Bone fatigue damage under single, static, and cyclic loading : Implications for fatigue fracture etiology.

单一、静态和循环载荷下的骨疲劳损伤：对疲劳骨折病因学的影响。

基本信息

批准号：
20700387
负责人：
YAMAMOTO Ei
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kinki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

日常生活の歩行や運動時に作用する低レベルの負荷であっても,生体内の骨組織に微小損傷が発生することが知られている.この微小損傷は,骨の新陳代謝プロセスを制御しており,常に形成と吸収を繰り返して新しい骨に生まれ変わりながら,骨の機能が維持されている.すなわち,力学的負荷の作用による微小損傷の発生は,骨の健全性を保つために必要な現象であるといえる.しかし,微小損傷発生と生体内で作用する力学的負荷との定量的な関係や,疲労損傷の発生機序は十分に理解されていない.本研究では,ウシ大腿骨骨幹部より作製した皮質骨試料の骨軸方向に,非破壊的な過負荷を作用させ,その後に発生した微小損傷を蛍光顕微鏡を用いて観察した.試料には単一負荷を作用させる条件だけではなく,生体内の実働負荷の環境である繰り返しや静的の過負荷を作用させることで負荷様式の相違が微小損傷の発生に及ぼす影響について検討した.また,3種類の蛍光色素を使用した蛍光顕微鏡観察を実施することで,継続的に作用させた過負荷のもとで発生する微小き裂の進展の様子を調べた.微小損傷の観察は,骨軸方向に対して平行もしくは垂直方向の断面内で実施し,過負荷下での微小損傷発生の状況に関する基礎的知見を得ることを試みた.蛍光顕微鏡観察では,負荷の作用に対応して段階的に染色された微小損傷が認められ,損傷が進展していく過程を示す画像が得られた.また,各染色領域のき裂長さの計測結果から,微小き裂の進展に過負荷様式の相違による影響が認められ,単一過負荷よりも,繰り返しの過負荷や静的過負荷の場合で損傷が顕著となる傾向がみられた.さらに,過負荷を作用させた試料では,線状の微小き裂だけではなく,拡散性の微小損傷を示す領域も確認された.このような微小損傷の蓄積が,骨の自己修復能力を超える場合に,最終的に骨折を生じさせるような大きなき裂へと進展していくことが示唆された.

众所周知，即使是日常生活中行走和运动时施加的低水平负荷也会对体内骨组织造成微损伤，这种微损伤控制着骨代谢过程，不断形成和吸收新骨。换句话说，由于机械负荷的作用而发生微损伤，可以说是维持骨骼健康的必要现象。然而，微损伤的发生与作用在体内的机械负荷决定疲劳损伤发生的定量关系和机制尚不完全清楚，随后的微观损伤是用荧光显微镜观察的。除了对样本施加单一载荷外，我们还施加了重复和静态过载，这是生物体的实际载荷环境，以检查不同载荷模式对微损伤发生的影响。我们还研究了三种类型的微损伤。荧光颜色。通过使用样品进行荧光显微镜观察，我们研究了在平行或垂直横截面以及过载情况下发生的微裂纹的进展情况。我们试图获得有关微损伤发生条件的基本知识。荧光显微镜观察显示了响应载荷作用而阶段性染色的微损伤，并获得了显示损伤进展的图像。此外，还获得了裂纹。染色区域从长度测量结果发现，微裂纹的扩展受到过载模式差异的影响，重复过载或静态过载时的损坏往往比单次过载时的损坏更明显。此外，在承受过载的样品中，线路除了微裂纹之外，我们还观察到了弥漫性微损伤的区域。如果这种微损伤的积累超过了骨骼的自愈能力，最终可能会导致骨折。有人认为，裂纹会发展为骨折。大裂缝。