摘要：目的探讨锁骨不同节段和不同层面骨显微压痕硬度的分布特征及临床意义。方法选取3具中国人新鲜尸体标本中的右侧锁骨,参考Allman分型将锁骨分为近段、中段、远段三节段。使用慢速锯垂直于各节段长轴等距精确切割,制备成15层厚约3 mm的骨骼试样(近段3层,中段7层,远段5层),并将每层试样划分为前、后、上、下四个方位。应用维氏显微硬度测量仪测量锁骨不同层面不同方位的显微压痕硬度值,测量单位为HV(kgf/mm2)。记录并分析锁骨硬度分布规律。结果锁骨皮质骨共测量180个部位,900个测量值;松质骨共测量45个部位,225个测量值。结果显示:(1)锁骨皮质骨整体硬度为(35.9±8.1)HV,其中近段为(33.8±6.1)HV,中段为(41.3±6.8)HV,远段为(29.7±5.4)HV,中段硬度大于两端(P0.05)。结论锁骨不同节段、不同层面的骨显微压痕硬度差异较大,但皮质骨与松质骨变化规律一致,中段骨硬度明显高于近段和远段,呈现由中段向两端逐步减小的梯度分布规律。该数据能够指导设计符合生理状态下锁骨应力传导特性的3D打印内置物,并对模拟生理状态下锁骨建模及有限元分析提供良好的数据支持。

摘要：目的测量并分析肱骨干不同层面和方位显微骨硬度分布特征及其临床意义.方法选取新鲜成人尸体标本3具(62岁男性、45岁女性和58岁男性),取其右侧肱骨干部分,垂直于肱骨干长轴水平,使用金刚石慢速锯在每一段精确切取厚3 mm的骨组织标本共7层,分别标记为第Ⅰ~Ⅶ层,进而区分为肱骨干上段(Ⅰ、Ⅱ层)、中段(Ⅲ~Ⅴ层)、下段(Ⅵ、Ⅶ层),并将每层划分为前、后、内、外四个区域;应用维氏金刚石显微硬度压头在标本表面进行硬度测量并分区统计,进而分析不同区域肱骨干显微硬度分布规律.结果共获得肱骨干84个测量部位420个测量位点的有效测量值.分析显示,肱骨干总体硬度(47.52±6.01)HV,肱骨干中段整体硬度大于肱骨干上段及下段(F=11.594,P<0.01).肱骨干7个分层中,Ⅳ层硬度最大(51.34±7.01)HV、Ⅶ硬度最小(45.72±6.25)HV;肱骨中段Ⅳ层内侧部分硬度最大(53.77±8.70)HV,肱骨干下段Ⅶ层后侧区域硬度最小(42.02±7.47)HV.肱骨干后侧整体硬度(45.28±6.47)HV,小于肱骨外侧(49.12±5.22)HV、内侧(48.28±6.10)HV、前侧(47.40±5.55)HV硬度,差异有统计学意义(F=8.347,P<0.01).结论肱骨干骨皮质不同层面及方位骨显微硬度存在差异,该分布规律数据可指导设计适应生理状态下骨骼应力传导特性的3D打印仿生内置入物.亦可对模拟生理状态下骨骼生物力学性能的骨骼建模及有限元分析提供数据支持.

摘要：背景:测量分析肱骨近端显微骨硬度分布规律可以较好地评价该部位骨组织不同区域的物理性能。目的:探讨肱骨近端不同部位骨硬度的分布特征及其意义。方法:共选用了62岁男性、45岁女性和58岁男性3具遗体捐献者标本,于肱骨肩关节盂水平及外科颈水平垂直其长轴取多层面标本,使用显微硬度计在样品表面不同区域进行维氏硬度测试,统计分析骨骼硬度的分布规律。结果:3具标本的肱骨近端共测量84个部位,测得肱骨近端区域总体硬度为(37.62±8.82)HV,硬度最大处为肱骨外科颈内侧(45.82±5.55)HV,其次为外科颈外侧与后侧,此三处硬度大于肱骨近端其他部位(P<0.05);硬度最小处为大结节处松质骨(28.32±4.35)HV。从解剖部位来看,外科颈硬度为(44.07±6.45)HV,大于肱骨头及大、小结节硬度(P<0.001);大结节硬度最小为(29.56±5.68)HV(P<0.01)。肱骨头前半部硬度大于后半部,小结节硬度大于大结节,肱骨外科颈前方硬度低于其他方位(P<0.05)。结论:肱骨近端不同区域骨硬度的分布具有规律性;肱骨近端骨硬度分布数据可为肱骨近端内固定策略的选择、新型植入材料的研究提供基础,并为3D打印仿生骨的设计开辟新的视角。

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。

摘要：背景:髋臼骨折的基础研究对指导临床治疗具有重要意义,但当前关注于髋臼骨硬度分布特征的研究较少。目的:研究人体髋臼前壁和后壁骨显微维氏硬度(HV)的分布特征。方法:三具新鲜冰冻尸体标本首先行骨密度扫描,排除骨质疏松,取出全部左侧髋臼前壁和后壁,充分剔除软组织。模拟人体站立位,使用微型台锯及高精慢速锯分别将髋臼前后壁分成4等份,每份进行均分切割,将骨骼制成厚3 mm的骨组织切片,固定在载玻片上并进行标记。用碳化硅粒依次为800、1000、1200、2000、4000目砂纸打磨标本。应用显微维氏硬度仪(50 g力加载50 s,维持12 s)测试标本皮质骨和松质骨不同区域的硬度值。结果:三具标本髋臼前壁骨总体平均骨硬度为(31.15±4.94)HV,其中标本1为(30.61±6.05)HV,标本2为(30.87±4.14)HV,标本3为(31.97±4.67)HV,三具标本之间比较,无显著统计学差异(P=0.735)。髋臼后壁骨总体平均骨硬度为(29.93±4.64)HV,其中标本1为(28.09±4.76)HV,标本2为(30.53±4.48)HV,标本3为(31.19±4.38)HV,三具标本之间比较,亦无显著统计学差异(P=0.157)。结论:本研究系统测定了髋臼前壁和后壁的骨硬度分布特征,髋臼前壁与后壁骨硬度值无显著差异。这对于3D打印梯度弹性模量髋臼假体,临床内固定器械设计及后续的生物力学性能分析具有指导意义。