神经损伤与单纯制动后骨密度及生物力学改变
作者：张宏志 张伯勋 刘郑生
单位：张宏志(解放军第203医院骨科，齐齐哈尔 161000)；张伯勋 刘郑生(解放军总医院骨科，北京)
关键词：骨密度；生物力学；肢体制动；神经损伤
中国矫形外科杂志001205 摘 要 目的：了解神经损伤与制动后骨密度及生物力学改变。方法：SD大鼠40只，随机分组。术前及术后12周时分别测量各组大鼠的骨密度。动物处死后行三点弯曲破坏载荷实验。结果：股骨、胫骨的骨密度改变与对照组及组间相比差异均有显著性(P<0.01)。各组大鼠股骨、胫骨三点弯曲破坏载荷有下降，与对照组相比差异有显著性。股骨、胫骨的骨密度与三点弯曲破坏载荷均呈显著性线性相关。结论：制动、坐骨神经损伤、脊髓损伤能引起骨量减少，骨结构改变，生物力学强度下降。
中图分类号 R68 文献标识码 A 文章编号 1005-8478(2000)12-1162-02
, 百拇医药
The Changes of Bone Density and Biomechanics in Female Rat following Nerve Injury and Immobilization
ZHANG Hong-zhi,ZHANG Bo-xun，LIU ZHENG-sheng
(Department of Orthopedics,the 203rd Hospital of PLA,Qiqihaer 161000.)
Abstract Objective: To investigate the effects of nerve injury and immobilization on bone density and biomechanics.Methods:40 female SD rats were randomly divided into groups.The BMD of femur、tibia were measured before operation and 12 weeks after operation.Three-point bending test was carried out to determine the maximum load of the femur and the tibia after the rats were killed.Results:The BMD changes of the femur and the tibia are statistically significant between the experimental and the control group(P<0.01).The decreases of the maximum load the femur and the tibia are statistically significant between the experimental and the control group(P<0.01).The BMD changes of the femur and the tibia were significantly correlated with the maximum load (r=0.89，0.01
Key words BMD Biomechanics Nerve injury Immobilization
为了解肢体单纯制动与神经损伤对骨密度的影响及其生物力学变化，进行了如下动物实验研究。
1 材料及方法
1.1动物模型 动物分组：年龄>3个月，体重平均为(321±42)g雄性SD鼠40只。随机分成4组，每组10只。(1)制动组：右下肢单纯制动；(2)神经组：右坐骨神经切断；(3)脊髓组：T12脊髓离断。(4)对照组：未经任何处置。麻醉方法：10%水合氯醛，0.4ml/100g体重腹腔注射。手术方法制动组：右髋关节过伸，屈膝内旋后将右足与下腰背皮肤用钢丝缝合固定；神经组：在右大腿上段显露坐骨神经，切断并切除1.5cm；脊髓组：以T12棘突为中心，取后正中切口，显露硬膜，直视下离断脊髓。
, 百拇医药
1.2 检测指标及方法 骨密度测量采用双光能X线骨密度测量仪。生物力学测试采用CSS生物力学实验机械(机械电子工业部、长春实验机械研究所)。
1.3 统计学处理 所有数据以均数±标准差表示，采用SAS统计软件。
2 结 果
2.1 骨密度 各组大鼠股骨、胫骨和腰椎的骨密度改变见表1。股骨、胫骨的骨密度改变与对照组及组间相比差异均有显著性(P<0.01)。各组大鼠腰椎的骨密度改变与对照组及组间相比差异无显著性(P>0.05)。表1 各组大鼠不同部位骨密度变化(均数±标准差g/cm2) 骨骼
制动组
神经组
脊髓组
, 百拇医药 对照组
股骨
0.270±0.016
0.252±0.014
0.239±0.015
0.287±0.013
胫骨
0.144±0.013
0.141±0.019
