维氏显微压痕技术测量人体枢椎硬度

目的:探讨成人新鲜尸体枢椎的显微压痕骨硬度的分布特征及生理意义。方法:取3具新鲜尸体标本(62岁男性,45岁女性,58岁男性)的枢椎,通过X线和定量CT检查除外影响骨量的疾病,将其分为齿状突椎体区和附件区2个测量部位,每个区域使用高精慢速锯精确切取1片厚约3mm的标本,3块枢椎共计6片。齿状突椎体区选取上侧、下侧、前侧和后侧四个部位的皮质骨区域以及中部松质骨区;附件区选取椎弓根、横突、椎板和侧块皮质骨区域以及中部侧块松质区。每块枢椎选取10个区域,合计30个区域。标本固定于纯平玻片上,应用维氏显微硬度测量仪测量标本表面硬度,每个区域随机选取5个有效硬度值,合计获得150个有效压痕硬度值。记录并分析枢椎的显微硬度分布规律。结果:枢椎整体硬度变化范围为17.70~40.60HV,其中皮质骨硬度范围17.70~40.60HV,平均硬度30.10±4.96HV;松质骨硬度范围20.40~37.40HV,平均硬度29.06±4.42HV;齿状突椎体区皮质骨平均硬度30.25±5.06HV,松质骨平均硬度28.78±4.17HV;附件区皮质骨平均硬度29.95±4.90HV,松质骨平均硬度29.33±4.79HV;同一部位的皮质骨硬度值均高于该部位的松质骨硬度值。附件区硬度值最高为椎弓根皮质(32.92±4.06HV),组间比较差异具有统计学意义(F=3.5832,P=0.014)。齿状突椎体区硬度值最高为后侧皮质(33.23±4.80HV),组间比较差异具体统计学意义(F=3.363,P=0.025)。结论:齿状突椎体区的后侧皮质硬度值与附件区椎弓根皮质硬度值均较高,可能与枢椎后侧皮质区域和椎弓根区域较其他部位承受着更大的应力有关。

人体下腰椎显微骨硬度分布特征研究

目的:探讨人体下腰椎显微骨硬度的分布特征。方法:选取三具新鲜尸体捐献者,取出L3~L5椎体后剔除软组织。按脊柱两柱理论将椎体分为椎体区和附件区,并使用高精慢速锯,于椎体区垂直上下终板切割4片,右侧附件区沿椎弓根长轴切割1片,左侧附件区沿上下关节突长轴切割(1片),将骨骼制备成若干厚约3mm的骨组织切片,并经砂纸打磨。9块椎骨共计产生54分骨组织切片(椎体区36片,附件区18片)。应用维氏方法测量骨切片不同区域骨皮质和骨松质的显微硬度值(单位:HV)。采用50g力加载50s、维持12s的标准操作方法测定,每一个区域选取5个有效硬度值,取平均值作为该区域的硬度值。每块椎体选取11个区域,9块椎体共进行495次有效压痕实验并取得显微硬度值,观测不同部位显微骨硬度分布特征。结果:下腰椎硬度范围为20.7~48.8HV,其中皮质骨骨硬度为32.86±5.35HV,松质骨骨硬度为31.25±3.55HV;其中皮质骨平均硬度为32.11±5.17HV,附件区皮质骨平均硬度为33.46±5.43HV;椎体区松质骨平均硬度为30.41±3.07HV,附件区松质骨平均硬度为32.10±3.83HV,附件区皮质骨骨硬度/松质骨骨硬度均高于椎体区,差异具有统计学意义(P<0.05);L3~L5不同受试者下腰椎同一部位的骨硬度数值不同,但是部位之间的变化规律与整体一致。结论:下腰椎不同部位的显微骨硬度值存在显著差异,附件区皮质骨和松质骨骨硬度分别高于椎体区皮质骨和松质骨骨硬度。

锁骨显微压痕硬度的分布特征及临床意义

目的探讨锁骨不同节段和不同层面骨显微压痕硬度的分布特征及临床意义。方法选取3具中国人新鲜尸体标本中的右侧锁骨,参考Allman分型将锁骨分为近段、中段、远段三节段。使用慢速锯垂直于各节段长轴等距精确切割,制备成15层厚约3 mm的骨骼试样(近段3层,中段7层,远段5层),并将每层试样划分为前、后、上、下四个方位。应用维氏显微硬度测量仪测量锁骨不同层面不同方位的显微压痕硬度值,测量单位为HV(kgf/mm2)。记录并分析锁骨硬度分布规律。结果锁骨皮质骨共测量180个部位,900个测量值;松质骨共测量45个部位,225个测量值。结果显示:(1)锁骨皮质骨整体硬度为(35.9±8.1)HV,其中近段为(33.8±6.1)HV,中段为(41.3±6.8)HV,远段为(29.7±5.4)HV,中段硬度大于两端(P<0.05);(2)松质骨整体硬度为(30.7±6.2)HV,其中近段为(29.2±2.9)HV,中段为(34.5±5.5)HV,远段为(26.3±5.1)HV,三节段硬度值差异有统计学意义(P<0.05);(3)皮质骨硬度最大层面为中段第5层,硬度值为(44.8±8.6)HV,硬度最小的层面是远段第4层,硬度值为(28.0±3.5)HV(P<0.05);(4)松质骨硬度最大层面为中段第5层,硬度值为(36.8±5.1)HV,硬度最小层面为远段第5层,硬度值为(23.0±4.4)HV(P<0.05);(5)锁骨三节段不同方位的骨硬度值组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论锁骨不同节段、不同层面的骨显微压痕硬度差异较大,但皮质骨与松质骨变化规律一致,中段骨硬度明显高于近段和远段,呈现由中段向两端逐步减小的梯度分布规律。该数据能够指导设计符合生理状态下锁骨应力传导特性的3D打印内置物,并对模拟生理状态下锁骨建模及有限元分析提供良好的数据支持。