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目的:
1.通过对比骨折组与非骨折组股骨近端骨小梁密度及皮质骨厚度参数差异,探讨临床上皮质骨对老年股骨颈骨折的影响。
2.对比正常对照组(假手术)、模型对照组((双侧卵巢切除术)、补肾组(双侧卵巢切除术加桂附地黄丸干预)的骨微观结构及生物力学性能差异,探讨桂附地黄丸治疗骨质疏松症疗效及其作用机制。
3.基于断裂力学,通过构建3个不同皮质骨厚度的骨质疏松性大鼠股骨颈骨折有限元模型,分析骨皮质对大鼠股骨近端应力分布以及骨折裂纹走向的影响。
方法:
1.临床研究:收集有外伤史老年患者160例(年龄≥65岁)为研究对象,其中股骨颈骨折组及非骨折组各80例,测定两组患者髋部X线影像学参数Singh指数、皮质厚度指数(CTI)、峡距比(CC ratio)。
2.生物力学实验研究:30只4月龄雌性SD大鼠随机分为3组:正常对照组、模型对照组、补肾组,每组10只。模型对照组及补肾组行手术摘除双侧卵巢,正常对照组性假手术处理,肾虚型骨质疏松大鼠造模成功后,对照组和补肾组分别用生理盐水、桂附地黄丸溶液进行灌胃。4周后处死所有大鼠并取其右侧股骨,进行Micro-CT检测股骨远端微细结构,生物力学实验检测股骨近端生物力学特性及骨折结果。
3.有限元研究:选取上述1只骨质疏松大鼠股骨进行普通CT扫描并获取原始数据,建立大鼠股骨三维有限元模型,进行网格划分、定义材料属性,建立薄皮质骨、中皮质骨、厚皮质骨大鼠股骨仿真几何模型,设定边界条件、失效参数、加载载荷,构建3组大鼠股骨颈骨折的断裂模型。观察各组模型裂纹发生时刻、该时刻应力、应变、位移变化云图及断裂效果。
结果:
1.股骨颈骨折组患者平均年龄为78.83±7.82岁;非骨折组为75.84±5.90岁,股骨颈骨折组平均年龄较非骨折组明显要大(P<0.05);股骨颈骨折组患者Singh指数平均值为3.41±.71;非骨折组为3.91±0.85,股骨颈骨折组Singh指数平均值较非骨折组明显要小(P<0.05);股骨颈骨折组患者CTI平均值为0.43±0.07;非骨折组为0.56±0.06,股骨颈骨折组CTI平均值较非骨折组明显要小(P<0.05)。
2.模型组BMD明显低于正常组(P<0.05),补肾组BMD稍高于模型组,但无统计学差异(P>0.05)。模型组Tb.N、BV/TV、BS/TV明显低于正常组(P<0.05),补肾组的Tb.N、BV/TV、BS/TV均高于模型组(P>0.05、P<0.05、P>0.05);与正常组相比,模型组骨小梁稀疏、轴向排列紊乱、小梁间连接程度下降,与模型组相比,补肾组骨小梁的排列及骨小梁间的连接性明显改善,整体结构得到增强;与正常组比较,模型组在位移、载荷、剪切强度、破坏应变、弹性模量、吸收能、骨折线长度均减小,骨折成角较正常组增大,但除了骨折线长度以外,差异均不显著(P>0.05);与模型组比较,补肾组在位移、破坏应变、吸收能方面较模型组大,但差异不明显(P>0.05)。
3.薄皮质骨模型最早断裂,厚皮质骨模型最晚断裂;随着大鼠整体股骨皮质厚度增加,股骨颈断裂时的最大应力逐渐增大,且应力范围逐渐扩大,应力得到分散;随着皮质骨厚度增加,骨折线长度随之变长,裂纹拓展路径曲折性增加,骨折成角则减小。
结论:
1.老年股骨颈骨折患者较非骨折患者年龄相关性的股骨近端骨小梁衰减、皮质厚度变薄要明显,在临床实践中,结合Singh指数、皮质厚度指数等X线影像学参数,有助于预测髋部骨折发生的风险及部位,并提高对股骨近端脆性骨折的预测效果。
2.桂附地黄丸对大鼠肾阳虚症状有明显的治疗作用,可改善骨质疏松大鼠骨微观结构,主要通过改善骨小梁的排列及骨小梁间的连接性来防治骨质疏松症,但其生物力学实验显示其抗骨折能力未提升。
3.大鼠股骨颈骨折的有限元仿真模拟的骨折发生部位及骨折线走形与生物力学实验所得到的结果具有高度一致性,仿真度较好,有限元分析可以合理地模拟力学实验。
4.皮质厚度可影响大鼠股骨颈骨折裂纹的扩展行为,皮质骨厚度的增加,可使股骨颈处应力得到分散,裂纹拓展路径曲折性增加,骨折成角则减小,股骨颈的抗破坏能力提高。
