本文關(guān)鍵詞：低載荷振動(dòng)促進(jìn)骨折愈合的納米級(jí)力學(xué)性能及形態(tài)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：導(dǎo)言：隨著全球經(jīng)濟(jì)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(zhì)疏松等所導(dǎo)致的骨折越發(fā)常見，而骨折在康復(fù)過(guò)程中又極易產(chǎn)生骨不連和延遲愈合的問(wèn)題，給患者帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和痛苦。目前，在促進(jìn)骨折愈合的治療方式上多采用藥物治療，但是長(zhǎng)期藥物治療會(huì)伴有嚴(yán)重的副作用。因此，開發(fā)一種非藥物性、非侵入式的促進(jìn)骨折愈合的治療方法極具意義。有研究表明，機(jī)械振動(dòng)能夠促進(jìn)骨折愈合，預(yù)防骨折愈合過(guò)程中產(chǎn)生的骨不連和延遲愈合。本文采用高頻率低載荷機(jī)械振動(dòng)方式（頻率35Hz，加速度0.25g，每次15min）作用于羊骨折模型上，對(duì)比持續(xù)與間歇兩種振動(dòng)方式對(duì)骨折愈合的影響。不同以往，學(xué)者大多是從宏觀角度去檢測(cè)樣本，本次實(shí)驗(yàn)我們從納米尺度上去檢測(cè)骨痂區(qū)域骨組織的形貌和力學(xué)性能，進(jìn)而比較兩種振動(dòng)方式在促進(jìn)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(jī)械振動(dòng)促進(jìn)骨折愈合的作用機(jī)制。 方法：實(shí)驗(yàn)選取9只12月齡雌性小尾寒羊，并隨機(jī)分成三組，基礎(chǔ)對(duì)照組，持續(xù)振動(dòng)組，間歇7天振動(dòng)組（連續(xù)7天振動(dòng)，連續(xù)7天休息），每組3只。通過(guò)手術(shù)構(gòu)建羊右后肢跖骨骨折模型，并用有限接觸動(dòng)力加壓鋼板(LC-DCP)內(nèi)固定，建立骨折愈合模型。自然愈合兩周后，開始對(duì)持續(xù)振動(dòng)組和間歇7天振動(dòng)組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物右后肢給予垂直振動(dòng)加載，振動(dòng)頻率35Hz，加速度0.25g，每次振動(dòng)持續(xù)15min，整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期為8周。振動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，過(guò)麻處死，取其跖骨并剔除附著的軟組織，卸除內(nèi)固定裝置，在骨折線右側(cè)距離骨折線2mm處獲取2個(gè)骨折線近端樣本（近端外骨痂，近端內(nèi)骨痂），4mm處獲取2個(gè)遠(yuǎn)端樣本（遠(yuǎn)端外骨痂，遠(yuǎn)端皮質(zhì)骨）。并采用原子力顯微鏡和納米壓痕技術(shù)檢測(cè)四個(gè)位置處骨材料的納米級(jí)形貌和力學(xué)性能。 結(jié)果與結(jié)論：（1）原子力顯微鏡檢測(cè)結(jié)果顯示：對(duì)比骨折線附近區(qū)域四個(gè)位置處的樣本表面礦物質(zhì)顆粒的尺寸，發(fā)現(xiàn)均是對(duì)照組骨組織表面的礦物質(zhì)顆粒最大，間歇7天振動(dòng)組的礦物質(zhì)顆粒尺寸最�。╬0.05），持續(xù)組的礦物質(zhì)顆粒尺寸顯著小于對(duì)照組的顆粒尺寸（p0.05），間歇7天振動(dòng)組的礦物質(zhì)顆粒尺寸顯著小于對(duì)照組的顆粒尺寸（p0.05），兩振動(dòng)組顆粒尺寸相比，間歇7天振動(dòng)組的礦物質(zhì)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(jì)學(xué)差異（p0.05）。同時(shí)，對(duì)比骨折線附近區(qū)域四個(gè)位置處的樣本表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)雖然各實(shí)驗(yàn)組表面粗糙度沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性(p0.05)，但均是間歇7天振動(dòng)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(dòng)組的小，對(duì)照組的表面粗糙度最小。骨材料表面礦物質(zhì)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(jié)果表明，振動(dòng)能加速骨重建，促進(jìn)骨折愈合，且間歇振動(dòng)優(yōu)于持續(xù)振動(dòng)。 （2）納米壓痕測(cè)試結(jié)果顯示：近端外骨痂中，持續(xù)組E最大，對(duì)照組H最大，持續(xù)組E/H最大，單因素方差分析未觀測(cè)到組間參數(shù)間的顯著性差異（p0.05）；近端內(nèi)骨痂中，間歇7天振動(dòng)組E最大，對(duì)照組H最大，間歇7天振動(dòng)組E/H最大，單因素方差分析未觀測(cè)到組間參數(shù)間的顯著性差異（p0.05）；遠(yuǎn)端外骨痂中，，間歇7天振動(dòng)組E最大，間歇7天振動(dòng)組H最大，間歇7天振動(dòng)組E/H最大，單因素方差分析未觀測(cè)到組間參數(shù)間的顯著性差異（p0.05）；遠(yuǎn)端皮質(zhì)骨中，持續(xù)組E最大，對(duì)照組H最大，間歇7天振動(dòng)組E/H最大，單因素方差分析未觀測(cè)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(qiáng)，雖然各實(shí)驗(yàn)組之間沒(méi)有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但是對(duì)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(duì)照組，說(shuō)明振動(dòng)加載對(duì)骨折愈合是有促進(jìn)作用的，然而振動(dòng)組與對(duì)照組在納米力學(xué)參數(shù)對(duì)比上均未觀測(cè)到顯著性差異，因此還需要進(jìn)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(xué)性能，我們可以推測(cè)：低載荷機(jī)械振動(dòng)能夠促進(jìn)骨折的愈合，且間歇的振動(dòng)方式效果要好于持續(xù)振動(dòng)方式。
