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硬組織工程材料評(píng)析

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硬組織工程材料評(píng)析

1生物學(xué)評(píng)價(jià)

1.1組織學(xué)評(píng)價(jià)

硬組織切片技術(shù)的應(yīng)用始于Donath等[16]1982年報(bào)道,該技術(shù)改變了傳統(tǒng)組織切片需先脫鈣才能切片的方法,使附著有軟組織的骨組織不經(jīng)脫鈣即可切成5~15μm薄片,以供組織學(xué)染色檢查,這種效果是常規(guī)石臘切片或樹(shù)脂切片觀察所不能代替的。硬組織切片技術(shù)可使植入物-組織界面及周?chē)浗M織結(jié)構(gòu)保持完整。界面骨組織的量和特性,可用相應(yīng)的組織形態(tài)測(cè)量工具來(lái)測(cè)定。該技術(shù)的主要特點(diǎn)是可以測(cè)量分析關(guān)節(jié)假體和螺釘?shù)冉饘僦踩胛锊牧系墓钦稀V劣诓牧系纳锵嗳菪?、材料表面結(jié)構(gòu)形態(tài)的生物學(xué)效應(yīng)以及材料負(fù)荷前后的具體組織學(xué)變化,均可在細(xì)胞學(xué)水平上得到滿(mǎn)意分析[17,18]。相比而言,常規(guī)組織學(xué)切片需要標(biāo)本脫鈣和脫金屬,因此無(wú)法得到上述數(shù)據(jù)。應(yīng)用硬組織切片技術(shù)也能研究到硬組織工程材料被多核巨噬細(xì)胞吞噬的積極吸收過(guò)程,界面組織的巨噬細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)有時(shí)可觀察到植入材料顆粒。隨著技術(shù)改良,硬組織切片逐漸克服了界面裂隙和材料脫片等問(wèn)題[19],已經(jīng)成為評(píng)價(jià)植入物材料骨整合的金標(biāo)準(zhǔn)。常規(guī)染色,包括蘇木精-伊紅(HE)染色、甲苯胺藍(lán)染色及Masson染色等。HE染色主要用于觀察植入材料周?chē)馨图?xì)胞、巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)情況,材料與周?chē)浗M織的關(guān)系及材料對(duì)骨膜成骨的影響;甲苯胺藍(lán)染色后成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、骨細(xì)胞呈藍(lán)色;Masson染色后骨小梁呈藍(lán)色,成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞呈粉紅色,類(lèi)骨質(zhì)為大紅色[20]。這些成熟的染色技術(shù),是目前骨整合組織學(xué)評(píng)價(jià)中常用的組織顯色方法。免疫組織化學(xué)染色,是目前骨整合分子機(jī)制研究中的一個(gè)重要方法。它應(yīng)用免疫學(xué)基本原理———抗原抗體反應(yīng)(即抗原與抗體特異性結(jié)合),通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使標(biāo)記抗體的顯色劑(熒光素、酶、金屬離子、同位素等)顯色,以確定組織細(xì)胞內(nèi)抗原(多肽和蛋白質(zhì)等)并對(duì)其進(jìn)行定位、定性及定量研究,故稱(chēng)為免疫組織化學(xué)技術(shù)或免疫細(xì)胞化學(xué)技術(shù)。目前研究已知,骨整合過(guò)程中存在一些重要的小分子“信使”,通過(guò)特定的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑介導(dǎo)骨整合形成;一些骨組織中的局部生長(zhǎng)因子,如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-β、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)、血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)等,通常以自分泌和(或)旁分泌形式調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖分化,促進(jìn)界面骨組織修復(fù)愈合。免疫組織化學(xué)染色方法可以將這些小分子顯現(xiàn)出來(lái),進(jìn)而對(duì)其分布、密度等參數(shù)進(jìn)行分析[21]。親骨熒光素染色法,在界面新骨形態(tài)計(jì)量研究中占據(jù)重要地位。四環(huán)素與新生骨組織中的鈣螯合后,在紫外線(xiàn)激發(fā)下可發(fā)出強(qiáng)烈的黃綠色熒光,因此在熒光顯微鏡下很容易觀察界面新生骨質(zhì)。熒光雙標(biāo)記技術(shù)則可評(píng)估骨形成速度,通常分2個(gè)時(shí)間點(diǎn)給實(shí)驗(yàn)動(dòng)物注射四環(huán)素(或者第一次使用四環(huán)素標(biāo)記,第二個(gè)時(shí)間點(diǎn)采用鈣黃綠素標(biāo)記,以達(dá)到不同熒光顯色的效果),處死動(dòng)物后制作硬組織切片,并通過(guò)測(cè)定2條熒光帶之間的寬度等參數(shù)來(lái)計(jì)算骨質(zhì)沉積速度(骨礦沉積率=2條熒光標(biāo)記線(xiàn)之間距離/標(biāo)記間隔時(shí)間)[22]。此外,茜素紅染色也適用于對(duì)材料生物活性的體外研究,其原理是利用茜素紅與鈣發(fā)生反應(yīng)可產(chǎn)生深紅色的化合物,使在材料表面接觸培養(yǎng)的成熟成骨細(xì)胞分泌沉積的鈣結(jié)節(jié)被明顯染色,并通過(guò)計(jì)算鈣結(jié)節(jié)大小和密度等參數(shù)來(lái)判定材料促進(jìn)成骨的能力。