1.通过对比骨折组与非骨折组股骨近端骨小梁密度及皮质骨厚度参数差异,探讨临床上皮质骨对老年股骨颈骨折的影响。
2.对比正常对照组(假手术)、模型对照组((双侧卵巢切除术)、补肾组(双侧卵巢切除术加桂附地黄丸干预)的骨微观结构及生物力学性能差异,探讨桂附地黄丸治疗骨质疏松症疗效及其作用机制。
3.基于断裂力学,通过构建3个不同皮质骨厚度的骨质疏松性大鼠股骨颈骨折有限元模型,分析骨皮质对大鼠股骨近端应力分布以及骨折裂纹走向的影响。
方法:
1.临床研究:收集有外伤史老年患者160例(年龄≥65岁)为研究对象,其中股骨颈骨折组及非骨折组各80例,测定两组患者髋部X线影像学参数Singh指数、皮质厚度指数(CTI)、峡距比(CC ratio)。
2.生物力学实验研究:30只4月龄雌性SD大鼠随机分为3组:正常对照组、模型对照组、补肾组,每组10只。模型对照组及补肾组行手术摘除双侧卵巢,正常对照组性假手术处理,肾虚型骨质疏松大鼠造模成功后,对照组和补肾组分别用生理盐水、桂附地黄丸溶液进行灌胃。4周后处死所有大鼠并取其右侧股骨,进行Micro-CT检测股骨远端微细结构,生物力学实验检测股骨近端生物力学特性及骨折结果。
3.有限元研究:选取上述1只骨质疏松大鼠股骨进行普通CT扫描并获取原始数据,建立大鼠股骨三维有限元模型,进行网格划分、定义材料属性,建立薄皮质骨、中皮质骨、厚皮质骨大鼠股骨仿真几何模型,设定边界条件、失效参数、加载载荷,构建3组大鼠股骨颈骨折的断裂模型。观察各组模型裂纹发生时刻、该时刻应力、应变、位移变化云图及断裂效果。
结果:
1.股骨颈骨折组患者平均年龄为78.83±7.82岁;非骨折组为75.84±5.90岁,股骨颈骨折组平均年龄较非骨折组明显要大(P<0.05);股骨颈骨折组患者Singh指数平均值为3.41±.71;非骨折组为3.91±0.85,股骨颈骨折组Singh指数平均值较非骨折组明显要小(P<0.05);股骨颈骨折组患者CTI平均值为0.43±0.07;非骨折组为0.56±0.06,股骨颈骨折组CTI平均值较非骨折组明显要小(P<0.05)。
2.模型组BMD明显低于正常组(P<0.05),补肾组BMD稍高于模型组,但无统计学差异(P>0.05)。模型组Tb.N、BV/TV、BS/TV明显低于正常组(P<0.05),补肾组的Tb.N、BV/TV、BS/TV均高于模型组(P>0.05、P<0.05、P>0.05);与正常组相比,模型组骨小梁稀疏、轴向排列紊乱、小梁间连接程度下降,与模型组相比,补肾组骨小梁的排列及骨小梁间的连接性明显改善,整体结构得到增强;与正常组比较,模型组在位移、载荷、剪切强度、破坏应变、弹性模量、吸收能、骨折线长度均减小,骨折成角较正常组增大,但除了骨折线长度以外,差异均不显著(P>0.05);与模型组比较,补肾组在位移、破坏应变、吸收能方面较模型组大,但差异不明显(P>0.05)。
3.薄皮质骨模型最早断裂,厚皮质骨模型最晚断裂;随着大鼠整体股骨皮质厚度增加,股骨颈断裂时的最大应力逐渐增大,且应力范围逐渐扩大,应力得到分散;随着皮质骨厚度增加,骨折线长度随之变长,裂纹拓展路径曲折性增加,骨折成角则减小。
结论:
1.老年股骨颈骨折患者较非骨折患者年龄相关性的股骨近端骨小梁衰减、皮质厚度变薄要明显,在临床实践中,结合Singh指数、皮质厚度指数等X线影像学参数,有助于预测髋部骨折发生的风险及部位,并提高对股骨近端脆性骨折的预测效果。
2.桂附地黄丸对大鼠肾阳虚症状有明显的治疗作用,可改善骨质疏松大鼠骨微观结构,主要通过改善骨小梁的排列及骨小梁间的连接性来防治骨质疏松症,但其生物力学实验显示其抗骨折能力未提升。
3.大鼠股骨颈骨折的有限元仿真模拟的骨折发生部位及骨折线走形与生物力学实验所得到的结果具有高度一致性,仿真度较好,有限元分析可以合理地模拟力学实验。
4.皮质厚度可影响大鼠股骨颈骨折裂纹的扩展行为,皮质骨厚度的增加,可使股骨颈处应力得到分散,裂纹拓展路径曲折性增加,骨折成角则减小,股骨颈的抗破坏能力提高。