高G力学环境对骨骼影响的生物力学实验研究
发布时间：2021-10-08 23:24
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...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应力-应变曲线
第2章骨的生物力学研究方法72.4纳米压痕检测2.4.1纳米压痕技术原理纳米压痕技术主要用于研究材料纳米力学特性，在骨组织研究中，纳米压痕技术可以精确测量骨小梁、板层骨等细微结构的弹性模量和显微硬度[54]。其主要由三部分组成：压头、制动器以及位移感应器。其工作原理是通过压头将力施加在被测材料上，使材料产生压痕，从而获的载荷-位移曲线（图中Pmax为最大载荷，hmax为最大位移，hf为卸载后的位移，S为卸载曲线初期的斜率），最后根据总施加载荷跟材料所产生压痕面积或深度之间的关系，计算出材料的硬度、弹性模量等[55]。图2.2载荷-位移曲线[56]2.4.2纳米压痕技术应用骨组织各个不同部分都有不同的力学性能[57]。而材料的微观力学性能主要是弹性模量和硬度，在骨组织的纳米压痕实验中，常常采用Oliver--Pharr方法（又称为连续刚度测量法，ContinuousStiffnessMeasurement，CSM），其主要原理是:试验加载过程
第3章实验前准备及正式实验9第3章实验前准备及正式实验3.1实验前准备3.1.1实验动物的选取大鼠有较强的适应能力以及易于管理，是建立骨代谢动物模型常用的动物[59]，在本次实验中，选取280-320g雄性Wistar大鼠作为研究对象（吉林大学动物实验中心提供）。全部大鼠在自然光照环境下喂养，喂养大鼠标准饲料、自由饮水。室内温度为23±3℃，相对湿度为40-60%。3.1.2高G加载装置研制3.1.2.1高G实验离心机的研制离心式超重加载平台常用于替代常规重力场，其主要原理是利用机器的高速旋转造成一种稳定并可以调节的离心力常本实验中，所研制的离心式超重力机可实现0-20G间的可调节加速度，且结构简单、功能全面、安全性高、便于操作，能够模拟固定加速度、变加速的运动、进行图像采集。图3.1高G离心机
【参考文献】：
期刊论文
[1]Micro-CT在骨代谢研究中骨微结构指标的解读及应用价值[J]. 魏占英,章振林. 中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志. 2018(02)
[2]中、高强度+Gz暴露后血清心肌损伤标志物检测[J]. 董利洁,郑军,刘成刚,马红雨,李洁,金朝,张立辉,耿喜臣. 空军医学杂志. 2017(03)
[3]高重力对成骨细胞增殖与凋亡的影响[J]. 李军,孙明林,张春秋,宋光明,李瑞欣,张西正,黄揆,刘迎节. 武警后勤学院学报(医学版). 2017(01)
[4]正加速度暴露下大鼠肠黏膜屏障损伤及sIgA水平的变化[J]. 邱杰,唐合兰,陈英,王建昌,颜伟,葛淑静,刘昊,杨春敏. 解放军医学杂志. 2016(10)
[5]不同机种飞行人员停飞疾病谱的比较研究（2006-2012）[J]. 汪斌如,徐先荣,翟丽红,付兆君,熊巍,刘红巾,崔丽,刘晶. 解放军医学院学报. 2014(04)
[6]反复+Gz暴露对自发性高血压大鼠靶器官损害的组织学观察[J]. 郑军,巴特金,付兆君,崔丽,刘晶,熊巍,王建昌. 解放军医学院学报. 2013(09)
[7]复方天葡片对高+Gz应激致大鼠肾损伤的保护作用[J]. 魏日胞,王永新,杨悦,丁瑞,詹皓. 中国中西医结合肾病杂志. 2012(03)
[8]纳米压痕技术在骨组织微纳观结构研究中的应用[J]. 张灿,戴如春. 中国医学物理学杂志. 2011(06)
[9]纳米压痕技术在骨微观力学研究中的应用[J]. 吴子祥,杨春宝,雷伟. 国际骨科学杂志. 2011(04)
[10]反复正加速度暴露后大鼠心肌的细胞凋亡改变[J]. 周瑛,孙喜庆,王冰,王永春,耿捷. 现代生物医学进展. 2009(16)
博士论文
[1]+Gz诱导热休克蛋白表达及其对+Gz致脑损伤保护作用的研究[D]. 李金声.第四军医大学 2001
