胫腓骨远端骨硬度分布特征研究

摘要

背景:显微硬度可以反映骨质量,与骨组织的弹性模量和屈服强度有着很好的相关性。目的:测量胫腓骨远端骨组织显微硬度并研究其分布特征,为3D打印更符合人体特性的仿生骨提供数据支持。方法:胫腓骨远端标本取自3具新鲜冰冻尸体,行影像学检查除外影响骨量及骨质健康的疾病,取出右侧胫腓骨并剔除软组织。依照AO原则将胫腓骨分为近端、骨干、远端3个节段。取远端部分,使用高精度慢速锯垂直于胫骨长轴切割成三部分,于每部分取骨组织制成若干厚3 mm的骨标本并划分区域。经适当处理后使用维氏显微硬度测量仪测量标本每个区域的骨组织显微硬度。每个区域测量5个有效硬度值,全体硬度值的平均值作为该区域的硬度值,分析其分布特征。结果:胫腓骨远端共制备18个骨组织试样,选取66个区域,测量330个有效位点并取得硬度值。胫骨远端硬度值大于腓骨远端[(39.8±5.2)HV vs(37.2±4.4)HV],且差异有统计学意义(t=4.759,P<0.001)。胫腓骨远端各层面对比,胫骨远端第1层面骨组织硬度值最高,其次为胫骨远端第2层面和腓骨远端第2层面,胫骨远端第3层面硬度值最低。腓骨远端第3层面外侧硬度值大于前、后、内侧,且差异均有统计学意义(P<0.01),其他层面及胫骨远端各层面硬度分布均匀,各部分硬度值差异均无统计学意义。结论:骨显微硬度分布可体现骨骼局部的受力历史,是反映骨质量的良好指标。本研究的结果有助于胫骨远端疾病与创伤的发生机制研究,还可以为3D打印与人体弹性模量一致的仿生骨及生物支架设计开辟新的视角。