خواص بیومکانیکی از Osteoporotic در مقابل بافت سالم استخوان

بافت استخوان Osteoporotic: Bioمکانیکی Deterioration

پوکی استخوان توسط توده استخوان پایین و تخریب میکروارستاتیک مشخص می شود که منجر به افزایش شکنندگی استخوان می شود.

• سفت و سخت کاهش یافته است؛ Elastic modulus می تواند تا 30 تا 50٪ در استخوان های تروپاتیک کاهش یابد، و آن را غیر قابل تغییر تر کند.
• قدرت پایین تر: حداکثر بار قبل از شکستگی ممکن است 50٪ یا بیشتر کاهش یابد.
• [[۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰]] [۳]] [۳] [۱]] [۳] [۳]] تغییر دائمی به آسانی رخ می دهد.
• سختی های کاهش یافته: انرژی برای شکستگی به طور قابل ملاحظه ای پایین تر است، به این معنی که نیاز به کاهش اثر کمتر است.
• شکننده بزرگ تر: کلاژن متناوب ظرفیت تغییر شکل پلاستیک را کاهش می دهد.

این تغییرات ناشی از هر دو تغییر مواد (به عنوان مثال، افزایش مواد معدنی، کلاژن غیر طبیعی) و زیان های ساختاری (پریندگی بیش از حد عضلانی، سوراخ و منافذ پوست) است.

تحلیل مقایسه ای در سطح مواد

کلاژن و تغییرات معدنی

در پوکی استخوان، شبکه کلاژن تغییر می کند.در پیوندهای متقابل آنزیمی کمتری وجود دارد که سفتی را فراهم می کند و پیوندهای متقابل غیر آنزیمی (به عنوان مثال، محصولات پیشرفته گلیکاسیون) که باعث افزایش محتوای معدنی می شود، ممکن است نسبت به کلاژن ( نسبت مواد معدنی بالا به مواد معدنی به ماtrix) که سفت شدن استخوان می شود، اما همچنین باعث می شود که یک عامل عمده تغییر آن را افزایش دهد.

Microarchitectural Deterioration

از دست دادن اتصال تربیکول به ویژه مضر است.در استخوان های عضلانی سالم، ساختارهای صفحه مانند یک شبکه تحمل بار مداوم تشکیل می دهند.در پوکی استخوان های شبیه به میله، سوراخ ها را توسعه می دهند و اتصالات را از دست می دهند، این توانایی استخوان ها را برای توزیع بار، ایجاد غلظت های استرس محلی که باعث ایجاد استخوان های متخلخل می شوند و استخوان های نازک می شوند، کاهش می دهد.

تفاوت های کمی: نمایش داده ها

مطالعات متعدد شکاف بیولوژیکی بین استخوان سالم و پوکی استخوان را اندازه گیری کرده اند، به عنوان مثال، یک مطالعه برجسته توسط کیاک و همکاران (1996) نشان داد که انحرافات پوستی در زنان با پوکی استخوان های عضلانی تقریباً 40 تا 60٪ کمتر از کنترل های سالم با کیفیت بالا است.

افزایش بالینی: ریسک و تشخیص فازی

درک خواص بیولوژیکی برنامه های بالینی مستقیم دارد. اندازه اسکن DXA چگالی مواد معدنی استخوان (aBMD) است که با قدرت کلی استخوان ارتباط دارد اما معماری یا کیفیت مواد را ثبت نمی کند، به همین دلیل بسیاری از افراد مبتلا به BMD طبیعی هنوز هم از شکستگی های شکننده رنج می برند (تحق تجزیه و تحلیل عناصر، تجزیه و تحلیل عناصر منابع انسانی)، می توانند قدرت دقیق تر را ارزیابی کنند، اما هنوز هم پیش از آن نیست (FHNILT)

انواع انحنای که معمولاً با پوکی استخوان مرتبط هستند شامل شکستگی لگن (عمیر و مرگ و میر بالا)، شکستگی های فشرده سازی مهره (نقاشی و تخریب) و شکستگی های شعاع بی سابقه است که هر کدام تحت تاثیر تغییرات زیستی که در بالا توضیح داده شده است.

مفاهیم درمان و پیشگیری

دانش نقص های زیستی استراتژی های درمانی را هدایت می کند.درمانها هدف بهبود مقدار استخوان و کیفیت است.

• داروهای ضد افسردگی [به عنوان مثال، بیسکویت، denosumab] گردش آهسته استخوان، حفظ میکروارست موجود و کاهش متخلخل cortical منافذ، آنها BMD را افزایش می دهند و به طور متوسط بهبود می یابند.
• عوامل آنابولیک [به عنوان مثال، teriparatide، romosozumab] ایجاد استخوان جدید را تحریک می کنند، اتصال ترسک و ضخامت cortical را به طور موثر تر بهبود می بخشد.
• [Exercise and Physical therapy] عضلاتی را تقویت می کند که از استخوان ها حمایت می کنند، خطر سقوط را کاهش می دهند و بارهای مکانیکی مفید را که سازگاری استخوان را تحریک می کنند، اعمال می کنند.
• مداخلات ویرانگر [به عنوان مثال، سرگیجه، kyphoپلاستی] تقویت اندام های ضعیف با سیمان، اما آنها را به بیواید طبیعی بازسازی نمی کنند.
• طراحی گیاه برای بیماران پوکی استخوان اغلب از تقویت پیچ یا ایمپلنت های بزرگتر برای دستیابی به تثبیت پایدار در استخوان ضعیف تر استفاده می کند.

راهنمایی های آینده در تحقیقات Bioمکانیکی

تحقیقات مداوم به دنبال بهتر توصیف خواص مواد استخوان در مقیاس نانو، به ویژه نقش کلاژن و پروتئین های غیر مولد است.پیشرفت در طیفوسکوپی Raman و تصویربرداری همگام سازی اجازه می دهد تجزیه و تحلیل از مواد معدنی و کیفیت کلاژن: مدل های یادگیری ماشین آموزش دیده در داده های میکروCT می تواند خطر را به طور دقیق تر از BMD به تنهایی، علاوه، پیش بینی کند.

یکی دیگر از جهت امیدوار کننده استفاده از توپ با وضوح بالا محاسبه شده کمی کم (HR-pQCT) همراه با تجزیه و تحلیل عنصری بی پایان به عدم تهاجمی قدرت استخوان در بیماران است، این می تواند مدیریت پوکی استخوان را از چگالی به یک پارادایم مبتنی بر قدرت تبدیل کند.

نتیجه گیری

مقایسه خواص بیولوژیکی استخوان های پوکی استخوان های سالم و آرام نشان می دهد که یک ترکیب پیچیده از نقص های ساختاری، مواد و مکانیکی استئوپوپوروتیک به سادگی کمتر متراکم نیست؛ آن را به صورت کیفی متفاوت است - بیشتر شکننده، کمتر سخت، و معماری به خطر می افتد، این تفاوت ها اهمیت تشخیص زود هنگام و مداخله سلامت استخوان را از طریق تغذیه (به طور دقیق، تجزیه و تحلیل وزن، و درمان دقیق، و درمان های دقیق تر، به عنوان تجزیه و تجزیه و تجزیه و تجزیه و تحلیل دقیق تر کمک می کند.