1.2細(xì)胞與分子生物學(xué)評(píng)價(jià)

材料植入體內(nèi)時(shí)存在成骨細(xì)胞與其他細(xì)胞(如成纖維細(xì)胞等)的表面競(jìng)爭(zhēng)貼附,因此在評(píng)估種植材料的生物活性時(shí)觀察材料是否能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞在其表面早期大量附著,并形成良好的細(xì)胞形態(tài)和功能,是一個(gè)重要指標(biāo)[23]。在眾多材料-骨界面體外實(shí)驗(yàn)?zāi)P脱芯恐?,都將成骨?xì)胞在種植材料表面的增殖能力和功能表達(dá),視作評(píng)價(jià)材料生物活性的一項(xiàng)重要參數(shù)[24]。掃描電鏡可以清晰直觀地觀察研究體外培養(yǎng)的成骨細(xì)胞在材料試樣表面的接觸、黏附、伸展、分裂增殖、分泌細(xì)胞外基質(zhì)和凋亡過(guò)程。但是,掃描電鏡僅能對(duì)體外標(biāo)本進(jìn)行觀察,無(wú)法對(duì)植入物的體內(nèi)骨整合進(jìn)行評(píng)價(jià),而目前體外實(shí)驗(yàn)還難以模擬出復(fù)雜的體內(nèi)微環(huán)境,因此目前掃描電鏡觀察僅可作為一種材料骨整合的輔助評(píng)價(jià)手段[25]。四甲基偶氮唑鹽(MTT)比色法和新型四甲基偶氮唑鹽(MTS)比色法的原理相似,即活細(xì)胞中的線(xiàn)粒體脫氫酶可將3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴鹽還原而產(chǎn)生紫色結(jié)晶物,其結(jié)晶量與活細(xì)胞數(shù)量成正比。MTT溶解液萃取紫色結(jié)晶物后用酶標(biāo)儀測(cè)定490nm處的光密度(OD)值,可反映活細(xì)胞數(shù)目。MTT法不足之處是產(chǎn)生的還原產(chǎn)物不溶于水,添加溶解液萃取的同時(shí)也使活細(xì)胞裂解死亡,不利于對(duì)材料-細(xì)胞相互作用的動(dòng)態(tài)研究。經(jīng)改良,MTS法的還原產(chǎn)物可溶于細(xì)胞培養(yǎng)液,提取簡(jiǎn)便,不損害實(shí)驗(yàn)細(xì)胞[26]。骨鈣素是由分化成熟的成骨細(xì)胞分泌的一種非膠原骨基質(zhì)蛋白,是骨形成的決定因素,能夠調(diào)節(jié)礦物質(zhì)形成速率和方向。堿性磷酸酶(ALP)是參與骨組織再生、代謝的一種重要物質(zhì)。利用試劑盒測(cè)定在材料表面接觸培養(yǎng)的成骨細(xì)胞外骨鈣素水平,以及在細(xì)胞內(nèi)的ALP活性變化,可以了解成骨細(xì)胞分化成熟程度和細(xì)胞成骨礦化能力,從而反映材料的生物活性。ALP高表達(dá)可以啟動(dòng)細(xì)胞外基質(zhì)礦化和鈣磷沉積過(guò)程,它的作用可能是通過(guò)促進(jìn)機(jī)體局部形成高濃度PO43-,從而為骨組織內(nèi)羥基磷灰石(HA)的成核、結(jié)晶提供條件。逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(RT-PCR)技術(shù),是將RNA的反轉(zhuǎn)錄和互補(bǔ)DNA(cDNA)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)相結(jié)合的技術(shù),可用于檢測(cè)細(xì)胞中基因表達(dá)水平。骨組織中成骨細(xì)胞的分化和增殖受到多種細(xì)胞因子的調(diào)節(jié),因此對(duì)骨組織細(xì)胞因子的研究顯得尤為重要,RT-PCR技術(shù)可以對(duì)BMP、纖維粘連蛋白、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、骨保護(hù)素等多種骨組織細(xì)胞因子的mRNA進(jìn)行定量分析[27]。Kodama等[28]報(bào)道對(duì)鈦基進(jìn)行表面改性,并利用RT-PCR技術(shù)檢測(cè)其表面成骨細(xì)胞中骨粘連蛋白和骨鈣素mRNA水平,以評(píng)價(jià)其表面的骨形成能力。

