骨形态计量学Bone histomorphometry
骨生物力学(4学时)
（ occupation ）、健康保健（ health maintenance ）
和医生对病人治疗（medical patient care）方面的应
用被很好的认识并且有高度的有效性和实用性。
骨骼生物力学是生物力学的重要分支,尽管骨力学的 研究已有上百年的历史，但至今仍有许多问题处于 有待深入研究的状态。
绪论绪论骨力学与骨伤科疾病的关系骨力学与骨伤科疾病的关系骨材料的力学特性骨材料的力学特性及其实验研究方法及其实验研究方法骨质疏松症骨质疏松症骨折治疗与临床应用骨折治疗与临床应用绪论绪论骨力学与骨伤科疾病的关系骨力学与骨伤科疾病的关系骨材料的力学特性骨材料的力学特性及其实验研究方法及其实验研究方法骨质疏松症骨质疏松症骨折治疗与临床应用骨折治疗与临床应用骨骼生物力学的临床应用举例第一节绪论第一节绪论一一
de Vinci, Vesalius Galileo, Borelli Newton, Harvey Marey, Stenonivs, Bell, Duchenne, etc.
（3）分析时期(Analysis Period)
从1850年到1930年,这是一个用理论和实验方法对人类和动物骨骼肌肉 系统进行广范分析的时期。俄国、德国和法国各专业学派均致力于这方 面的研究，他们主要是从基础科学的观点结合有限的医学应用进行研究。 由德国的Wolff和Roux、美国的Koch和几个其他的研究者建立了各种有 关于骨骼结构与其负力功能之间的相关性理论。丹麦的Stenonis进行了 类似骨骼而与肌肉相关的研究。Bernstein在1926年出版了他的有关 “生物力学”的论文，文中对长骨、下肢及颞下颌关节负荷力及人类步 态分析进行了大量研究。尽管这些以肌肉骨骼生物力学为主题的理论研 究是非常重要而具革命性，但这些研究在这个时期面临各种困难，主要 是因为欧美各国正面临如火如荼的工业革命期间，它吸引了众多科学和 工程方面的人才并用尽了所有的研究发展投资的基金。医疗和生物研究 与应用也受到同样的影响，因为大多数的医师随着无菌技术的进展和麻
骨形态计量学Bone histomorphometry
Table2:Derived indice in Bone histomorphometry 中文名称 英文名称英文缩写 单位公式骨小梁相对体积 Percent trabecular area BV/TV % Tb.Ar/T.AR*100骨小梁厚度 Trabecular thickness Tb.Th μm (2000/1.199)( Tb.Ar/Tb.Pm ) 骨小梁数量 Trabecular number Tb.N #/mm (1.199/2)( Tb.Pm/T.Ar)骨小梁分离度 Trabecular separation Tb.Sp μm (2000/1.199)(T.Ar-Tb.Ar)/Tb.Pm 荧光周长百分率 Percent labeled perimeter %L.Pm % (dL.Pm+ sL.Pm/2 )/Tb.Pm*100 矿化沉积率 Mineral appositeion rate MAR μm /d IL.WI / Intervel骨形成率 Bone formation rate BFR/BS BFR/BV μm /d*100 %/year (dL.Pm+ sL.Pm/2)*MAR / Tb.Pm*100(dL.Pm+ sL.Pm/2)*(MAR/100*365)/Tb.Ar*100 单位骨小梁OC 数Osteoclast numberOC.N#/mm 2N.Oc/Tb.Ar计算所得参数可分为静态和动态参数. 1)静态参数：用来评价药物防治效果，描述骨量的多少和骨小梁的结构。
