骨質(zhì)量與骨質(zhì)疏松

關(guān)于骨質(zhì)量與骨質(zhì)疏松28.03.2024128.03.20242管狀骨的骨質(zhì)疏松特點(diǎn)rR第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.20243管狀骨骨質(zhì)疏松特點(diǎn)

內(nèi)徑（r)與外徑(R）比值（）增大

=r/R

骨量只與有關(guān)，與外徑（R）和內(nèi)徑（r）的絕對尺寸無關(guān)

30歲左右正常年輕人下肢骨骨干中部值接近0.35

第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.20244松質(zhì)骨的生物力學(xué)強(qiáng)度松質(zhì)骨由許多單個(gè)骨小梁互相連接而成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，材料硬度是指單個(gè)骨小梁硬度，結(jié)構(gòu)硬度是指網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)硬度第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.20245管狀骨與松質(zhì)骨骨質(zhì)疏松特點(diǎn)管狀骨與松質(zhì)骨不僅結(jié)構(gòu)不同，其骨質(zhì)疏松特點(diǎn)也存在差異管狀骨骨質(zhì)疏松表現(xiàn)為管壁變薄，骨骼橫截面上內(nèi)徑增大，而松質(zhì)骨則表現(xiàn)為平均骨密度減少第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.20246人體脊柱松質(zhì)骨隨年齡變化皮質(zhì)孔隙增加，微構(gòu)筑減弱縱、橫行骨小梁的強(qiáng)度均降低第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.20247骨質(zhì)量的概念骨質(zhì)量為骨骼能夠?qū)雇饬Χ话l(fā)生骨折的能力，主要包括：骨微結(jié)構(gòu)（BoneMicroarchitecture）礦化成分（MineralComposition）有機(jī)基質(zhì)（OrganicMatrix）骨轉(zhuǎn)換（BoneTurnover）骨微損傷（BoneMicrodamage）第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.20248骨礦鹽膠原原纖維內(nèi)存在骨礦鹽結(jié)晶，原纖維的結(jié)構(gòu)及機(jī)化能限制結(jié)晶的大小并控制方向第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.20249骨礦鹽礦鹽提供剛度及強(qiáng)度結(jié)晶大小結(jié)晶分部的范圍結(jié)晶的同質(zhì)性及異質(zhì)性在年老骨，骨礦含量↓，結(jié)晶大小平均↑，分布變窄，復(fù)合材料減弱第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202410骨礦鹽骨越礦化，彈性模量越高；硬度增加高礦化及高結(jié)晶→降低塑性變形，在極限衰竭前啟動(dòng)微裂隙的發(fā)生骨重建被抑制后，可使骨更老化、更高礦化，↓對骨打擊的吸收能量第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202411骨礦化程度骨強(qiáng)度決定于骨基質(zhì)體積、骨微結(jié)構(gòu)及骨礦化程度骨的蛋白質(zhì)含量越多，礦化程度越低象牙質(zhì)礦化程度>齒質(zhì)>鈣化軟骨>交織骨

>板狀骨板層骨含膠原纖維最多，礦化組織化最少第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202412骨質(zhì)量的概念骨質(zhì)量為骨骼能夠?qū)雇饬Χ话l(fā)生骨折的能力，主要包括：骨微結(jié)構(gòu)（BoneMicroarchitecture）礦化成分（MineralComposition）有機(jī)基質(zhì)（OrganicMatrix）骨轉(zhuǎn)換（BoneTurnover）骨微損傷（BoneMicrodamage）第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202413骨膠原膠原提供延性及韌性，作為生物復(fù)合體的軟蛋白，能減輕礦鹽結(jié)晶及蛋白/礦鹽界面的打擊損害膠原性能的變化能改變礦鹽含量及其沉積隨年齡增加，膠原含量減少，礦鹽/膠原比例↑膠原損害將降低骨韌度及強(qiáng)度而非剛度第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202414基質(zhì)細(xì)胞外蛋白

(MatrixExtracellularProtein,MEPE)蛋白多糖大的硫酸軟骨素蛋白多糖小的富亮氨酸蛋白多糖：二聚糖等糖氨聚糖：透明質(zhì)酸糖蛋白：骨連接素，骨橋蛋白，涎蛋白，小的整合素連接N-鏈接糖基化（SIBLINGS），生長因子維生素K依賴蛋白：骨鈣素，Gla蛋白第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202415骨基質(zhì)蛋白骨基質(zhì)蛋白及蛋白多糖可能與成核及礦鹽沉積有關(guān)；直接或間接參與骨重建，募集細(xì)胞附著于骨骨基質(zhì)蛋白與細(xì)胞因子、生長因子、細(xì)胞表面受體及其他基質(zhì)蛋白間有重要相互作用第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202416骨質(zhì)量的概念骨質(zhì)量為骨骼能夠?qū)雇饬Χ话l(fā)生骨折的能力，主要包括：骨微結(jié)構(gòu)（BoneMicroarchitecture）礦化成分（MineralComposition）有機(jī)基質(zhì)（OrganicMatrix）骨轉(zhuǎn)換（BoneTurnover）骨微損傷（BoneMicrodamage）第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202417骨轉(zhuǎn)換和骨轉(zhuǎn)換率對成年人來說，一般骨轉(zhuǎn)換即指骨的重建過程，確定骨轉(zhuǎn)換狀況的金標(biāo)準(zhǔn)是骨的組織形態(tài)學(xué)計(jì)量分析。骨轉(zhuǎn)換率可簡單地理解為骨的代謝率，可用骨重建率來衡量。后者又主要由三個(gè)因素決定，即骨重建單位的重建速度、一定時(shí)間內(nèi)參與的骨重建單位數(shù)量及骨重建單位形成后的體積（容量）。如果骨重建速率加快，參與骨重建單位的數(shù)目增多和形成的骨重建單位體積變小即可導(dǎo)致骨量丟失，相反則可增加骨量或延緩骨量丟失。第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202418骨重建