2醫(yī)學(xué)影像學(xué)評(píng)價(jià)

醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)在過(guò)去10多年發(fā)展迅猛。雙能X線(xiàn)吸收法(DXA)、外周骨定量CT(pQCT)和顯微CT(micro-CT)等已廣泛運(yùn)用于臨床和基礎(chǔ)骨形態(tài)計(jì)量學(xué)研究,可提供骨(面、體)密度和微觀結(jié)構(gòu)的重要數(shù)據(jù)。納米CT(nano-CT)已在實(shí)驗(yàn)室得到應(yīng)用,主要用于骨陷窩數(shù)量、大小和形態(tài)的定量研究。MRI技術(shù)有了很大發(fā)展,不僅可描述關(guān)節(jié)軟骨形態(tài),還可定量軟骨體積和生化成分的變化,其擴(kuò)散張量成像(DTI)技術(shù)更可定量評(píng)價(jià)膠原纖維網(wǎng)絡(luò)的連接性和方向排列;MRI分辨率也不斷提高,目前臨床使用的3TMRI和試驗(yàn)使用的7T顯微MRI(micro-MRI)均已達(dá)到微米級(jí)別[29]。因此,醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)已成為骨關(guān)節(jié)疾病臨床早期診斷和預(yù)后判斷的希望所在。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件水平的提高和有限元技術(shù)在生物力學(xué)中不斷深入應(yīng)用,近年關(guān)于骨與關(guān)節(jié)生物力學(xué)研究已從傳統(tǒng)的對(duì)骨性結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單線(xiàn)性模擬,逐漸提高到對(duì)骨與關(guān)節(jié)及其附屬韌帶與肌肉組織的非線(xiàn)性仿真計(jì)算上。利用影像學(xué)技術(shù)(主要為CT和MRI)數(shù)據(jù)采集模式獲取原始數(shù)據(jù),通過(guò)高仿真度非線(xiàn)性三維有限元分析與先進(jìn)的生物力學(xué)離體標(biāo)本測(cè)試手段探討骨與關(guān)節(jié)非線(xiàn)性力學(xué)特征,可為骨與關(guān)節(jié)穩(wěn)定性評(píng)估、骨與關(guān)節(jié)功能重建、骨科植入物研制、關(guān)節(jié)假體設(shè)計(jì)、脊柱畸形矯正等臨床重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題提供理論指導(dǎo)。

2.1X線(xiàn)檢查

通過(guò)廉價(jià)簡(jiǎn)便的X線(xiàn)攝片可隨時(shí)觀察植入物位置,并對(duì)植入物在體內(nèi)情況進(jìn)行評(píng)分,通常參考Lane-SandhuX線(xiàn)片評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[30]。Tiedeman等[31]研究認(rèn)為,這一評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)骨缺損愈合情況之骨密度、骨剛度、骨干重及抗扭曲強(qiáng)度等常用客觀指標(biāo)有高度相關(guān)性,因此仍在一些實(shí)驗(yàn)研究中應(yīng)用。但是,普通X線(xiàn)檢查對(duì)骨組織與生物材料界面的評(píng)估既缺乏敏感性也缺乏特異性,故目前僅用于對(duì)植入物置入位置及植入情況作簡(jiǎn)單篩查。有研究將X線(xiàn)與組織切片技術(shù)相結(jié)合,得到高分辨率圖像,并應(yīng)用此技術(shù)對(duì)生物材料與骨組織界面上的相互作用進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2micro-CT

