摘要
目的 探索基于Micro-CT的有限元分析(FEA)评价1型糖尿病(T1DM)兔骨皮质微结构损伤的可行性。方法 18只雄性新西兰大白兔中随机选取12只兔静脉注射四氧嘧啶构建T1DM模型兔,其余兔注射相同剂量生理盐水作为对照组。造模成功后T1DM组和对照组分别于第3个月和第5个月进行右侧胫骨中下段骨皮质Micro-CT离体扫描以及钙黄绿素染色荧光标记成像,基于Micro-CT建立兔胫骨皮质有限元分析模型,开展单轴压缩力学模型单轴压缩测试及疲劳测试,获得完整应力-应变曲线及屈服点数据以及各项微裂纹参数。结果 在造模成功后第3个月,T1DM组Ct.Po(1.177±0.166)仍显著高于对照组(0.325±0.046)(P <0.01)。在造模成功后第5个月,有限元分析结果显示T1DM组胫骨过应力体积(P <0.01)显著高于于对照组;单轴压缩结果显示T1DM组胫骨弹性模量(P =0.001)与屈服强度(P <0.001)均显著低于对照组;TIDM组共8个样品, 疲劳测试1000周次未发生破坏;对照组共6个样品,疲劳测试22000周次未发生破坏。在造模成功后第5个月,T1DM可引起胫骨皮质SV显著扩大(P < 0.05), T1DM组的总微裂纹数量(P < 0.01)、微裂纹数量密度(P < 0.05)及微裂纹表面密度(P < 0.01)均显著高于对照组,但两组间的微裂纹平均长度未见显著变化(P > 0.05)。T1DM组皮质孔隙度(Ct.Po)、SV与多个微裂纹参数(Cr.Dn, Cr.S.Dn及各等级裂纹数量)均显著正相关(P < 0.05)。此外,Ct.Po与弹性模量、屈服强度之间呈显著负相关(r=-0.759、r=-0.723,P < 0.05)。结论 基于Micro-CT的有限元分析联合骨机械性能测试可以反映T1DM兔骨皮质微结构损伤和材料属性改变,为在骨微环境层面探索T1DM脆性骨折病理机制提供科学依据。