骨小梁相对体积（BV/TV ）：指骨小梁体积占骨组织体积的百分比，反映骨量的多少。
它等于骨小梁厚度与数量的乘积的1/10，也就是说骨量多少由厚度和数量共同决定。
骨小梁厚度(Tb.Th)：用于骨小梁结构形态，解释骨量变化。
其变化可影响骨量，在骨小梁一定的情况下，厚度越大，骨量越大越多。
骨小梁数量(Tb.N)：用于描述骨小梁结构形态，解释骨量变化。
骨组织形态计量学方法
2.5.4骨组织形态计量学方法2.5.4.1 不脱钙骨骨标本的包埋（1）包埋前单体（甲基丙烯酸甲酯）的洗脱方法①将1500ml的甲基丙烯酸甲酯倒入分液漏斗（2L）中。
②加入5% NaOH溶液500ml，充分摇匀，静置，待溶液分层后，放出下层溶液，弃去。
③重复操作“2”三次，三次的总量与单体量相当（洗脱阻滞剂）。
④加入500ml蒸馏水，充分摇匀，静置，待溶液分层后，放出下层溶液，弃去。
⑤重复操作“2”三次，三次的总量与单体量相当（洗脱NaOH）。
⑥将上述处理过的单体放入无水CaCl2（1000 ml：500g）脱水2次。
⑦滤纸过滤，收集滤液。
⑧-20℃保存备用，第二天取出看有无冰晶漂浮：无，表明无水可备用；有，则需重新脱水。
（2）胫骨上段包埋前的制备过程①暴露骨髓腔将固定液中的胫骨用低速锯锯开，暴露骨髓腔，解剖部位如下：②脱水分别通过70%乙醇2天，95%乙醇2天，100%乙醇1天，100%乙醇1天，四个脱水过程，二甲苯透明1天。
③渗透先后用浸液Ⅰ、浸液Ⅱ、浸液Ⅲ分别浸透2天。
三种浸液的配制方法如下：浸液Ⅰ甲基丙烯酸甲酯90ml，邻苯二甲酸二丁酯10ml，磁力搅拌器上搅拌3小时。
浸液Ⅱ甲基丙烯酸甲酯90ml，邻苯二甲酸二丁酯10ml，过氧化笨甲酰1.0g，磁力搅拌器上搅拌4小时。
浸液Ⅲ甲基丙烯酸甲酯90ml，邻苯二甲酸二丁酯10ml，过氧化苯甲酰2.5g，磁力搅拌器上搅拌6小时。
（3）包埋用新鲜配置的浸液Ⅲ（当日配置）倒入装有浸润好的骨头块容积约为15 ml 的小瓶中，倒入的包埋剂约，盖好瓶盖，并在瓶盖上插一注射器针头，室温过夜。
第二天把包埋瓶置入37-39℃的水育箱中聚合约48小时，直至包埋块形成。
若为胫骨中段骨，则需在包埋前几天预先倒入少量包埋剂于小玻璃瓶中作包埋块底衬，变硬后为1.5cm高为宜。
包埋时将胫骨中段至于瓶中央，在倒入2cm高的包埋剂。
若为胫骨上段，仅需将其锯开面贴瓶底中央包埋，倒入约3.5cm高的包埋剂即可。
A13骨组织形态计量与微损伤分析
表5男女闻体重相同的10对配对骨矿量比较男女显著性检验n均值标准差rt 均值标准差(t值) BMD下肢101．1791．104 101．196O．0780．369(P>O．5) (g／甜)全身101．150O．05410】．191O．085j．205(p)0．1) BMC下肢10987141109411640．125(P>O．05)(g)全身1027512971026493960．084(P>0．05)体重(1‘g)1072．413．98 1072．4 13．98无差异结论骨矿量可以代表60—80％骨强度，骨密度仪测量骨矿量有BMD和BMC两个指标可用，骨强度主要由体重决定，所以研究体重与BMD、BMC之间的关系作为选择应用指标的依据，经117例(男54，女 63)分析，发现BMC与体重之间呈密切正相关(r=0．611一O．846之间)，而BMD与体重之间仅有较弱相关。
