成都华西华科研究所分析骨密度力学负荷与QCT骨密度软件体模检测

1.应力与应变骨作为力学杠杆被肌肉拉动去完 成机体的各种复杂的活动，活动对骨产生应力.这种应力 来源于体歌的审力、肌肉的收缩力和地面的冲击力^[<un.骨接受应力产生变形或称应变。应变定义为变形的长度 与骨职长度的比值，当比值为0.1%称为1000^(微应 变），据报道各种脊椎动物在运动时竹骼M大戍变仆:常接 近，约为2000〜3000^,此俏相当于骨材料屈服点的一 半，当应变小于5000/ie(<0.5%)时，应力与应变呈直线 关系，应变大于5000^则呈曲线关系^[9],该转折点称为 屈服点；从这点提示，脊椎动物生活中的M大应变也不会 引起骨的傚损伤（到屈服点则引起微损伤），即是健康的 骨骼日常生活承受的应力不会引起骨折.骨质疏松的骨折一定是由于某些原因至卄结构薄弱所致阁丨2-7。

1.  应变与钟敏的关系（Frost报告W¹)

应变域 骨密度的变化0〜lOOpe   骨M减少100-1000/U 骨 1 保持1000〜3000/ie  骨虽增加3000〜25000垆 背微损伤>25000/ie   卄折

3. 口常力学负荷与#矿密度体$:是加于机体的 基+负荷。杨氏研究了体审:达丨00倍之差的雌性大白鼠

和样年人的全身竹矿含贵与体重的相关。大白鼠和青年 人的全身骨矿含镦分别占体重的3.2%和3.9%,这个数 世很接近的％;而且全身针矿含ft与体重呈正相关.雌性 大白鼠的相关系数为0.915, W年男女的相关系数分別 为0.61丨和0.844^[8:,冇报道相关系数在0.85〜0.97之 间；作者发现丨5只切除卵巢的大白鼠在14周后平均体 重由0.226kg增高到0.262kg,全身BMC則从0.00726kg 增高到0.00923kg^:"】。Heymsfield报道^[u],骨矿含S与 体重的关系虽然男女都呈低指数关系，但两性有所区別， 其分別的关系式为：骨矿含M = 0.22X体审〇.61(男）， 骨矿含 ffl = 0• 34 x 体市 〇• 46(女）。Poesi Clemcm 对T 肢 竹折丨丨例DXA进行5年的BM丨）追踪，男女的平均年龄 分別为61.3岁和65.3岁，廿折侧股骨颈因废用28周时 BMD降到敁低（低于基线5.1 %〉，伢折后5年仍较基线 的 BMD 低 2.5%。

网球运动员的利手肱卄的卄皮质厚度较非利手增厚 35%，利侧的前神周径较作利手增大丨3%^:u1。一绀体疗 锻炼跟踪丨年零3个月的#W,训练5个月的股骨远端、 髌骨、脱骨近端的BMC:均冇增加，停止训练后3个月的 BMD和BMC均降到苺线水平^[|4]。

1.  骨组织对应力的感受学者们认为在骨组织 中形成无处不达的立体网状结构的骨细胞陷窝一竹小竹 系统楚11•绀织的力学感受器。外力作用使钟绀织的变形 和微缺损引起骨小符内液的流动，产生卯切应力和流动 电压，作用于细胞突起表面。细胞外液液流对成#细胞 而言是cAMP(环磷酸腺苷）、PGE、二磷酸盐离子栽体及 一氧化氮（NO)合成的强冇力剌激剂，其中NO在骨审建 中尤其歌要，对破骨细胞活性及成骨细胞活性均具有强 有力的作用。液流、力学栽倚及细胞活索均能在竹中剌 激NO产生。进而使骨细胞内发生一连串的生物学反 应，通过间隙连接专递到骨衣面的骨衬细胞，使其合成相 关的细胞因子.激活骨审逹。

图丨2-8骨细狍一骨小管立体W状结构 mpfl窝液；液；BC:ft细跑ECF:细抱外液11LC•:骨M 细胞

2.  骨形态与功能适位厣则~⁵¹骨骼无论在形态、结 构、骨矿含®上邢与功能相适应,互相适应遵循如下的原则。

2.  M优化理论特定的负荷条件下，在最优应力作用 下，骨吸收和骨形成是+衡的；当实际应力大于M优应力，骨 世增加,骨强度增加;反之实际应力小于最优化应力，竹拔减 少，骨强度减少.达到负荷与骨强度一致。如果骨接受远远 超过生理状态的应力，则会形成不健康的编织竹。

3.  轨迹结构理论骨仅在力的传导路径上使用材 料，如管状骨因为中性轴没有应力，靠近屮性轴仅有低应 力，远离中性轴为高应力，无应力和低应力的管状骨部位 中空（仅舍不承受力的竹髄〉。

4.  锒大M小设计原则用最少的结构材枓获得锒

研究三个骨样本的抗骨折能力.则以骨强度反戍话 合符客现现实，所以应该开发活体It强度的测世手段。 軒伦比亚大学孙允高博士开发的活体股骨颈抗#折能力 测M仪，虽然有待改进，但让我们初步得到一个活体骨强 度的指标，骨强度常用的压缩、拉伸、剪切、弯曲四种骨强 度指标，对同样均匀的骨材料则压缩强度>拉伸强度> 卯切强度，从讨的不同方向加力试验，获得不同的强度， 称各向异性。温度越商杨氏模M越低，杨氏模敏（=应力 /应变）越卨则材料的硬度越大。拉伸时干骨比湿骨的极 限强度高50%。还有骨的惯性矩随竹内结构变化而变 化，惯性矩越大骨的强度也越大。横切面积越大的骨强 度和刚度也越大，极限强度和刚度与横切面积成正比。大的结构强度。

5.  均匀强度理论即在特定的加栽条件下，紂料 的每一部分受到的M大应力强度相同。

3.  骨贵、形态、结构的调控因素^U51 Frost和Jee等 认为这种调控闪家只能是生物力学闪家，不是其他的，因 为只有生物力学因索才能决定骨质是否X要改变，改变 的部位和改变的性质（增量和减量），而非生物力学因素 只起辅助调竹作川：如遗传因素、钙调激素、荇养因家（如 钙等〉、细胞因子、生长因子等非生物力学因家属于钟代

骨强度也随截面惯性矩增大而增大，如图12- 10,三个 骨宽度x高度的横切面分別为4X 1、2X2、1 X4的相同 面积，按惯性矩=宽度X高度²,计算惯性矩分别为〇.33、 1.33和5.33;所以三个骨虽然骨BMC相同，但是三点弯 曲试验时的卄强度差异很大^[7]。影响#强度的因素较影 响骨密度因素更多、更为复杂，虽要作更多的标准化的工 作。因而相对难度明M大于骨密度测适。比如相扑运动 员和呰通年人#的杨氏模M相N,但相扑运动员的竹 强度则大于抒通健康人。

谢剁控W索，仅仅起到辅助调节作用，也不能按环境对骨 的力学要求来改造每个微小的W部的骨密度、骨结构和 骨质世。当竹的这种力学调控系统因机体的生理或病理 原因而控制不严或缺乏控制，使竹M低于生物力学的要 求，M于骨折，就是俜质疏松，例如绝经后妇女雌激索降 低，骨車迮的阈值提A 了 30%,使骨组织在外力不变的 情况下，力学的反馈处于废用的重违状态。成都华西华科研究所分析研发定量CT QCT骨密度体模软件分析系统  
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