疲労荷重にさらされた骨のマイクロダメージを評価するための蛍光光技術の開発

骨微細層を視覚化および評価するために、蛍光光学顕微鏡を使用した新しい方法が開発されました。骨の微小損傷を定量化するための蛍光光技術をBrightfieldメソッドと比較するという一般的な目的で、2つの異なる実験の結果を報告します。実験1では、36個の犬の大腿骨が、剛性の5〜43％を失うまで、4点周期的な曲げでテストされました。骨の負荷部分は、損傷の存在のために基本的なフクシンでブロックを染色しました。標準ポイントカウント技術を使用して、ブライトフィールドおよび蛍光顕微鏡下での分数損傷面積（Dm.AR = Cr.AR/B.AR、MM2/MM2）を計算しました。実験2では、疲労負荷（150,000サイクル、2 Hzおよび37度C）にさらされた内部インプラントに隣接する骨微細層がex vivoを調べました。インプラントの周りの骨は、試験前に犬の中央骨格子に配置されてから12週間治癒（適応標本）を許可したか、内骨内インプラントを囲む非癒合の骨（非適応）をシミュレートするためにすぐにロードされました。亀裂数値密度（cr.dn = cr.n/b.ar、＃/mm2）、亀裂表面密度（cr.s.dn = tt.cr.le/b.ar、mm/mm2）、および分数損傷領域は適応された試験片と非適用標本の両方の手法によって個別に計算されます。実験1と2の両方で、Brightfield法よりも蛍光技術によって大幅に多くのマイクロダメージが検出されました。また、蛍光法を使用すると、観察者内の再現性が高くなる傾向がありました。これらの結果は、Brightfield技術がマイクロダメージの蓄積を過小評価し、蛍光技術が存在するマイクロダメージの実際の量をよりよく表すことを示唆しています。結果は、蛍光法が骨マイクロダメージ評価のための正確で正確なアプローチを提供し、損傷蓄積による剛性損失の予測を改善することを示しています。

A new method using fluorescent light microscopy has been developed to visualize and evaluate bone microdamage. We report the findings of two different experiments with a common aim of comparing the fluorescent light technique to the brightfield method for quantifying microdamage in bone. In Experiment 1, 36 canine femurs were tested in four-point cyclic bending until they had lost between 5 and 43% of their stiffness. The loaded portion of the bone was stained en bloc with basic fuchsin for the presence of damage. Standard point counting techniques were used to calculate fractional damaged area (Dm.Ar = Cr.Ar/B.Ar, mm2/mm2) under brightfield and fluorescent microscopy. In Experiment 2, bone microdamage adjacent to endosseous implants, subjected to fatigue loading (150,000 cycles, 2 Hz and 37 degrees C) ex vivo was examined. The bone around the implant was either allowed to heal (adapted specimen) for 12 weeks after placement in dog mid-femoral diaphyses prior to testing or was loaded immediately to simulate non-healed bone surrounding endosseous implants (non-adapted). Crack numerical density (Cr.Dn = Cr.N/B.Ar, #/mm2), crack surface density (Cr.S.Dn = Tt.Cr.Le/B.Ar, mm/mm2) and fractional damaged area were calculated separately by both techniques in the adapted and non-adapted specimens. In both Experiments 1 and 2, significantly more microdamage was detected by the fluorescent technique than by the brightfield method. Also, there was a trend towards higher intraobserver repeatability when using the fluorescent method. These results suggest that the brightfield technique underestimates microdamage accumulation and that the fluorescent technique better represents the actual amounts of microdamage present. The results demonstrate that the fluorescent method provides an accurate and precise approach for bone microdamage evaluation, and that it improves the prediction of stiffness loss from damage accumulation.