0.132±0.014
, 百拇医药
0.171±0.014
腰椎
0.238±0.018
0.233±0.016
0.230±0.018
0.240±0.016
为与对照组相比P<0.01，无*为与对照组相比P>0.052.2 生物力学 各组大鼠股骨、胫骨三点弯曲破坏载荷见表2。各组大鼠股骨、胫骨三点弯曲破坏载荷均有下降，与对照组相比差异均有显著性(P<0.01)，组间比差异无显著性(P>0.05)。直线与回归分析发现：股骨、胫骨的骨密度与三点弯曲破坏载荷均呈显著性线性相关(r=0.89,0.01W=2.59+31.03FBMD；TW＝1.69+23.57TBMD。
, 百拇医药
表2 各组大鼠湿润骨三点弯曲破坏载荷值(均数±标准差 牛顿) 骨骼
制动组
神经组
脊髓组
对照组
股骨
81.761±10.43
80.948±12.11
77.547±15.40
94.051±11.39
胫骨
, http://www.100md.com
48.275±11.57
47.599±14.99
45.933±10.57
65.895±17.31
为与对照组相比P<0.01
3 讨 论
神经损伤与单纯制动对下肢骨密度的影响是否有差异?目前未见报道。本实验说明单纯制动、坐骨神经切断和脊髓损伤对大鼠不同部位骨质的骨密度所产生的影响不同，四肢骨的影响明显重于中轴骨。本试验期间(12周)，中轴骨腰椎的骨密度变化与对照组相比无显著性差异(P>0.05)；而四肢骨股骨、胫骨的骨密度变化与对照组相比差异有显著性(P<0.01)。不同的处理方法对大鼠后肢骨的骨密度影响也不同，单纯制动最轻，脊髓损伤最重，坐骨神经损伤介于两者之间。
, 百拇医药
骨的结构力学性能受其几何形态和材料力学性能的影响，而骨的材料力学性能则受骨的构成成分微细结构的影响。生物机械作用决定骨的量和强度。以股骨为例，从股骨头至股骨髁的连接线，即使在立正位时，也完全处于股骨干以外。在这种情况下，加于股骨头上的体重事实上造成股骨的弯曲。同样附着在股骨上面的肌肉入内收肌也产成一个弯曲的作用。所以骨骼的弯曲测定更接近于生理情况下的作用。因此我们采用三点弯曲实验来评估股骨和胫骨的生物力学特征。本实验结果表明各组大鼠股骨、胫骨三点弯曲破坏载荷均有下降，与对照组相比差异均有显著性(P<0.01)，组间比差异无显著性(P>0.05)。说明无论那种处理方法均能引起股骨和胫骨的骨结构改变，骨的生物力学强度下降。直线与回归分析发现股骨、胫骨的骨密度与三点弯曲破坏载荷均呈显著性线性相关(0.01[1，2]。
, http://www.100md.com 作者简介：张宏志(1963-)，男，吉林长岭籍，副主任医师，学士学位。研究方向：神经损伤与制动后骨密度改变。电话：(0452)2118194
参考文献：
〔1〕 Gardsell P,Johnell O.Nilsson B E et al.Predicting various fragility fractures in women by forearm bone densitometry:a follow-up study[J].Calcif.Tissue Internat,1993，52:348～353.
〔2〕 Kelsey J L.Risk factors for osteoporosis and associated fractures[J].Pub.Health Rep,1989,104(Supplement):14～20.
(收稿：2000-02-14 修回：2000-04-18), 百拇医药
单位：张宏志(解放军第203医院骨科，齐齐哈尔 161000)；张伯勋 刘郑生(解放军总医院骨科，北京)
关键词：骨密度；生物力学；肢体制动；神经损伤
中国矫形外科杂志001205 摘 要 目的：了解神经损伤与制动后骨密度及生物力学改变。方法：SD大鼠40只，随机分组。术前及术后12周时分别测量各组大鼠的骨密度。动物处死后行三点弯曲破坏载荷实验。结果：股骨、胫骨的骨密度改变与对照组及组间相比差异均有显著性(P<0.01)。各组大鼠股骨、胫骨三点弯曲破坏载荷有下降，与对照组相比差异有显著性。股骨、胫骨的骨密度与三点弯曲破坏载荷均呈显著性线性相关。结论：制动、坐骨神经损伤、脊髓损伤能引起骨量减少，骨结构改变，生物力学强度下降。
中图分类号 R68 文献标识码 A 文章编号 1005-8478(2000)12-1162-02
, 百拇医药
The Changes of Bone Density and Biomechanics in Female Rat following Nerve Injury and Immobilization
ZHANG Hong-zhi,ZHANG Bo-xun，LIU ZHENG-sheng
(Department of Orthopedics,the 203rd Hospital of PLA,Qiqihaer 161000.)