经用体重标准化(BMC÷体重)及男女之间相同体重配对消除体重对BMC的影响后，发现男女之间的BMC基本上没有差异，所以BMC较BMD更能代表骨强度，如用BMC指标诊断骨质疏松比用BMD更有利，有关BMC在骨质疏松诊断实践中应用的其它问题有待进～步研究。
A13．骨组织形态计量与微损伤分析中南大学湘雅医学院附属二院代谢内分泌研究所(41001I)廖二元一、骨组织形态计量作为骨质疏松(OP)诊断和疗效评价金标准的BMD，在临床上已应用多年。
新一代的DEXA测量仪具有灵敏度高．可测量任意骨骼部位等优点，但．BMD所固有的缺陷必须克服，并急待将代谢性骨病的诊断和药物评价手段深入到更深层次。
BMD的固有缺点主要表现为：①测量结果受骨盐含量的影响，而骨盐含量并不反映骨病的病因和病理．而且受韧带钙化、骨质增生、动脉硬化等的影响；②BMD不能直接反映骨的力学性能，而骨折与否在很大程度上取决于骨的生物质量而非骨盐含量；③BMD表达的是整块骨骼的骨盐，无法了解更微小部位的病变特征。
含辅酶Q10和洛伐他汀的红曲胶囊对老年性骨质疏松大鼠腰椎骨丢失的改善作用
含辅酶Q10和洛伐他汀的红曲胶囊对老年性骨质疏松大鼠腰椎骨丢失的改善作用作者：吕思敏于琼司徒永立孙金影崔燎吴铁来源：《中国医药导报》2017年第31期[摘要]目的评价含有辅酶Q10以及洛伐他汀的红曲胶囊对老年性骨质疏松模型腰椎骨骨药理学的作用。
方法采用3月龄SPF级雌性SD大鼠45只，根据体重随机分为5组：假手术组（CON组），去卵巢组（OVX组），模型组（MOD组），己烯雌酚组（DES组）以及红曲胶囊组（RYR组），每组9只。
取材前第13、14天和第3、4天进行皮下注射7 mg/kg钙黄绿素进行骨荧光标记。
给药60 d后，取第四腰椎进行Micro CT扫描，之后制成不脱钙的骨切片，进行骨形态计量学检测。
结果与CON比较，MOD组Micro CT指标：骨体积分数（BV/TV），骨小梁厚度（Tb.Th），骨小梁数量（Tb.N），连接密度（Conn-Dens）以及骨密度（Density）均显著下降（P < 0.01），而骨小梁分离度（Tb.Sp）和结构模型指数（SMI）显著增大（P < 0.01）；形态计量学参数：骨小梁面积百分数（%Tb.Ar）和Tb.N均显著降低（P < 0.01），而Tb.Sp和破骨细胞周长百分率（%Oc.Pm），单位骨小梁面积破骨细胞数（Oc.N），以及骨形成率（BFR/BS、BFR/BV、BFR/TV）和荧光周长百分数（%L.Pm）均显著增加（P < 0.01）。
与MOD组比较，RYR组Micro CT指标：BV/TV，Tb.Th，Tb.N，Conn-Dens以及Density均显著增加（P < 0.01），而Tb.Sp和SMI均显著降低（P < 0.01）；形态计量学参数：%Tb.Ar和Tb.N均显著增加（P < 0.01），而Tb.Sp和%Oc.Pm，Oc.N以及BFR/BS、BFR/BV、BFR/TV和%L.Pm均显著下降（P < 0.01）。
骨组织形态计量学方法解析
