目的:本课题通过动物实验,研究高G极端环境对骨骼的影响。给大鼠施加高G力学载荷,从形态结构和力学性能两个方面观察高G极端环境对骨组织的损伤情况,探讨了高G力学环境对骨骼的影响。为对抗高G极端力学环境、防治骨骼相关损伤奠定理论基础。方法:选取120只雄性Wistar大鼠,随机平均分3组,为2周组、4周组和6周组,每组40只;每组又随机平均分为5组,分别为对照组、2G组、4G组、6G组和8G组,每组8只。高G组的大鼠每天均高G载荷暴露3次,每次持续作用时间为3min,间隔40min,每周5天。对照组正常饲养。在实验结束后,获取大鼠双侧股骨,进行基于三点弯曲的宏观力学性能的检测、基于Micro-CT的细观显微结构参数的检测、基于纳米压痕的微观力学性能检测。结果:宏观力学性能方面:高G力学环境可在G值和加载时间两个维度上降低骨的宏观力学性能,主要呈现在降低股骨的极限载荷和极限挠度。细观显微结构方面,高G力学环境可在G值和加载时间两个维度上损伤皮质骨及松质骨的显微结构,主要呈现在增加骨的皮质骨孔隙率(Po)和骨小梁分离度(Tb.Sp),降低皮质骨矿物质密度(BMDc),骨的骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)。微观力学性能方面:2G载荷下,股骨弹性模量和弹性模量硬度比增加,提示可能增强股骨微观力学性能。但随着G值增加,可降低骨微观力学性能,主要呈现在降低股骨的弹性模量和弹性模量硬度比。结论:高G力学环境可在G值和加载时间两个维度上破坏骨骼的宏观力学性能、细观显微结构及微观力学性能。但在2G载荷下,股骨弹性模量和弹性模量硬度比增加,提示2G环境可能增强股骨微观力学性能。