骨折患者骨骼 (GAP) 的图像引导计算和实验分析 (GAP)
由于人口平均年龄的增加，对与年龄相关的骨折数量的预测似乎在不断增加。
它们主要是由于骨骼病变，包括骨质疏松症。 后者导致骨矿物质密度降低和微结构退化，随之而来的是骨脆性增加。 然而，微观尺度的损伤机制尚未阐明，也没有普遍认可的损伤标准。 最近的研究评估了实施计算模型以研究骨间隙、小管和微孔隙度对损伤传播的影响的重要性。 这些模型需要通过实验测试进行验证，在当前的科学领域，尤其是在人体骨骼方面，这些模型仍然缺乏。 一旦开发出计算模型的实验验证，就有可能在微观尺度上引入新的骨折指数，这对骨质疏松症的预防性诊断很有用。
研究概览
详细说明
研究多尺度发生的骨损伤机制对于理解骨折过程具有根本的重要性。 特别是，由于平均年龄的增加和骨质疏松症等疾病的广泛传播，与年龄相关的骨折不断增加。 它们导致高经济负担、发病率（包括心理疾病，例如虚弱）和死亡率增加。 为了减少骨折对健康和经济的影响，早期诊断是关键。 在这种情况下，必须考虑到骨骼具有复杂的层次结构。 皮质和小梁部分均由微米薄片组成，由胶原纤维组成，其中有骨细胞。 它们存在于称为腔隙的亚微米腔中，腔隙由密集的小管网络连接。 在纳米级，原纤维主要由胶原蛋白和羟基磷灰石晶体组成。 这种复杂的结构反映在断裂模式中：事实上，损伤发生在多尺度上。 然而，断裂模式及其相关的物理现象仍未被理解，尤其是在微观尺度上。
最近，微型成像技术已与特定主题的数值模型相结合，能够计算骨应力和应变的局部值。 初步研究集中在评估微裂纹和微观结构孔隙率之间可能的相互作用。 这项特殊的研究主要集中在腔隙网络上，据推测它会显着影响骨对骨折的抵抗力，尽管腔隙网络的实际作用尚未阐明。 首先，腔隙是应力集中的区域，这显然会导致骨骼结构变弱。 然而，在大多数情况下，缺口通过使裂纹前沿偏转而对韧性做出积极贡献。 由小管网络决定的腔隙之间的连接在骨质疏松症患者中也减少了，从而阻止了损伤的减缓。 从这个意义上说，骨骼可以被认为是一种抗损伤材料。 Donaldson 等人开发了计算模型并估计了微损伤引发和传播的阈值。 他们使用小鼠股骨的计算机显微断层扫描技术，评估了不同算法对计算机损伤传播的影响。 进一步的结果表明，损伤总是发生在血管或孔隙的表面，而不是从腔隙开始。 然而，需要进一步的模拟和模型来验证损伤模型的有效性。
计算损伤模型也需要实验验证。 初步研究已在两个主要方向进行：体内成像和图像引导故障评估 (IGFA) 技术。 第一种方法允许对活体动物的骨损伤进行无损监测。 第二种方法，由 A. Levchuk 等人实施。 (8)，通过允许以亚微米分辨率研究微裂纹的萌生和传播，显示出巨大的潜力，但仅限于小动物。
目前的研究首次想应用IGFA技术对人体骨骼样本进行测试。
尽管对微观尺度损伤模型的表征进行了几项研究，但仍然缺乏对人体骨折计算模型的验证。 此外，样品中微尺度形态特征的作用仍然未知。
这些微观研究可以提高临床对骨折的理解和骨折风险的预测。 目前，临床医生使用作为宏观参数的骨矿物质密度作为骨折最常见的预测指标。 然而，最近的研究证明了对微体系结构的几何和形态特征进行全面表征的重要性。
目标
一般目标 本研究旨在对微观尺度的骨损伤计算模型进行实验验证。 总体目标是通过微型压缩机对股骨头的人体骨骼样本进行受控损伤。 机器放置在同步加速器内。
主要目的 本研究的主要目的是评估在微压缩测试后所考虑的两组（骨质疏松和非骨质疏松）中骨损伤相对于间隙的吸引力差异。
所选择的判别参数原来是微损伤所遇到的骨间隙的数量。 我们期望在所选参数方面观察到两组之间的效果大小为 0.4。
次要目标
- 确定间隙、小管和其他骨微结构在损伤中的作用。 人体骨骼样本通过显微断层扫描仪进行扫描，以定义微观结构形态参数以及实现和分析数值模型。
- 通过在具有足够分辨率的同步加速器中原位进行的微压缩测试来验证这些损伤的数值模型
- 骨质疏松症影响的人体骨骼样本损伤的量化
- 微型骨折指数的定义，有助于骨质疏松症的早期诊断
研究类型
注册 (估计的)
联系人和位置
学习联系方式
- 姓名：Laura M Vergani
- 电话号码：+393393758630
- 邮箱：luigi.zagra@fastwebnet.it
研究联系人备份
- 姓名：Federica Buccino
- 邮箱：federica.buccino@polimi.it
学习地点
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Milano
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Miano、Milano、意大利、20161
- 招聘中
- IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi
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接触：
- Elena M Cittera
- 电话号码：0266214057
- 邮箱：elena.cittera@grupposandonato.it
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接触：
- Sara Zacchetti
- 电话号码：0266214048
- 邮箱：sara.zacchetti@grupposandonato.it
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
接受健康志愿者
取样方法
研究人群
该人群由 52 名受试者组成，其中 26 名是假肢患者，术前计算机断层扫描 (CT) 扫描可检测到骨质疏松症，26 名假肢患者的 CT 扫描未表明存在骨质疏松症。
两组的分类将完全通过根据标准放射学分类对常规术前 CT 扫描进行分析来进行。
描述
纳入标准：
- 年龄：>=18岁
- 初级髋关节置换术
- 签署知情同意书
- 进行常规术前CT扫描的患者
排除标准：
- 与本研究的纳入标准无关的患者
- 骨病（非骨质疏松），例如使样本分析无效，包括但不限于遗传病和骨肿瘤
- 在对侧髋关节进行对侧髋关节置换和/或其他合成方式的患者
- 感兴趣的髋关节中装有合成装置的患者
学习计划
研究是如何设计的？
设计细节
- 观测模型：病例对照
- 时间观点：横截面
队列和干预
团体/队列 |
干预/治疗 |
|---|---|
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骨质疏松症患者
骨质疏松症患者，年龄>18岁
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髋关节置换手术后，发起人获得股骨头样本用于研究
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非骨质疏松症患者
非骨质疏松患者，年龄>18岁
|
髋关节置换手术后，发起人获得股骨头样本用于研究
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研究衡量的是什么？
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
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受损害影响的空隙数
大体时间：六个月
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我们希望通过损伤观察感兴趣或不感兴趣的骨质疏松和非骨质疏松样本的差异
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六个月
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合作者和调查者
调查人员
- 首席研究员：Luigi Zagra、IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (估计的)
研究完成 (估计的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
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