具兩種不同但相關(guān)功能：一、形成骨結(jié)構(gòu)：在骨的大小、形狀、骨量及強(qiáng)度上以最優(yōu)狀態(tài)適應(yīng)當(dāng)前力學(xué)負(fù)荷二、維持鈣體內(nèi)平衡：由細(xì)胞控制進(jìn)出骨的礦鹽流動(dòng)第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202419骨重建結(jié)構(gòu)性骨重建可視為骨骼更新，包括BMU及器官水平，也包括疲勞性損害的修復(fù)移除及代替已接近生命終期骨的微結(jié)構(gòu)，使骨處于更適合生理情況的微環(huán)境是應(yīng)用抗骨吸收藥物減少骨折風(fēng)險(xiǎn)的主要基礎(chǔ)第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202420骨重建影響骨質(zhì)量的機(jī)制（1）骨重建加快骨陷窩數(shù)量↑骨陷窩深度↑骨小梁變細(xì)或斷裂骨質(zhì)量↓骨強(qiáng)度↓第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202421骨重建影響骨質(zhì)量的機(jī)制（2）骨重建加快骨形成期縮短

骨基質(zhì)礦化及膠原代謝異常骨質(zhì)量骨量骨強(qiáng)度↓第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202422骨重建影響骨質(zhì)量的機(jī)制（3）微小損傷正反饋骨重建骨質(zhì)量正反饋第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202423骨質(zhì)量的概念骨質(zhì)量為骨骼能夠?qū)雇饬Χ话l(fā)生骨折的能力，主要包括：骨微結(jié)構(gòu)（BoneMicroarchitecture）礦化成分（MineralComposition）有機(jī)基質(zhì)（OrganicMatrix）骨轉(zhuǎn)換（BoneTurnover）骨微損傷（BoneMicrodamage）第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202424微損害

骨在負(fù)荷時(shí)逐漸積累微裂隙，當(dāng)負(fù)荷量、循環(huán)次數(shù)、微裂隙的數(shù)目及大小和時(shí)間不斷增加，微裂隙逐漸融合為一個(gè)大的裂隙，后者逐漸發(fā)展，終致斷裂第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202425微裂隙一個(gè)裂隙易于啟動(dòng)但生長困難，較一個(gè)很難啟動(dòng)但一旦開始即能達(dá)到臨界大小，對疲勞衰竭有更大抵抗能抵抗疲勞衰竭的材料多能抵抗裂隙的生長而非裂隙的啟動(dòng)骨轉(zhuǎn)換被抑制后，裂隙不僅聚集，而且長期存在，多能生長至臨界大小裂隙長度是決定能否抵抗骨折的重要變數(shù)第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202426微裂隙生理情況下，骨產(chǎn)生的微裂隙較小且孤立，骨本身的生物過程有時(shí)間消除，但有時(shí)微裂隙會早熟形成及擴(kuò)展骨的微損害決定于微結(jié)構(gòu)限制微裂隙大小和數(shù)目生長的能力骨的粘合線及板層界面是停止或消除微裂隙的重要微結(jié)構(gòu)典型的微裂隙沿板層間界面到達(dá)粘合線，停止或沿粘合線分叉第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202427ReproducedwithpermissionfromSeemanE.AdvancesinOsteoporoticFractureManagement2:2-8,2002andFyhrieDP.Bone15:105-109,1994人體松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨微損傷第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202428ReproducedwithpermissionfromMashibaTetal.JBoneMinerRes15:613-620;2000*P<.05vsplacebo**P<.01vsplaceboMicrocrackSurfaceDensity

(

m/mm2)Mean±SEMPlaceboRisedronate20151050*Alendronate**應(yīng)用大劑量二磷酸鹽對狗微裂隙表面密度的影響第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202429ReproducedwithpermissionfromMashibaTetal.Bone28:524-531,2001微裂隙

RisedronateAlendronate第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202430ReproducedwithpermissionfromKomatsubaraS.JBoneMinerRes18:512-520,2003第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202431疲勞與微損傷在小于屈服點(diǎn)的外力重復(fù)作用下，骨組織的力學(xué)強(qiáng)度或楊氏模量隨時(shí)間延長而降低，稱為疲勞（fatigue），骨結(jié)構(gòu)中微裂隙由疲勞積累形成微裂隙在外力重復(fù)作用下可逐漸延伸、增長和相互連接，使已經(jīng)“疲勞”的骨組織產(chǎn)生骨折所需外力比正常要小得多第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202432骨的疲勞及微損害骨作為復(fù)合結(jié)構(gòu)，是一種多層次非同質(zhì)材料，有廣泛界面，并有潛勢在不同水平產(chǎn)生骨基質(zhì)損害骨的完整性包括骨微損害及其修復(fù)骨的微裂隙或微損害是骨微結(jié)構(gòu)疲勞的結(jié)果骨單位重建能移除及代替（修復(fù)）微裂隙第32頁,共35頁，2024年2月25日，星期天28.03.202433疲勞損害對力學(xué)完整性的影響

骨疲勞損害聚集時(shí)，抗骨折能力：

低水平疲勞：相當(dāng)于15%剛度丟失，力學(xué)行為與微損害的骨相似，有一定比例的剛度、強(qiáng)度與抗骨折力（骨折做功及屈服后變形）

較高疲勞水平：剛度及強(qiáng)度成比例丟失，骨折做功與屈服后變形遠(yuǎn)較剛度變化要大，有的不顯屈服后變形而立即斷裂第33頁,