常規(guī)CT檢查由于分辨率偏低、金屬偽影較大等限制因素,一直無(wú)法廣泛應(yīng)用于生物材料與骨組織界面的分析研究,但是隨著micro-CT的產(chǎn)生,CT分辨率得到極大提高,掃描協(xié)議的改進(jìn)也顯著減少了偽影干擾。近年來(lái),有相關(guān)研究探討了含有金屬植入物骨組織標(biāo)本的界面分析,如在關(guān)節(jié)假體松動(dòng)模型中對(duì)金屬植入物-骨界面的評(píng)價(jià),micro-CT掃描較傳統(tǒng)的硬組織切片方法具有更高的分辨率(最小可達(dá)2μm),同時(shí)通過(guò)三維重建可精確測(cè)量骨標(biāo)本內(nèi)部骨小梁三維結(jié)構(gòu)參數(shù)與密度參數(shù)[32,33],并可獲得三維立體的植入物-骨界面信息,對(duì)骨整合的評(píng)價(jià)更加客觀和全面。然而由于目前仍存在技術(shù)上的缺陷及缺乏有效的評(píng)價(jià)方法,micro-CT對(duì)骨整合的評(píng)價(jià)受到限制。一方面金屬物均會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)偽影,可干擾金屬與骨組織界面接觸的觀察和定量分析[34];另一方面,由于軟件分析方面的限制,對(duì)骨整合界面的分析仍然停留在對(duì)金屬物內(nèi)骨長(zhǎng)入量、骨小梁結(jié)構(gòu)、骨密度等方面的簡(jiǎn)單評(píng)價(jià),而這些指標(biāo)并不能客觀、有效地評(píng)價(jià)植入物與骨組織之間的相互作用及結(jié)合強(qiáng)度,對(duì)骨整合及假體松動(dòng)等的評(píng)價(jià)仍然缺乏說(shuō)服力。但不可否認(rèn),隨著掃描協(xié)議的改進(jìn)及圖像分析技術(shù)的提高,micro-CT對(duì)骨整合的評(píng)價(jià)仍然是今后的一個(gè)熱點(diǎn)。

2.3micro-MRI

近年來(lái),MRI對(duì)于骨組織的顯像開(kāi)始受到關(guān)注并取得了一些進(jìn)展,定量MRI顯像為骨小梁的結(jié)構(gòu)和功能研究提供了新的手段。它可以為一些疾病的進(jìn)展和轉(zhuǎn)歸提供不同于CT的結(jié)構(gòu)信息。此外,MRI技術(shù)為骨丟失機(jī)制研究提供了完全無(wú)創(chuàng)的途徑,在一定程度上可補(bǔ)充甚至取代骨活檢功能。然而,目前在圖像的獲取與處理方面仍然有許多技術(shù)問(wèn)題。受目前技術(shù)限制,MRI分辨率仍然不能夠滿(mǎn)意地評(píng)價(jià)骨小梁結(jié)構(gòu),而且這種對(duì)于骨小梁結(jié)構(gòu)的有限分析仍主要局限于四肢骨骼,而臨床最為常見(jiàn)的骨折多發(fā)生于股骨近端和椎體。通過(guò)場(chǎng)強(qiáng)提高、脈沖技術(shù)改進(jìn)以及參數(shù)矯正技術(shù),一些不足正在得以改進(jìn)。與CT和X線(xiàn)相比,micro-MRI不僅能夠區(qū)別出骨與非金屬類(lèi)植入材料,而且可以將不同類(lèi)型的軟組織區(qū)分開(kāi)來(lái)。目前的研究顯示,micro-MRI圖像上的信號(hào)強(qiáng)度與組織學(xué)切片上組織結(jié)構(gòu)有明確關(guān)聯(lián)。有研究[29]認(rèn)為,micro-MRI可用于分析脊椎融合過(guò)程中非金屬類(lèi)植入物材料的骨整合過(guò)程,同時(shí)也可用于監(jiān)控可生物降解的網(wǎng)籠材料的降解過(guò)程;micro-MRI在評(píng)價(jià)與分析生物可降解性材料和非金屬類(lèi)材料骨整合中將起到重要作用。隨著MRI分辨率不斷進(jìn)步,臨床上運(yùn)用MRI對(duì)這些材料的骨整合進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析將為之不遠(yuǎn)??傊?,micro-MRI有望成為評(píng)價(jià)早期骨整合的重要方法之一,在科研和臨床上發(fā)揮更大作用。

