本文關鍵詞：低載荷振動促進骨折愈合的納米級力學性能及形態(tài)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：導言：隨著全球經濟的迅速發(fā)展以及人口老齡化的加劇，交通事故傷、高處墜落傷和骨質疏松等所導致的骨折越發(fā)常見，而骨折在康復過程中又極易產生骨不連和延遲愈合的問題，給患者帶來嚴重的經濟負擔和痛苦。目前，在促進骨折愈合的治療方式上多采用藥物治療，但是長期藥物治療會伴有嚴重的副作用。因此，開發(fā)一種非藥物性、非侵入式的促進骨折愈合的治療方法極具意義。有研究表明，機械振動能夠促進骨折愈合，預防骨折愈合過程中產生的骨不連和延遲愈合。本文采用高頻率低載荷機械振動方式（頻率35Hz，加速度0.25g，每次15min）作用于羊骨折模型上，對比持續(xù)與間歇兩種振動方式對骨折愈合的影響。不同以往，學者大多是從宏觀角度去檢測樣本，本次實驗我們從納米尺度上去檢測骨痂區(qū)域骨組織的形貌和力學性能，進而比較兩種振動方式在促進骨折愈合上的差異，并用以最終探討持續(xù)與間歇低載荷機械振動促進骨折愈合的作用機制。 方法：實驗選取9只12月齡雌性小尾寒羊，并隨機分成三組，基礎對照組，持續(xù)振動組，間歇7天振動組（連續(xù)7天振動，連續(xù)7天休息），每組3只。通過手術構建羊右后肢跖骨骨折模型，并用有限接觸動力加壓鋼板(LC-DCP)內固定，建立骨折愈合模型。自然愈合兩周后，開始對持續(xù)振動組和間歇7天振動組實驗動物右后肢給予垂直振動加載，振動頻率35Hz，加速度0.25g，每次振動持續(xù)15min，整個實驗周期為8周。振動實驗結束后，過麻處死，取其跖骨并剔除附著的軟組織，卸除內固定裝置，在骨折線右側距離骨折線2mm處獲取2個骨折線近端樣本（近端外骨痂，近端內骨痂），4mm處獲取2個遠端樣本（遠端外骨痂，遠端皮質骨）。并采用原子力顯微鏡和納米壓痕技術檢測四個位置處骨材料的納米級形貌和力學性能。 結果與結論：（1）原子力顯微鏡檢測結果顯示：對比骨折線附近區(qū)域四個位置處的樣本表面礦物質顆粒的尺寸，發(fā)現(xiàn)均是對照組骨組織表面的礦物質顆粒最大，間歇7天振動組的礦物質顆粒尺寸最小（p0.05），持續(xù)組的礦物質顆粒尺寸顯著小于對照組的顆粒尺寸（p0.05），間歇7天振動組的礦物質顆粒尺寸顯著小于對照組的顆粒尺寸（p0.05），兩振動組顆粒尺寸相比，間歇7天振動組的礦物質顆粒尺寸比持續(xù)組的顆粒尺寸小，兩組之間表現(xiàn)出明顯的統(tǒng)計學差異（p0.05）。同時，對比骨折線附近區(qū)域四個位置處的樣本表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)雖然各實驗組表面粗糙度沒有表現(xiàn)出明顯的統(tǒng)計學差異性(p0.05)，但均是間歇7天振動組的表面粗糙度最大，持續(xù)組的表面粗糙度比間歇7天振動組的小，對照組的表面粗糙度最小。骨材料表面礦物質顆粒尺寸越小，平均粗糙度越大，骨重建越活躍，因此，納觀形貌上分析結果表明，振動能加速骨重建，促進骨折愈合，且間歇振動優(yōu)于持續(xù)振動。 （2）納米壓痕測試結果顯示：近端外骨痂中，持續(xù)組E最大，對照組H最大，持續(xù)組E/H最大，單因素方差分析未觀測到組間參數(shù)間的顯著性差異（p0.05）；近端內骨痂中，間歇7天振動組E最大，對照組H最大，間歇7天振動組E/H最大，單因素方差分析未觀測到組間參數(shù)間的顯著性差異（p0.05）；遠端外骨痂中，，間歇7天振動組E最大，間歇7天振動組H最大，間歇7天振動組E/H最大，單因素方差分析未觀測到組間參數(shù)間的顯著性差異（p0.05）；遠端皮質骨中，持續(xù)組E最大，對照組H最大，間歇7天振動組E/H最大，單因素方差分析未觀測到組間參數(shù)間的顯著性差異（p0.05）。E/H的比值越大，表明承受外界載荷的能力越強，雖然各實驗組之間沒有顯著統(tǒng)計學差異，但是對比數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，總體上持續(xù)組和間歇組的各值要大于對照組，說明振動加載對骨折愈合是有促進作用的，然而振動組與對照組在納米力學參數(shù)對比上均未觀測到顯著性差異，因此還需要進一步分析。 綜上所述，從納米尺度上分析骨折線附近區(qū)域骨組織的形貌和力學性能，我們可以推測：低載荷機械振動能夠促進骨折的愈合，且間歇的振動方式效果要好于持續(xù)振動方式。
【關鍵詞】：振動 骨折愈合 骨折線附近區(qū)域 納觀形貌 力學性能
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R687;R318.08
【目錄】：