2.5.4骨组织形态计量学方法2.5.4.1 不脱钙骨骨标本的包埋（1）包埋前单体（甲基丙烯酸甲酯）的洗脱方法①将1500ml的甲基丙烯酸甲酯倒入分液漏斗（2L）中。
②加入5% NaOH溶液500ml，充分摇匀，静置，待溶液分层后，放出下层溶液，弃去。
③重复操作“2”三次，三次的总量与单体量相当（洗脱阻滞剂）。
④加入500ml蒸馏水，充分摇匀，静置，待溶液分层后，放出下层溶液，弃去。
⑤重复操作“2”三次，三次的总量与单体量相当（洗脱NaOH）。
⑥将上述处理过的单体放入无水CaCl2（1000 ml：500g）脱水2次。
⑦滤纸过滤，收集滤液。
⑧-20℃保存备用，第二天取出看有无冰晶漂浮：无，表明无水可备用；有，则需重新脱水。
（2）胫骨上段包埋前的制备过程①暴露骨髓腔将固定液中的胫骨用低速锯锯开，暴露骨髓腔，解剖部位如下：②脱水分别通过70%乙醇2天，95%乙醇2天，100%乙醇1天，100%乙醇1天，四个脱水过程，二甲苯透明1天。
③渗透先后用浸液Ⅰ、浸液Ⅱ、浸液Ⅲ分别浸透2天。
三种浸液的配制方法如下：浸液Ⅰ甲基丙烯酸甲酯90ml，邻苯二甲酸二丁酯10ml，磁力搅拌器上搅拌3小时。
浸液Ⅱ甲基丙烯酸甲酯90ml，邻苯二甲酸二丁酯10ml，过氧化笨甲酰1.0g，磁力搅拌器上搅拌4小时。
浸液Ⅲ甲基丙烯酸甲酯90ml，邻苯二甲酸二丁酯10ml，过氧化苯甲酰2.5g，磁力搅拌器上搅拌6小时。
（3）包埋用新鲜配置的浸液Ⅲ（当日配置）倒入装有浸润好的骨头块容积约为15 ml 的小瓶中，倒入的包埋剂约，盖好瓶盖，并在瓶盖上插一注射器针头，室温过夜。
第二天把包埋瓶置入37-39℃的水育箱中聚合约48小时，直至包埋块形成。
若为胫骨中段骨，则需在包埋前几天预先倒入少量包埋剂于小玻璃瓶中作包埋块底衬，变硬后为1.5cm高为宜。
包埋时将胫骨中段至于瓶中央，在倒入2cm高的包埋剂。
若为胫骨上段，仅需将其锯开面贴瓶底中央包埋，倒入约3.5cm高的包埋剂即可。
骨形态计量学在骨质疏松研究领域的研究进展
⾻形态计量学在⾻质疏松研究领域的研究进展主⾿量⾥堕坠垄查！螋！⾄！旦箜！！鲞箜！塑⽣些！！Ｑｅ！！塑！！！塑！！！№：！⾻形态计量学在⾻质疏松研究领域的研究进展刘康史晓林⾻质疏松症，是以⾻量减少及⾻组织显微结构退变为特征的⼀种全⾝性⾻骼疾病，伴有⾻脆性增加，易于发⽣⾻折。
⾻质疏松症可分为原发性、继发性和特发性３⼤类。
其中，原发性⾻质疏松症约占⾻质疏松症的９０％，它⼜可分为两型：其⼀，为绝经后⾻质疏松症，其⼆，为⽼年性⾻质疏松症ｏ“。
⽬前，随着⼈⼝⽼龄化Ｅｔ趋明显，⾻质疏松症的发病率已位居全球常见病的第７位，由⾻质疏松所致的⾻痛和⾻折直接影响中⽼年⼈的⽣存质量⼼ｏ。
以往对⾻质疏松症的研究主要集中于⾻量，⽽对⾻质量问题的研究是⼀个新近提出的热门⽅向。
⾻组织形态计量学⽅法对⾻质疏松症的防治研究有着不可或缺的价值与意义。
１⾻形态计量学在⾻质疏松研究领域的研究价值⾻组织形态计量学（ｂｏｎｅｈｉｓｔｏｍｏｒｐｈｏｍｅｔｒｙ，简称⾻计量学）属于体视学、⽣物医学组织形态计量学中的⼀个特殊分⽀，是依据⾻组织学和⽣理学，基于体视学原理，从⼆维切⽚上推导三维结构的⼀种⽅法¨引。