2.4核醫(yī)學(xué)顯像

臨床上,核醫(yī)學(xué)顯像在鑒別硬組織工程材料在人體內(nèi)骨組織界面發(fā)生的是無(wú)菌性抑或感染性松動(dòng)方面,具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。單純X線(xiàn)平片在兩者鑒別上既不靈敏也不特異,而CT斷層顯像及MRI因受到偽影的干擾而作用也十分有限,核醫(yī)學(xué)顯像反映的主要是病變的生理變化而不是解剖結(jié)構(gòu),因而不受假體偽影的干擾,是目前比較公認(rèn)的首選方法。單純99锝-亞甲基二膦酸鹽(99Tc-MDP)靜態(tài)顯像具有良好的陰性預(yù)測(cè)值,且可明確指出松動(dòng)的具體部位,對(duì)術(shù)前評(píng)價(jià)病情有重要意義,可作為一項(xiàng)初步檢查。以往比較經(jīng)典的99Tc-MDP靜態(tài)顯像判斷假體無(wú)菌性松動(dòng)或感染性松動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)是將沿著假體周?chē)蕪浡苑植嫉漠惓7派湫詽饩叟袛酁榘榘l(fā)感染,而認(rèn)為假體遠(yuǎn)端或兩端骨組織放射性增高多為單純假體松動(dòng)所致??墒怯醒芯繄?bào)道,99Tc-MDP靜態(tài)顯像對(duì)鑒別假體無(wú)菌性與感染性松動(dòng)的準(zhǔn)確率并不高。因此,有學(xué)者試用骨三相顯像來(lái)鑒別假體無(wú)菌性和感染性假體松動(dòng)[35,36],并顯示較高的特異度和敏感度。近年通過(guò)與CT技術(shù)相結(jié)合,核醫(yī)學(xué)顯像技術(shù)得到新發(fā)展。單光子發(fā)射CT(SPECT)與正電子發(fā)射斷層顯像(PET)同樣是功能性評(píng)價(jià)技術(shù),它們與CT相結(jié)合后即產(chǎn)生SPECT/CT和PET/CT技術(shù),相比一般核醫(yī)學(xué)成像,多了CT利于定位的優(yōu)勢(shì)[37,38]。近年這種技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于對(duì)金屬植入物骨整合的評(píng)價(jià)[36],其中對(duì)植入物相關(guān)性骨髓炎的診斷就很有價(jià)值[39],其原理是基于對(duì)注射到患者體內(nèi)的一種放射性物質(zhì)產(chǎn)生的正電子進(jìn)行檢測(cè),而PET和CT聯(lián)合成像將使感染的診斷更加準(zhǔn)確、及時(shí)。但是PET/CT對(duì)金屬植入物界面的評(píng)價(jià)也存在明顯缺陷,即PET/CT圖像中金屬偽影仍然比較明顯[40]。目前可通過(guò)多種方法減輕金屬植入物對(duì)PET/CT成像的影響,其最為徹底的辦法還有賴(lài)于CT重建算法的發(fā)展。針對(duì)消除金屬偽影的各種CT重建算法的效果已得到一定證實(shí),但部分成果還未完全應(yīng)用于臨床,還需要經(jīng)過(guò)更多模擬和臨床試驗(yàn)對(duì)這些方法的可靠性進(jìn)行評(píng)估。