【關(guān)鍵詞】：振動(dòng) 骨折愈合 骨折線附近區(qū)域 納觀形貌 力學(xué)性能
【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】：2015
【分類號(hào)】：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(xué)性能13-14
• 1.1.1 骨的結(jié)構(gòu)13
• 1.1.2 骨的分類13-14
• 1.2 長(zhǎng)骨的機(jī)械性能14-17
• 1.2.1 骨在交變載荷作用下的機(jī)械性能14
• 1.2.2 影響骨機(jī)械性能的因素14-15
• 1.2.3 影響長(zhǎng)骨機(jī)械性能的其他因素15-17
• 第2章 機(jī)械振動(dòng)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(guò)程中的常見問(wèn)題和解決方法18
• 2.2 機(jī)械振動(dòng)促進(jìn)骨生長(zhǎng)18-23
• 2.2.1 振動(dòng)與骨組織18-20
• 2.2.2 振動(dòng)相關(guān)參數(shù)20-23
• 第3章 納米級(jí)形態(tài)及力學(xué)性能分析方法23-33
• 3.1 原子力顯微鏡（AFM）檢測(cè)技術(shù)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(diǎn)24
• 3.1.4 AFM 基本成像模式24-25
• 3.2 AFM 檢測(cè)在骨組織中的應(yīng)用25-26
• 3.3 納米壓痕技術(shù)26-28
• 3.3.1 納米壓痕技術(shù)概述26
• 3.3.2 納米壓痕技術(shù)測(cè)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(shù)的主要技術(shù)理論27-28
• 3.4 納米壓痕技術(shù)在骨組織研究中的應(yīng)用28-30
• 3.4.1 骨組織的微觀力學(xué)性能與宏觀力學(xué)性能存在差異28
• 3.4.2 納米壓痕技術(shù)在骨小梁和皮質(zhì)骨研究上的應(yīng)用28-29
• 3.4.3 納米壓痕技術(shù)在骨折愈合過(guò)程中的應(yīng)用29-30
• 3.5 AFM 與納米壓痕技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用30-33
• 第4章 實(shí)驗(yàn)前處理33-37
• 4.1 建立骨折動(dòng)物模型33-34
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選取33
• 4.1.2 骨折模型建模33-34
• 4.2 振動(dòng)頻率34
• 4.3 羊骨折愈合模型預(yù)實(shí)驗(yàn)34-37
• 4.3.1 預(yù)實(shí)驗(yàn)觀察羊脛骨骨折內(nèi)固定術(shù)后的愈合情況34-35
• 4.3.2 宏觀觀察高頻低載荷機(jī)械振動(dòng)對(duì)骨折愈合的影響35
• 4.3.3 常見問(wèn)題與解決方法35-37
• 第5章 實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理37-57
• 5.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程37-42
• 5.1.1 動(dòng)物分組37-39
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)分組39-40
• 5.1.3 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)40-42
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法42-48
• 5.2.1 原子力顯微鏡（AFM）測(cè)試42-43
• 5.2.2 納米壓痕測(cè)試43-48
• 5.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析48
• 5.3 骨材料納米形態(tài)的原子力顯微鏡檢測(cè)48-54
• 5.3.1 AFM 測(cè)試獲得礦物質(zhì)顆粒尺寸和粗糙度51-53
• 5.3.2 AFM 測(cè)試結(jié)果分析53-54
• 5.4 納米壓痕測(cè)試骨材料的納觀力學(xué)性能54-57
• 5.4.1 納米壓痕測(cè)試骨材料的彈性模量和硬度54-55
• 5.4.2 納米壓痕測(cè)試結(jié)果分析55-57
• 第6章 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與展望57-59
• 6.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)論57
• 6.2 展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-69
• 作者簡(jiǎn)介69-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：411761