高对它们几乎没有影响；任一淬火温度下，加热后冷却到室温时的回复应力 σｃ都远大于加热时产生的最大回复应力σｈ。

一种新的测试胫骨骨生物力学特性的三点弯曲方法

比较胫骨干骺端三点弯曲法与传统胫骨骨干三点弯曲法评价骨质疏松大鼠胫骨生物力学特性变化的差异与敏感性。6月龄未交配雌性SD大鼠20只,随机分为假手术组(Sham)和去卵巢组(OVX)。术后相同环境饲养5个月,处死大鼠,取左侧胫骨,分别采用胫骨干骺端三点弯曲法和传统胫骨骨干三点弯曲法测定胫骨骨生物力学参数的变化。与相应的Sham组比较,胫骨干骺端三点弯曲法测得的大鼠胫骨骨破坏荷载、破坏应力、最大荷载、最大应力、弹性模量均明显降低(P<0.05),而采用胫骨骨干三点弯曲测得上述骨生物力学参数均无明显变化(P>0.05)。在评价骨质疏松大鼠的胫骨的生物力学参数方面,胫骨干骺端三点弯曲法比胫骨骨干三点弯曲法更为敏感。

深冷处理技术对口腔中熔铸造合金耐磨性的影响

目的 以SDA_Ⅱ型中熔合金为对象 ,研究深冷处理技术对口腔中熔铸造合金耐磨性的影响 ,从而为深冷处理技术引入口腔修复领域进行初步的探索。方法 1 5个试件分为 3组 ,分别为对照组、深冷处理组以及深冷处理加保温处理组 ,利用喷磨法和失重法测量喷磨前后试件的失重量 ,以此来代表其耐磨性 ,比较 3组的不同。结果 3组材料喷磨后的重量损失有显著性差异 (P <0 0 5 ) ,深冷处理可以有效提高SDA_Ⅱ型中熔合金的耐磨性能 ;从耐磨性的角度而言 ,深冷处理后的保温处理对于SDA_Ⅱ型中熔合金是不必要的。结论 深冷处理技术是改善SDA_Ⅱ型中熔合金耐磨性的有效手段 ,其有可能成为改善口腔修复材料综合性能的一条简便、快捷。

力学应变对大鼠骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化能力的影响

探讨周期性双轴力学应变对大鼠骨髓间充质干细胞(M esenchym a l stem ce lls,M SC s)增殖和成骨分化能力的影响。选用9月龄健康SD雌性大鼠,分离股骨、胫骨提取骨髓,采用密度梯度离心法分离M SC s。体外培养M SC s传至第3代,以1×105细胞浓度接种于双轴力学应变系统,选取4 000μstra in,频率为1hz的力学应变对M SC s加载。每天加载3次,每次2 h,间隔2 h。观察力学应变作用后1 d、3 d,M SC s增殖和成骨分化能力的变化,并与相应未加力学应变对照组比较。结果表明:(1)力学应变可增高M SC s的碱性磷酸酶(ALP)和骨桥蛋白(OPN)表达量;力学应变作用3 d后M SC s的ALP和OPN表达量明显高于力学应变作用1 d。I型胶原(COL I)仅在力学应变作用3 d增高;骨钙素(OCN)在各组无明显变化。(2)力学应变可促进M SC s增殖,但力学应变作用1 d和3 d对M SC s增殖的作用无明显差异。上述结果提示:力学应变可以促进M SC s的增殖和成骨分化能力。