3生物力學(xué)分析

3.1傳統(tǒng)分析方法

近年有學(xué)者提出假體生物力學(xué)相容性的概念,認(rèn)為良好的應(yīng)力分布是人工關(guān)節(jié)取得理想效果的前提條件。常用研究植入物生物力學(xué)性能的指標(biāo),包括頂出實(shí)驗(yàn)、牽拉實(shí)驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)等[41,42]。植入物的拆卸扭力常作為反映骨整合的生物力學(xué)尺度,因而植入物拆卸扭力增大,能反映種植體骨整合強(qiáng)度的增加[43]。對(duì)于植入物-骨界面形成骨整合后的力學(xué)分析實(shí)驗(yàn)或模型的研究很多[41-44],總體上傳統(tǒng)生物力學(xué)分析方法仍是目前評(píng)價(jià)植入物骨整合中生物力學(xué)參數(shù)的金標(biāo)準(zhǔn),然而由于其為有創(chuàng)性等缺點(diǎn),目前主要應(yīng)用于體外研究,并且難以對(duì)骨整合的生物力學(xué)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。

3.2有限元分析方法

由于標(biāo)本來(lái)源受限、實(shí)驗(yàn)條件控制困難等原因,實(shí)驗(yàn)生物力學(xué)的研究受到一定限制。計(jì)算機(jī)有限元分析法應(yīng)運(yùn)而生。有限元這一概念最早出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代,有限元分析法是一種用于結(jié)構(gòu)分析的矩陣方法,其在機(jī)械工程學(xué)的成功應(yīng)用促進(jìn)了其在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究。有限元分析法應(yīng)用于骨生物力學(xué)研究已有30余年,并在人工關(guān)節(jié)、假肢等領(lǐng)域取得廣泛成功[45-47]。在人工關(guān)節(jié)領(lǐng)域[46],有限元分析法主要應(yīng)用于對(duì)關(guān)節(jié)假體松動(dòng)的力學(xué)分析,其中包括應(yīng)力分析、摩擦界面磨損分析、固定界面微動(dòng)分析、關(guān)節(jié)活動(dòng)度及穩(wěn)定性分析、骨整合和改建過(guò)程模擬等方面。假肢殘端與接受腔形成的人機(jī)界面[47],是生物力學(xué)分析的另一個(gè)重要方面,也是有限元分析的另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域,但是與其他力學(xué)問(wèn)題不同的是,建立人機(jī)界面有限元模型,需要人體組織力學(xué)性能,而且更深入的問(wèn)題是外力作用對(duì)人體組織的影響。Belytschko等[48]于1974年首次將有限元分析法用于脊柱生物力學(xué)研究,近幾十年來(lái)有限元分析法在脊柱生物力學(xué)研究中的應(yīng)用日益廣泛與深入[49-51]。由于植入物骨整合的復(fù)雜性,以往的實(shí)驗(yàn)方法如電測(cè)法、光彈法等,難以獲得全域性信息。有限元分析法具有無(wú)創(chuàng)性、全息性的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),盡管目前仍然存在數(shù)學(xué)模型建立困難、難以建立合理的復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化模型等問(wèn)題,但今后仍可能成為生物力學(xué)分析的主要方法,具有廣闊前景。

4結(jié)語(yǔ)

近年骨科臨床和醫(yī)療器械制造業(yè)對(duì)于硬組織工程材料骨整合評(píng)價(jià)的需求均急劇增加,傳統(tǒng)生物學(xué)分析方法、新興醫(yī)學(xué)影像學(xué)及生物力學(xué)分析法由此得到重要改良和發(fā)展。一方面,傳統(tǒng)分析方法對(duì)生物材料骨整合的評(píng)價(jià)更趨于完善,并規(guī)避了一些常見(jiàn)問(wèn)題,對(duì)骨整合的評(píng)價(jià)也越來(lái)越全面、深入,在分子和基因水平評(píng)價(jià)分析骨整合、探究機(jī)制方面取得了很多新成果;另一方面,新興醫(yī)學(xué)影像學(xué)及生物力學(xué)則為界面骨整合的分析提供了一種活體、無(wú)創(chuàng)、立體直觀、動(dòng)態(tài)的分析方法,在很多方面彌補(bǔ)了傳統(tǒng)分析方法的不足,成為傳統(tǒng)分析方法對(duì)骨整合評(píng)價(jià)的重要補(bǔ)充??梢灶A(yù)見(jiàn),上述評(píng)價(jià)方法將繼續(xù)發(fā)展和改進(jìn),尤其是免疫組化技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、micro-MRI/micro-CT以及有限元分析法等,有望為硬組織工程材料骨整合機(jī)制研究與應(yīng)用評(píng)價(jià)作出更大貢獻(xiàn),最終助力于研發(fā)出性能更加優(yōu)異的醫(yī)用材料。

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