Abstract Objective: To investigate the effects of nerve injury and immobilization on bone density and biomechanics.Methods:40 female SD rats were randomly divided into groups.The BMD of femur、tibia were measured before operation and 12 weeks after operation.Three-point bending test was carried out to determine the maximum load of the femur and the tibia after the rats were killed.Results:The BMD changes of the femur and the tibia are statistically significant between the experimental and the control group(P<0.01).The decreases of the maximum load the femur and the tibia are statistically significant between the experimental and the control group(P<0.01).The BMD changes of the femur and the tibia were significantly correlated with the maximum load (r=0.89，0.01
Key words BMD Biomechanics Nerve injury Immobilization
为了解肢体单纯制动与神经损伤对骨密度的影响及其生物力学变化，进行了如下动物实验研究。
1 材料及方法
1.1动物模型 动物分组：年龄>3个月，体重平均为(321±42)g雄性SD鼠40只。随机分成4组，每组10只。(1)制动组：右下肢单纯制动；(2)神经组：右坐骨神经切断；(3)脊髓组：T12脊髓离断。(4)对照组：未经任何处置。麻醉方法：10%水合氯醛，0.4ml/100g体重腹腔注射。手术方法制动组：右髋关节过伸，屈膝内旋后将右足与下腰背皮肤用钢丝缝合固定；神经组：在右大腿上段显露坐骨神经，切断并切除1.5cm；脊髓组：以T12棘突为中心，取后正中切口，显露硬膜，直视下离断脊髓。
, 百拇医药
1.2 检测指标及方法 骨密度测量采用双光能X线骨密度测量仪。生物力学测试采用CSS生物力学实验机械(机械电子工业部、长春实验机械研究所)。
1.3 统计学处理 所有数据以均数±标准差表示，采用SAS统计软件。
2 结 果
2.1 骨密度 各组大鼠股骨、胫骨和腰椎的骨密度改变见表1。股骨、胫骨的骨密度改变与对照组及组间相比差异均有显著性(P<0.01)。各组大鼠腰椎的骨密度改变与对照组及组间相比差异无显著性(P>0.05)。表1 各组大鼠不同部位骨密度变化(均数±标准差g/cm2) 骨骼
制动组
神经组
脊髓组
, 百拇医药 对照组
股骨
0.270±0.016
0.252±0.014
0.239±0.015
0.287±0.013
胫骨
0.144±0.013
0.141±0.019
0.132±0.014
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0.171±0.014
腰椎
0.238±0.018
0.233±0.016
0.230±0.018
0.240±0.016
为与对照组相比P<0.01，无*为与对照组相比P>0.052.2 生物力学 各组大鼠股骨、胫骨三点弯曲破坏载荷见表2。各组大鼠股骨、胫骨三点弯曲破坏载荷均有下降，与对照组相比差异均有显著性(P<0.01)，组间比差异无显著性(P>0.05)。直线与回归分析发现：股骨、胫骨的骨密度与三点弯曲破坏载荷均呈显著性线性相关(r=0.89,0.01
, 百拇医药
表2 各组大鼠湿润骨三点弯曲破坏载荷值(均数±标准差 牛顿) 骨骼
制动组
神经组
脊髓组
对照组
股骨
81.761±10.43
80.948±12.11
77.547±15.40
94.051±11.39
胫骨
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48.275±11.57
47.599±14.99
45.933±10.57
65.895±17.31
为与对照组相比P<0.01
3 讨 论
神经损伤与单纯制动对下肢骨密度的影响是否有差异?目前未见报道。本实验说明单纯制动、坐骨神经切断和脊髓损伤对大鼠不同部位骨质的骨密度所产生的影响不同，四肢骨的影响明显重于中轴骨。本试验期间(12周)，中轴骨腰椎的骨密度变化与对照组相比无显著性差异(P>0.05)；而四肢骨股骨、胫骨的骨密度变化与对照组相比差异有显著性(P<0.01)。不同的处理方法对大鼠后肢骨的骨密度影响也不同，单纯制动最轻，脊髓损伤最重，坐骨神经损伤介于两者之间。
, 百拇医药
骨的结构力学性能受其几何形态和材料力学性能的影响，而骨的材料力学性能则受骨的构成成分微细结构的影响。生物机械作用决定骨的量和强度。以股骨为例，从股骨头至股骨髁的连接线，即使在立正位时，也完全处于股骨干以外。在这种情况下，加于股骨头上的体重事实上造成股骨的弯曲。同样附着在股骨上面的肌肉入内收肌也产成一个弯曲的作用。所以骨骼的弯曲测定更接近于生理情况下的作用。因此我们采用三点弯曲实验来评估股骨和胫骨的生物力学特征。本实验结果表明各组大鼠股骨、胫骨三点弯曲破坏载荷均有下降，与对照组相比差异均有显著性(P<0.01)，组间比差异无显著性(P>0.05)。说明无论那种处理方法均能引起股骨和胫骨的骨结构改变，骨的生物力学强度下降。直线与回归分析发现股骨、胫骨的骨密度与三点弯曲破坏载荷均呈显著性线性相关(0.01
, http://www.100md.com 作者简介：张宏志(1963-)，男，吉林长岭籍，副主任医师，学士学位。研究方向：神经损伤与制动后骨密度改变。电话：(0452)2118194
参考文献：
〔1〕 Gardsell P,Johnell O.Nilsson B E et al.Predicting various fragility fractures in women by forearm bone densitometry:a follow-up study[J].Calcif.Tissue Internat,1993，52:348～353.
〔2〕 Kelsey J L.Risk factors for osteoporosis and associated fractures[J].Pub.Health Rep,1989,104(Supplement):14～20.
(收稿：2000-02-14 修回：2000-04-18), 百拇医药