【摘要】：重力是維持人體生理的基礎(chǔ),一般情況下人體只受到1G的重力作用,但是隨著外部環(huán)境或運(yùn)動(dòng)形式的變化,人體會(huì)承受額外的慣性力作用。如果其慣性力和所受重力的矢量和大于1G,則稱為高G。近年來(lái),航天器的升空和返回、航母艦載機(jī)的起降都面臨高G極端環(huán)境,使駕駛員和航天員受到高G力學(xué)作用。骨骼系統(tǒng)作為維持人體生命的重要系統(tǒng),在高G極端環(huán)境下,骨骼的形態(tài)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的變化,骨礦物質(zhì)含量的變化,骨骼系統(tǒng)組織的損傷、重建機(jī)理的研究都是力學(xué)生物學(xué)急需解決的問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)建立動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?借助生物力學(xué)手段,研究不同強(qiáng)度的高G力學(xué)載荷下對(duì)骨組織的影響及其可能的作用機(jī)理,為對(duì)抗極端力學(xué)環(huán)境對(duì)骨組織損傷的相關(guān)研究奠定理論基礎(chǔ)。挑選48只280~320g的健康大鼠并隨機(jī)分為5組,對(duì)照組、2G組、4G組、6G組及8G組。高G組的大鼠每天均高G載荷暴露3次,每次持續(xù)作用時(shí)間為3min,間隔40min,每周5天,共持續(xù)4周。對(duì)照組不進(jìn)行任何暴露,正常飼養(yǎng)4周。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,獲取大鼠的兩側(cè)股骨,進(jìn)行宏觀力學(xué)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),基于Micro-CT的微觀顯微結(jié)構(gòu)參數(shù)的檢測(cè)以及股骨骨干化學(xué)成分的定量分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,高G極端環(huán)境明顯抑制了大鼠的生長(zhǎng)。對(duì)照組的大鼠體重大幅度增長(zhǎng),第2周開始與高G組具有明顯的差異。第3周開始2G組的體重保持在320g左右,4G組、6G組和8G組的大鼠體重則停留在310g左右,但是對(duì)照組的體重一直在大幅度增長(zhǎng)。在宏觀力學(xué)性能方面,2G組、4G組、6G組和8G組的極限載荷相對(duì)對(duì)照組分別下降18.6%、12.8%、19.3%、8.3%,極限撓度也分別下降16.1%、8.2%、11.5%和18.0%,但是在高G組之間并沒(méi)有明顯的差異(P0.05),在彈性模量參數(shù)上也不存在顯著性差異(P0.05)。微觀顯微結(jié)構(gòu)方面,股骨松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨的骨礦物質(zhì)密度都沒(méi)有明顯的變化(P0.05)。高G組的骨小梁分離度相對(duì)對(duì)照組增大,皮質(zhì)骨的孔隙率也隨著G值的增大而增大,在其它骨結(jié)構(gòu)參數(shù)上沒(méi)有明顯的變化。在化學(xué)成分定量分析上,對(duì)照組的鈣含量最高,磷含量最低。隨著G值增大,鈣含量顯著減少,磷含量顯著增加(P0.05),但是對(duì)鎂、鉀、鈉含量沒(méi)有明顯的變化(P0.05)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,高G極端環(huán)境導(dǎo)致了明顯的骨損傷。高G環(huán)境會(huì)抑制大鼠生長(zhǎng),使體重顯著下降,同時(shí)降低鈣含量、顯著增加磷含量,并增加骨小梁的分離度和皮質(zhì)骨的孔隙率,使骨結(jié)構(gòu)疏松,導(dǎo)致股骨的力學(xué)性能下降,即極限載荷和極限撓度降低,脆性增加,但是對(duì)礦物質(zhì)密度沒(méi)有明顯的變化。根據(jù)大鼠體重、皮質(zhì)骨孔隙率和鈣、磷含量的變化,可以推斷隨著G值的增大,對(duì)大鼠的損傷更加嚴(yán)重。
【圖文】：

骨的形態(tài)與結(jié)構(gòu)

皮質(zhì)骨骨單位
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R318.01

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2659418