脑声问答（47）期丨什么是啮齿动物股骨三点弯曲实验？

釆用实验生物力学中三点弯曲试验的方法可以测定股骨生物力学的各项指标。在股骨三点弯曲实验中，股骨的生物力学性能指标主要包括最大载荷、刚度、最大强度、断裂强度、弹性模量等。

例：采用C57小鼠尾悬吊法模拟微重力条件，分别悬吊2、4周，检测不同微重力时间下小鼠骨结构及力学性能的改变。

分组及尾悬吊模型：

8周龄C57小鼠18只，雌雄不限，随机分成3组，并记录体重。保持鼠笼洁净，保证充足的食物及清水供应及足够的光照，环境温度维持在(23±3)℃。悬吊组小鼠尾巴用医用胶布固定，细线一段悬吊尾巴，另一端固定在饲养笼上。使小鼠后肢不能接触地面，前肢着地。小鼠头躯干与水平面膜呈30°，能够自由饮水及取食。分别培养2、4周，悬吊结束再次称量小鼠体重，体重下降15%记为悬吊失败。对照组小鼠在鼠笼中不行尾悬吊饲养。

股骨标本的获取与保存：骨组织在离体后数小时候幵始自溶，从而影响骨的力学特性。故处死大鼠后取大鼠股骨，带部分软组织，用生理盐水浸透的纱布包裹标本，存于冰箱中，以便在累积较多骨样本后进行三点弯曲试验。于测定前取出，剔除骨表面的软组织，室温放置。在此过程及生物力学分析过程中要用生理盐水始终保持骨的湿润状态（喷洒生理盐水或用湿纱布包裹）。标本为股骨干全长，两端置于两支点上，加载点位于所测股骨中段测量处，两施力点间距为载荷，加载速度设定为记录载荷变形曲线。获得最大载荷，弹性模量和能量吸收等指标值。

股骨中段三点弯曲试验：

左侧股骨标本在室温下解冻1h后，用生理盐水充分湿润。采用电磁伺服材料试验机进行股骨三点弯曲试验。取分离好的骨组织，对其进行三点弯曲试验，跨距设为1cm，加载速度2mm/min，匀速加载，记录载荷变形曲线，得到各组股骨力学相关参数。具体方法如下：使用游标卡尺测量股骨全长，一以距股骨头为全长二分之的部位定为股骨中点，并用记号笔标记。然后将股骨放置于特制的三点弯曲平台正中间，使用游标卡尺限制支架的跨距为10mm，即支架两端到股骨中点的距离为5mm。以2mm／min的速度在股骨中点向下横向压缩至股骨破坏。连续记录载荷和位移，从载荷载荷、最大位移、刚度、最大能量吸收。断裂位移、断裂应变、断裂载荷和断裂能量，做统计学分析，并评估骨的力学性能。

结果分析：

由于尾悬吊小鼠出现较为明显的骨质疏松情况，导致小鼠股骨力学性能的下降，使骨的弹性模量及对力的耐受降低，股骨三点弯曲试验能够较好的检测股骨的力学性能。对各组小鼠股骨行三点弯曲试验结果显示，和对照组相比，悬吊2周小鼠股骨断裂位移、断裂应变、断裂载荷、断裂能量均显著下降，悬吊4周后骨的上述参数下降更明显。

Table1 小鼠股骨三点弯曲力学实验结果

注意事项：

影响测试结果的因素湿度：要用生理盐水始终保持骨标本湿润；

温度：理想温度是37°但是难以保证，大多数是在室温下（23°左右）测定的，与体温相比，室温下骨的弹性模量会略升高。

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文献引用：

1.Fujita Y,Maki K.High-fat diet-induced obesity triggers alveolar bone loss and spontaneous periodontal disease in growing mice[J].BMC Obes, 2015,3:1.

2.李煜,张新昌,朱雷,等.小鼠尾悬吊法模拟微重力对骨代谢的影响[J].武警医学,2016,27(04):366-369.

3.丛静.糖尿病性骨质疏松大鼠的股骨生物力学变化特点研究[D].山东大学,2013.

4.吕思敏,于琼,司徒永立,等.含辅酶Q10的红曲胶囊对去卵巢合并D-半乳糖大鼠股骨的影响[J].中国药理学通报,2016,32(09):1253-1259.

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