生物力学指标检测

骨骼的质量主要由骨矿盐与骨基质之间的比例所决定，反映骨质质量的指标主要有骨骼的强度、弹性、刚度及骨质的密度等［45］。虽然骨密度经常被用作评价骨质量的指标，但 Søgaard等［46］的研究表明，仅有骨矿盐密度并不能准确反映骨质量的高低，单纯的骨矿盐含量增加并不意味着骨质量的加强，有时骨质量还可能下降。因此评价骨质量还需检测骨生物力学指标。骨生物力学研究骨组织在外力作用下的力学特性和骨受力后的生物效应，可反映骨结构和骨宏观力学效应 (如强度、弹性等)之间的关系。对骨进行生物力学实验研究，不仅有助于对骨质量进行直接评价，还可以对骨质疏松的治疗方法和模型建立进行评价［47］。骨力学特性可间接反映骨矿盐分布、骨小梁结构等特性，因此可据此评价发生骨折的风险。

骨生物力学是反映骨强度的良好指标，可用于骨质疏松动物模型的评价。

生物力学试验方法有张力试验 (适用于大动物骨)、弯曲试验(适用于小动物长骨)、压缩力学试验 (特别适用于松质骨)、微力学试验 (测定大动物骨质内单个骨小梁和小啮齿动物骨的内在力学特性)、扭转试验 (测定骨剪切力学特性)、疲劳试验 (测定骨的抗疲劳特性) 等［48］。(https://www.daowen.com)

常用的检测指标包括骨结构力学指标和骨材料力学指标。骨结构力学指标主要有最大载荷 (maximum load)、最大挠度 (maximum deformation)、弹性载荷 (elastic load)、弹性挠度 (elastic deformation)和能量吸收 (energy absorption)，在载荷-变形曲线上直接读取和计算。常用的骨材料力学的指标主要有骨应力(stress)、最大应力 (maximum stress)和弹性应力 (elastic stress)、骨弹性模量 (elastic modulus)和骨强度 (strength)等［45］，通过结构力学指标结合骨的几何形状和尺寸计算得出。

测定小鼠骨质疏松模型的力学性能多采用3点弯曲实验(three point bending test)。3点弯曲实验操作方便，能反映骨质疏松动物模型长骨的生物力学变化［47］。进行3点弯曲测量可得到整个长骨的结构力学而非材料力学的数据，结构力学与骨量、骨微结构、长骨形状和骨量分布相关［31］。先通过3点弯曲得到结构力学数据，再结合骨骼的大小算出小型动物模型如大鼠的相应骨材料力学指标数据［45］。