高G极端环境对骨组织影响的生物力学实验研究

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1、分类号：Q66单位代码：10183研究生学号：2015412111密级：公开吉林大学硕士学位论文(学术学位)高G极端环境对骨组织影响的生物力学实验研究BiomechanicalExperimentalStudyontheEffectsofHigh-GExtremeEnvironmentonBoneTissue作者姓名：林俊豪专业：生物医学工程研究方向：生物固体力学指导教师：朱东教授培养单位：机械科学与工程学院2018年6月————————————————————————————————高G极端环境对骨组织影响的生物力学实验研究———————————————

2、—————————————————BiomechanicalExperimentalStudyontheEffectsofHigh-GExtremeEnvironmentonBoneTissue作者姓名：林俊豪专业名称：生物医学工程指导教师：朱东教授学位类别：工学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士(或硕士)学位论文原创性声明

3、本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全

4、文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：生物医学工程论文题目：高G极端环境对骨组织影响的生物力学实验研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址：长春市人民大街5988号吉林大学南岭校区机械科学与工程学院工程力学系邮编：130022作者联系电话：15843030788摘要摘要高G极端环境对骨组织影响的生物力学实验研究重力是维持人体生理的基础，一般情况下人体只受到1G的重力作用，但是随着外部环境或运动形式的变化，人体会承受额外的惯性力作用。如果其惯性

5、力和所受重力的矢量和大于1G，则称为高G。近年来，航天器的升空和返回、航母舰载机的起降都面临高G极端环境，使驾驶员和航天员受到高G力学作用。骨骼系统作为维持人体生命的重要系统，在高G极端环境下，骨骼的形态结构和力学性能的变化，骨矿物质含量的变化，骨骼系统组织的损伤、重建机理的研究都是力学生物学急需解决的问题。本实验通过建立动物实验模型，借助生物力学手段，研究不同强度的高G力学载荷下对骨组织的影响及其可能的作用机理，为对抗极端力学环境对骨组织损伤的相关研究奠定理论基础。挑选48只280~320g的健康大鼠并随机分为5组，对照组、2G组、4G组、6G组及8G组

6、。高G组的大鼠每天均高G载荷暴露3次，每次持续作用时间为3min，间隔40min，每周5天，共持续4周。对照组不进行任何暴露，正常饲养4周。实验结束后，获取大鼠的两侧股骨，进行宏观力学三点弯曲试验，基于Micro-CT的微观显微结构参数的检测以及股骨骨干化学成分的定量分析。实验结果表明，高G极端环境明显抑制了大鼠的生长。对照组的大鼠体重大幅度增长，第2周开始与高G组具有明显的差异。第3周开始2G组的体重保持在320g左右，4G组、6G组和8G组的大鼠体重则停留在310g左右，但是对照组的体重一直在大幅度增长。在宏观力学性能方面，2G组、4G组、6G组和8G

7、组的极限载荷相对对照组分别下降18.6%、12.8%、19.3%、8.3%，极限挠度也分别下降16.1%、8.2%、11.5%和18.0%，但是在高G组之间并没有明显的差异（P>0.05），在弹性模量参数上也不存在显著性差异（P>0.05）。微观显微结构方面，股骨松质骨和皮质骨的骨矿物质密度都没有明显的变化（P>0.05）。高G组的骨小梁分离度相对对照组增大，皮质骨的孔隙率也随着G值的增大而增大，在其它骨结构参数上没有明显的变化。在化学成分定量分析上，对照组的钙含量最I吉林大学硕士学位论文高，磷含量最低。随着G值增大，钙含量显著减少，磷含量显著增加（P<0

8、.05），但是对镁、钾、钠含量没有明显的变化（P>0.05）。根据