本文编号：3425173
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应力-应变曲线
第2章骨的生物力学研究方法72.4纳米压痕检测2.4.1纳米压痕技术原理纳米压痕技术主要用于研究材料纳米力学特性，在骨组织研究中，纳米压痕技术可以精确测量骨小梁、板层骨等细微结构的弹性模量和显微硬度[54]。其主要由三部分组成：压头、制动器以及位移感应器。其工作原理是通过压头将力施加在被测材料上，使材料产生压痕，从而获的载荷-位移曲线（图中Pmax为最大载荷，hmax为最大位移，hf为卸载后的位移，S为卸载曲线初期的斜率），最后根据总施加载荷跟材料所产生压痕面积或深度之间的关系，计算出材料的硬度、弹性模量等[55]。图2.2载荷-位移曲线[56]2.4.2纳米压痕技术应用骨组织各个不同部分都有不同的力学性能[57]。而材料的微观力学性能主要是弹性模量和硬度，在骨组织的纳米压痕实验中，常常采用Oliver--Pharr方法（又称为连续刚度测量法，ContinuousStiffnessMeasurement，CSM），其主要原理是:试验加载过程
第3章实验前准备及正式实验9第3章实验前准备及正式实验3.1实验前准备3.1.1实验动物的选取大鼠有较强的适应能力以及易于管理，是建立骨代谢动物模型常用的动物[59]，在本次实验中，选取280-320g雄性Wistar大鼠作为研究对象（吉林大学动物实验中心提供）。全部大鼠在自然光照环境下喂养，喂养大鼠标准饲料、自由饮水。室内温度为23±3℃，相对湿度为40-60%。3.1.2高G加载装置研制3.1.2.1高G实验离心机的研制离心式超重加载平台常用于替代常规重力场，其主要原理是利用机器的高速旋转造成一种稳定并可以调节的离心力常本实验中，所研制的离心式超重力机可实现0-20G间的可调节加速度，且结构简单、功能全面、安全性高、便于操作，能够模拟固定加速度、变加速的运动、进行图像采集。图3.1高G离心机
【参考文献】：
期刊论文
[1]Micro-CT在骨代谢研究中骨微结构指标的解读及应用价值[J]. 魏占英,章振林. 中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志. 2018(02)
[2]中、高强度+Gz暴露后血清心肌损伤标志物检测[J]. 董利洁,郑军,刘成刚,马红雨,李洁,金朝,张立辉,耿喜臣. 空军医学杂志. 2017(03)
[3]高重力对成骨细胞增殖与凋亡的影响[J]. 李军,孙明林,张春秋,宋光明,李瑞欣,张西正,黄揆,刘迎节. 武警后勤学院学报(医学版). 2017(01)
[4]正加速度暴露下大鼠肠黏膜屏障损伤及sIgA水平的变化[J]. 邱杰,唐合兰,陈英,王建昌,颜伟,葛淑静,刘昊,杨春敏. 解放军医学杂志. 2016(10)
[5]不同机种飞行人员停飞疾病谱的比较研究（2006-2012）[J]. 汪斌如,徐先荣,翟丽红,付兆君,熊巍,刘红巾,崔丽,刘晶. 解放军医学院学报. 2014(04)
[6]反复+Gz暴露对自发性高血压大鼠靶器官损害的组织学观察[J]. 郑军,巴特金,付兆君,崔丽,刘晶,熊巍,王建昌. 解放军医学院学报. 2013(09)
[7]复方天葡片对高+Gz应激致大鼠肾损伤的保护作用[J]. 魏日胞,王永新,杨悦,丁瑞,詹皓. 中国中西医结合肾病杂志. 2012(03)
[8]纳米压痕技术在骨组织微纳观结构研究中的应用[J]. 张灿,戴如春. 中国医学物理学杂志. 2011(06)
[9]纳米压痕技术在骨微观力学研究中的应用[J]. 吴子祥,杨春宝,雷伟. 国际骨科学杂志. 2011(04)
[10]反复正加速度暴露后大鼠心肌的细胞凋亡改变[J]. 周瑛,孙喜庆,王冰,王永春,耿捷. 现代生物医学进展. 2009(16)
博士论文
[1]+Gz诱导热休克蛋白表达及其对+Gz致脑损伤保护作用的研究[D]. 李金声.第四军医大学 2001
本文编号：3425173
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