该⽅法除能将形态学观察到的⾻组织结构改变，⽤定性、定量的计量⽅法求得⾻体积密度、⾻⼩梁表⾯积、⽪质⾻厚、⾻⼩梁间距、⾻⼩梁厚的平均值等，还能对类⾻质进⾏分析，求得平均类⾻质体积、平均类⾻质表⾯、平均类⾻质宽、成⾻细胞活跃表⾯、破⾻细胞活跃表⾯和平均⾻壁厚等指标，并且还能通过活体四环素双标记的⽅法，利⽤四环素能与⾻特异结合并沉积在⾻矿化前沿的特性，把时间因素标记在⾻的重建过程中，可以测定多组⾻动⼒学组织参数¨１。
在荧光显微镜下，观测⾻组织内两次标记的四环素荧光线间距离，单、双标四环素荧光⾻矿化前沿的标记率等动态变化，从⽽求得诸如⾻矿化沉积率、单标四环素表⾯、双标四环素表⾯及基⾦项⽬：浙江省科技厅重点攻关项⽬（２００６Ｃ２３０１１）作者单位：３１００５３杭州，浙江中医药⼤学附属第⼆医院通讯作者：刘康，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｋａｎ９１９８２＠１６３．ＣＯ／ＩＩ?综述?单、双标四环素表⾯⽐、矿化延迟时间、⾻再建单位时间和纠正矿化沉积率等多项⾻动⼒学指标，从⽽可获取⾻细胞、组织以及器官⽔平上的信息。
体视学在医学形态计量中的应用
特征物的形态定量特征包括度量和拓扑 特征，前者如体积、面积、长度、变异 系数和平均曲率等，后者如数目等。
参数：定量描述特征物的指标 成为参数。
错误的参数选择： 毛细血管在切片上的断面的数目定义为 毛细血管的数目； 特征物的表面积（即其界面的面积） 定义为其断面的（平均）面积； 等
九.体视框
NV=∑Q/∑V ∑Q参照空间内的粒子数 ∑ V参照空间的体积 Synapse计数
十.总结
1.体视学关键是随机抽样(包括器官,组织块或 切片,视野和测试; 各向同性)并讲求效率. 2.体视框唯一能无偏估计粒子数目和大小
3.样本含量:do more less well
边线密度BA = ∑I/ ∑A =(∏/2)(∑I/ ∑L) = (∏/2)IL
表面积密度SV＝（ 4 / ∏ ）BA ＝2IL
边线B=A×BA
实习
八.长度密度与平均厚度
适用于线型特征物 LV=2QA=2∑Q/ ∑A QA是轮廓面总数 ∑A是参照面总面积
肾小球毛细血管
国际体视学会对其的定义是：体视学是 根据材料的截面或投影来确定材料空间 结构的科学，她也包括平面图象本身的 分析和材料的三维探查。
体视学(Stereology)由Elias于1961年创立， 1963年国际体视学会成立。 1988年中国体视学会和中国生物医学体 视学会成立。
体视学实质是应用数学的分支，其主要理 论基础有概率论、数理统计、几何学和微 积分等。
均匀抽样和适当抽样间隔的前提下,每个器官待测结 构的测试不超过100-200
4.参照空间陷阱 5.正确选择参数
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Table2:Derived indice in Bone histomorphometry 中文名称 英文名称
英文缩写 单位
公式
骨小梁相对体积 Percent trabecular area BV/TV % Tb.Ar/T.AR*100
骨小梁厚度 Trabecular thickness Tb.Th μm (2000/1.199)( Tb.Ar/Tb.Pm ) 骨小梁数量 Trabecular number Tb.N #/mm (1.199/2)( Tb.Pm/T.Ar)
