BONE AND KNEE LOADING

骨骼和膝盖负载

基本信息

  • 批准号:
    6937255
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2004-09-01 至 2007-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): One of the major health needs in the elderly is to strengthen bone and prevent bone mass. In this project, we propose to investigate a novel mechanical loading model- knee joint loading - to stimulate bone formation and to strengthen mechanical properties of femur and a femoral neck. In our preliminary studies using mouse ulnae, bone formation was stimulated by loading an elbow joint. Furthermore, the loads required to induce bone formation with this elbow-loading model were smaller than that with a traditional longitudinal ulna-loading model. These results suggest that femur and a femoral neck can be strengthened by mechanical loads that are applied to a knee joint. The specific goal of the proposed project is to evaluate the effects of loads applied to the knee joint on bone mass and mechanical strength of femur and a femoral neck. The hypothesis, tested in the proposed study, is: "Low-amplitude sinusoidal mechanical loads with < 1 N at -20 Hz on a knee joint will stimulate new bone formation in femur and a femoral neck, and increase resistance to fracture." In the proposed study we will first identify the appropriate knee-loading conditions by examining streaming potentials and dissipation energy. Mechanical loads at physiological frequencies will be applied to the knee joint and streaming potentials and dissipation energy will be determined in the femur. Using the conditions that induce streaming potentials and elevate dissipation energy, we will then evaluate the loading effects through bone histomorphometry, micro-Computed Tomography (mu CT), and biomechanical tests. C57BL/6 mice will be given mechanical loads for 3 min per day for 3 consecutive days. After staining newly formed bone with calcein, bone morphometric parameters will be determined along a femoral midshaft. Three-dimensional morphology will be determined with mu CT, and mechanical parameters such as ultimate force, and work to failure will be determined. The proposed study will contribute to development of a novel loading model to strengthen bone without causing deformation of fragile bone in the elderly.
描述(申请人提供): 老年人的主要健康需求之一是强化骨骼和预防骨量增加。在这个项目中,我们建议研究一种新型机械载荷模型——膝关节载荷——以刺激骨形成并增强股骨和股骨颈的机械性能。在我们使用小鼠尺骨的初步研究中,通过对肘关节施加负荷来刺激骨形成。此外,这种肘部负载模型诱导骨形成所需的负载小于传统的纵向尺骨负载模型。这些结果表明,股骨和股骨颈可以通过施加到膝关节的机械负载来强化。该项目的具体目标是评估施加到膝关节的负载对股骨和股骨颈的骨量和机械强度的影响。在拟议的研究中测试的假设是:“膝关节上 -20 Hz 时 < 1 N 的低振幅正弦机械载荷将刺激股骨和股骨颈中的新骨形成,并增加抗骨折能力。”在拟议的研究中,我们将首先通过检查流动势和耗散能来确定适当的膝部负载条件。生理频率的机械负载将施加到膝关节,并且股骨中的流动电势和耗散能将被确定。利用诱发流动电势和提高耗散能的条件,我们将通过骨组织形态测量、微型计算机断层扫描 (mu CT) 和生物力学测试来评估负载效应。 C57BL/6 小鼠将连续 3 天每天接受 3 分钟的机械负荷。用钙黄绿素对新形成的骨进行染色后,将沿着股骨中轴测定骨形态测量参数。将通过μ CT 确定三维形貌,并确定极限力和失效功等机械参数。拟议的研究将有助于开发一种新的负载模型,以增强骨骼而不引起老年人脆弱骨骼变形。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Knee loading stimulates cortical bone formation in murine femurs.
  • DOI:
    10.1186/1471-2474-7-73
  • 发表时间:
    2006-09-19
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Zhang P;Su M;Tanaka SM;Yokota H
  • 通讯作者:
    Yokota H
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