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图像阈值化及点云计算结合影像学方法
对腰椎小关节微结构的研究(六)


    关节各结构的力学特点是不同的,不同区域的弹性相差较大。弹性最高的在未钙化软骨层,而弹性最低的在钙化软骨层和软骨下皮质骨。软骨下骨的弹性模量较关节软骨低,但数量相对较多,其松质骨部分的网状基质以纵向的柱状排列,犹如一个吸收能量的骨床,将负荷分散,保护了上面覆盖的关节软骨。日常生活中,关节软骨和软骨下骨共同参与应力的传导。当关节负重时,应力从关节软骨向下传导,分解为压力和剪切力,此时钙化软骨、锯齿状潮线和软骨下骨的波动可将其中的剪切力转化为压力和张力,因此当关节所受的应力传到软骨下骨时几乎完全是压力和张力。

    正常负重时,软骨由于富含水分,可通过受压变形增加关节面的接触面积,将所受应力分散传导,减小了单位面积上的应力。压力沿胶原纤维方向传导至软骨底层的钙化软骨层,通过骨软骨界面的变形和潮线的波动分散到软骨下骨表面,在此过程中,软骨只能缓冲掉关节载荷力的1 }3,而正常的软骨下骨可吸收衰减约30%的关节载荷力,剩余载荷力由骨皮质和关节囊分担。当负荷进一步增加时,单纯软骨形变不足以完全吸收应力负荷,此时靠软骨下骨的形变来协助吸收应力。当负荷过度或反复作用时,即发生软骨下骨小梁微骨折,反复的微损伤导致力学环境紊乱及各种因子分泌,启动软骨下骨重建。Mori等研究发现由于骨重塑区的血流增加和破骨细胞的局部溶骨,软骨下区在关节炎早期可表现为短暂的骨质疏松过程。随着重塑过程的进展,血管长入钙化软骨中,产生了新的软骨下骨和新的软骨矿化区,导致了潮线的扩展和软骨下骨的硬化,骨顺应性下降,软骨下骨缓冲应力的能力减弱,丧失了其对关节软骨保护功能,使传至关节上的冲击力增加,关节软骨承受的应力增加;由于重建的杂乱无序及重建速度的不一致,不同部位软骨下骨的变形能力产生较大差异,使得覆盖上方的关节软骨遭受异常的剪切力,进而引发并加速关节软骨的退变,诱发骨关节炎。


《图像阈值化及点云计算结合影像学方法对腰椎小关节微结构的研究》
作者:段春岳,博士;学位授权单位:中南大学;年度:2010

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