骨小梁分离度 Trabecular separation Tb.Sp μm (2000/1.199)(T.Ar-Tb.Ar)/Tb.Pm 荧光周长百分率 Percent labeled perimeter %L.Pm % (dL.Pm+ sL.Pm/2 )/Tb.Pm*100 矿化沉积率 Mineral appositeion rate MAR μm /d IL.WI / Intervel
骨形成率 Bone formation rate BFR/BS BFR/BV μm /d*100 %/year (dL.Pm+ sL.Pm/2)*MAR / Tb.Pm*100
(dL.Pm+ sL.Pm/2)*(MAR/100*365)/Tb.Ar*100 单位骨小梁OC 数
Osteoclast number
OC.N
#/mm 2
N.Oc/Tb.Ar
计算所得参数可分为静态和动态参数. 1)
静态参数：用来评价药物防治效果，描述骨量的多少和骨小梁的结构。
骨小梁相对体积（BV/TV ）：指骨小梁体积占骨组织体积的百分比，反映骨量的多少。
它等于骨小梁厚度与数量的乘积的1/10，也就是说骨量多少由厚度和数量共同决定。
骨小梁厚度(Tb.Th)：用于骨小梁结构形态，解释骨量变化。
其变化可影响骨量，在骨小梁一定的情况下，厚度越大，骨量越大越多。
骨小梁数量(Tb.N)：用于描述骨小梁结构形态，解释骨量变化。
其变化可影响骨量，在骨小梁厚度一定的情况下，数量越多，骨量越多。
骨小梁分离度(Th.Sp)：指骨小梁之间的平均距离，用来描述骨小梁结构形态。
分离度越大，骨小梁之间距离越大，骨的结构越不好。
2)
动态参数：动态参数包括骨形成参数和骨吸收参数，通过动态参数，可以了解骨表面矿化的速率，并解释静态
参数变化的原因。
骨形成参数：
荧光周长百分率(%L.Pm)：反映进行矿化的骨周长占骨表面总周长的百分率，也反映成骨细胞的活性。
骨形成沉积率(MAR)：指每天矿化的宽度，反应骨矿化的快慢，代表成骨细胞的活性。
骨形成率(BFR/BS)：荧光周长百分率与骨矿化沉积率的乘积，代表骨表面形成的活跃程度。
骨形成率(BFR/BV)：每年新形成的骨小梁面积占骨小梁总面积的百分率，代表骨形成和骨转换的活跃程度。
此参数越高，表示骨转换也越高。
是反映骨形成的一个重要指标。
骨吸收的参数：
破骨细胞数(Oc.N)：单位骨小梁面积上的破骨细胞数，反映骨表面破骨细胞出现的数量的多少，反映与破骨细胞有关的骨吸收的情况。
骨吸收表面（ES/BS ）：指活性吸收表面和静止吸收表面的总和，前者在吸收陷窝（Howship`s 陷窝）中含有破骨细胞，而后者仅有陷窝，没有破骨细胞。
反映骨吸收的快慢，代表破骨细胞的活性。
骨组织面积 Tissue Area T.Ar mm 2 以两线，两皮质骨内膜为边的四边形的面积 骨小梁面积 Trabecular Bone Area Tb.Ar mm 2 测量区域内所有骨小梁的总面积 骨小梁周长 Trabecular Perimeter Tb.Pm mm 测量区域内所有骨小梁的总周长 单荧光长 Single Lable Perimeter SL.Pm mm 所有骨小梁表面的单条荧光的总长度 双荧光长 Double Lable Perimeter DL.Pm mm 所有骨小梁表面的双条荧光的总长度 双荧光间距 Interlabled Width IL.Wi μm 所有双条荧光之间的平均距离 破骨细胞数量 Osteoclast Number N.Oc # 所有骨小梁表面的破骨细胞数。