• 前言4-5
• 摘要5-7
• 英文摘要7-13
• 第1章 緒論13-17
• 1.1 骨骼及其力學性能13-14
• 1.1.1 骨的結構13
• 1.1.2 骨的分類13-14
• 1.2 長骨的機械性能14-17
• 1.2.1 骨在交變載荷作用下的機械性能14
• 1.2.2 影響骨機械性能的因素14-15
• 1.2.3 影響長骨機械性能的其他因素15-17
• 第2章 機械振動與骨折愈合17-23
• 2.1 骨折與骨折愈合17-18
• 2.1.1 骨折17-18
• 2.1.2 骨折愈合過程中的常見問題和解決方法18
• 2.2 機械振動促進骨生長18-23
• 2.2.1 振動與骨組織18-20
• 2.2.2 振動相關參數(shù)20-23
• 第3章 納米級形態(tài)及力學性能分析方法23-33
• 3.1 原子力顯微鏡（AFM）檢測技術23-25
• 3.1.1 AFM 概述23
• 3.1.2 AFM 主要組成和原理23-24
• 3.1.3 AFM 具有很多優(yōu)點24
• 3.1.4 AFM 基本成像模式24-25
• 3.2 AFM 檢測在骨組織中的應用25-26
• 3.3 納米壓痕技術26-28
• 3.3.1 納米壓痕技術概述26
• 3.3.2 納米壓痕技術測試原理26
• 3.3.3 納米壓痕裝置的組成26-27
• 3.3.4 納米壓痕技術的主要技術理論27-28
• 3.4 納米壓痕技術在骨組織研究中的應用28-30
• 3.4.1 骨組織的微觀力學性能與宏觀力學性能存在差異28
• 3.4.2 納米壓痕技術在骨小梁和皮質骨研究上的應用28-29
• 3.4.3 納米壓痕技術在骨折愈合過程中的應用29-30
• 3.5 AFM 與納米壓痕技術結合的應用30-33
• 第4章 實驗前處理33-37
• 4.1 建立骨折動物模型33-34
• 4.1.1 實驗動物的選取33
• 4.1.2 骨折模型建模33-34
• 4.2 振動頻率34
• 4.3 羊骨折愈合模型預實驗34-37
• 4.3.1 預實驗觀察羊脛骨骨折內固定術后的愈合情況34-35
• 4.3.2 宏觀觀察高頻低載荷機械振動對骨折愈合的影響35
• 4.3.3 常見問題與解決方法35-37
• 第5章 實驗及數(shù)據(jù)處理37-57
• 5.1 實驗過程37-42
• 5.1.1 動物分組37-39
• 5.1.2 實驗分組39-40
• 5.1.3 振動實驗40-42
• 5.2 實驗方法42-48
• 5.2.1 原子力顯微鏡（AFM）測試42-43
• 5.2.2 納米壓痕測試43-48
• 5.2.3 統(tǒng)計學分析48
• 5.3 骨材料納米形態(tài)的原子力顯微鏡檢測48-54
• 5.3.1 AFM 測試獲得礦物質顆粒尺寸和粗糙度51-53
• 5.3.2 AFM 測試結果分析53-54
• 5.4 納米壓痕測試骨材料的納觀力學性能54-57
• 5.4.1 納米壓痕測試骨材料的彈性模量和硬度54-55
• 5.4.2 納米壓痕測試結果分析55-57
• 第6章 實驗結論與展望57-59
• 6.1 實驗結論57
• 6.2 展望57-59
• 參考文獻59-69
• 作者簡介69-71
• 致謝71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王正國;;道路交通傷的現(xiàn)狀和未來[J];創(chuàng)傷外科雜志;2011年03期

2 吳子祥;楊春寶;雷偉;;納米壓痕技術在骨微觀力學研究中的應用[J];國際骨科學雜志;2011年04期

3 黎明,溫詩鑄;納米壓痕技術理論基礎[J];機械工程學報;2003年03期

4 辛鵬飛;聶璞林;王旭東;沈國芳;楊丹苓;;納米壓痕法用于人下頜骨彈性模量的測量[J];口腔頜面外科雜志;2011年06期

5 馬夢佳;陳玉云;閆志強;丁劍;何丹農;鐘建;;原子力顯微鏡在納米生物材料研究中的應用[J];化學進展;2013年01期

6 王鵬;姚學鋒;余柳平;戴如春;宋建新;;伴有股骨頭壞死的松質骨生物力學特性[J];清華大學學報(自然科學版);2007年05期

7 謝存毅;納米壓痕技術在材料科學中的應用[J];物理;2001年07期

8 李丹智,張愛芳,張文杰,曹振波;骨外固定器電刺激治療骨不連接60例[J];中國臨床康復;2002年02期

9 范真;宋新;郝洪;崔軍勝;張海燕;邢舸;曲小雨;;振動法對骨折后骨質結構和功能的影響[J];中國臨床康復;2006年45期

10 唐卓;戴如春;廖二元;;原子力顯微鏡在骨微納觀結構與功能研究中的應用[J];中國醫(yī)學物理學雜志;2008年06期

  本文關鍵詞：低載荷振動促進骨折愈合的納米級力學性能及形態(tài)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：411761