微机械法表征骨关节炎亚骨骼异位脂肪
医学物理
2025-10-22 v1 材料科学
摘要
骨关节炎（OA）是一种多方面的关节疾病，带来了显著的社会经济负担且仍面临临床挑战。证据表明，亚骨骼骨的结构和力学变化影响OA的病因和发展，导致骨质恶化和软骨退化。虽然微观结构和组织尺度弹性性能的变化已广为人知，但亚骨骼骨在OA中的组织屈服响应及其与组成变化的相关性尚未被研究。本文在体内对无疾病（ND）和OA患者的髌骨骨 shaft distal tibia 中亚骨骼骨板和骨髓进行准静止微柱压缩和纳米压痕测试。通过激光加工提取的微柱具有锐角，需要采用体内微柱压缩程序反演计算由每个微柱构成的骨组织的弹性模量和强度。结果显示，ND和OA亚骨骼骨的弹性模量无显著差异，但OA亚骨骼骨髓的强度从46.0 MPa提高到57.3 MPa，而骨板中未见此现象。微柱匹配的拉曼光谱和定量背scatter电子成像揭示，矿化是弹性模量和强度在微观尺度上的决定性因素。通过结合力学和组织组成分析，我们探讨了力学特性如何与这些特性相关，以及OA如何影响亚骨骼骨的力学特性。我们的结果可能有助于开发和优化用于缓解该顽症所致社会经济负担的干预措施。
引用
@article{arxiv.2510.17824,
title = {Micromechanical characterisation of osteoarthritic subchondral bone by micropillar compression},
author = {Samuel McPhee and Marta Peña Fernández and Lekha Koria and Marlène Mengoni and Rainer J Beck and Jonathan D Shephard and Claire Brockett and Uwe Wolfram},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.17824},
year = {2025}
}