研究維醫沙療對不同月齡兔骨性關節炎(OA)股骨的骨質骨量變化及生物力學性能的影響。實驗選用新西蘭大白兔成熟期組16只,生長期組16只,對其右后股骨膝關節腔注射木瓜蛋白酶建OA模型,成熟期組隨機分2組:對照組(不沙療)8只,沙療組8只;生長期組隨機分2組:對照組(不沙療)8只,沙療組8只;采用CT掃描4次(建模前1 d、建模第13、27、41 d),MIMICS軟件獲取股骨模型、各骨質的骨體積和骨體積比的變化;最后進行股骨三點彎曲試驗,獲得彈性載荷和彈性撓度并計算截面慣性矩、最大彎曲正應力、彎曲彈性模量和結構剛度。實驗結果表明:①成熟期兔股骨OA建模前1d與第13d相比較,松質骨量增多而皮質骨量減少(P＜0.05);而各自相比對照組,沙療組在沙療作用下OA兔股骨松質骨量減少和皮質骨量增多(P＜0.05)。②各自相比對照組,沙療組OA兔股骨撓度和橫截面慣性矩無統計學差異(P＞0.05),而截面面積、最大彎曲正應力、最大載荷、彈性模量和結構剛度變大(P＜0.05)。本研究顯示:①維醫沙療對不同月齡兔OA股骨的各骨質骨量變化都有良性影響。②維醫沙療能改善不同月齡兔OA股骨的力學性能。
引用本文： 胡小鑫, 居來提·買提肉孜, 黃少君, 木合塔爾·克力木, 迪麗娜爾·馬合木提, 張春廣, 阿布力米提·買買提, 張銳, 艾爾西丁·阿不來提. 沙療下不同月齡兔膝骨關節炎股骨的骨質骨量及生物力學性能變化. 生物醫學工程學雜志, 2015, 32(5): 1038-1043. doi: 10.7507/1001-5515.20150184 復制
引言
骨性關節炎(osteoarthritis，OA)是一種以關節軟骨變性、退化、破壞及骨質增生為特征的慢性關節病(骨性關節炎又名退行性關節病、增生性骨關節炎等，不同名稱來源于關節病病理表現)[1]。維醫沙療是一種自然療法，對常見的慢性疾病(各種類型的關節炎、腰腿痛、頸椎病等)有顯著療效，經臨床實踐證實，有效率達90%以上。它是將人體患病部位埋入熱沙中，通過熱、磁、力的綜合作用治療疾病的一種方法[2]。因此可以肯定，沙療治療OA是多種因素在發揮著治療作用。
在骨力學研究中，非侵入性的成像技術如計算機斷層掃描術(computed tomography,CT)、核磁共振成像技術(magnetic resonance imaging,MRI)、雙能X線吸收計量儀(dual energy X-ray absorptiometry,DEXA)等可對骨組織的結構和力學性能進行較好的定量評估[3]。而三點彎曲試驗中，結構力學的主要指標最大正應力、最大載荷及斷裂撓度等主要反映骨的內在質量，不受骨尺寸大小影響[4]。本研究對生長期和成熟期兔OA實驗對象模型進行沙療，并且采用CT掃描的手段計算及分析其股骨各骨質體積和骨量變化，以三點彎曲力學實驗研究維醫沙療對不同月齡兔OA股骨生物力學性能的影響，為應用醫學等領域提供參考依據。
1 材料與方法
1.1 實驗材料
1.1.1 實驗動物及分組
成熟期組：16只6月齡、體重為(3.9±0.2) kg的雄性新西蘭大白兔；生長期組：16只3月齡、體重(3.0±0.2) kg的雄性新西蘭大白兔。以對右后股骨膝關節腔第1、5、12天注射木瓜蛋白酶的方法建立OA動物模型后[5]，成熟期組隨機分為2組：對照組(不沙療)8只，沙療組8只；生長期組隨機分為2組：對照組(不沙療)8只，沙療組8只。實驗動物由新疆醫科大學動物實驗中心提供，生產許可證號碼為SCXK(新)2003-0002，使用許可證號碼為SCXK(新)2003-0003。
1.1.2 實驗試劑及儀器
木瓜蛋白酶papain(EMK 美國Sigma公司)；ACER A1602計算機；MIMICS 10.1軟件；Siemens/Emotion 6排螺旋CT(最小斷層厚度為0.3 mm，CT圖像像素為512×512)；CMT6104萬能實驗機。
1.2 實驗方法
1.2.1 沙療方法
在新疆大學南校區建立室內沙療室，通過9盞紅外線燈加熱，使沙體溫度與吐魯番沙療場沙體在7-8月份17點至19點的溫度基本一致。每日中午12點和下午17點對生長期沙療組和成熟期沙療組OA模型對象各進行兩次30 min的埋沙治療，持續28 d。
1.2.2 CT掃描方法
在Siemens/Emotion 6排螺旋CT上，對兔子右后腿股骨進行CT掃描共4次，主要參數為：CT掃描的層厚為0.3 mm，層距為0.3 mm，CT圖像像素為512×512。第1次在建立OA模型前1天，采集正常股骨數據；第2次在建立OA模型之后且開始沙療之前(建模第13天)，采集OA模型股骨數據；第3次在沙療第14天(建模第27天)，采集沙療過程中股骨數據；第4次在沙療第28天(建模第41天)，采集沙療結束后股骨數據。
1.2.3 股骨3D模型重建方法及骨體積計算
將所有CT掃描數據分別導入MIMICS中，對新西蘭大白兔右股骨進行3D股骨模型重建[6]，如圖 1所示。根據各骨質CT值不同，通過布爾命令將股骨分割為松質骨和皮質骨，如圖 2所示，骨骼的CT值范圍定義在148~3 071 HU，松質骨為148~661 HU，皮質骨為662~3 071 HU。運用骨單元體積法計算各體積值及重要的標量參數骨體積比(也就是每個單位組織體積中的骨體積)[7]。處理得到的體積比代表骨量[8]。骨體積計算公式：體積=P2×S×N mm3，P為單元底面積單邊尺寸，S為單元切片厚度，N為骨單元數，式中的P、S、N數值從project information及相應的mask properties中讀取。
圖1
DICOM格式的數據導入MIMICS 10.01軟件以創建模型并分割出股骨組織
Figure1.
Introduction of the DICOM format data into the MIMICS 10.01 software to perform editing of the mask and splitting of the femur tissue
圖2
整體股骨、骨單元圖及各骨質分層情況
Figure2.
Graphics of the entity of femur, the osseous unit and each sclerotin
1.2.4 三點彎曲力學試驗
在CMT6104實驗機上進行三點彎曲實驗，如圖 3所示，主要參數：載荷為3 kN，加載速度為0.5 mm/min，實驗材料為棒材，試件股骨共有32個(其取樣方法為：在第4次CT掃描完成后，對所有的新西蘭大白兔右后腿進行解剖，并取出股骨進行試件標示，試件用濃度為75％的酒精浸泡，在24 h內進行力學試驗)。實驗獲得負載-撓度曲線，提取曲線中彈性最大載荷和撓度。根據材料力學相關知識推導出受力面的有關公式如下：骨的截面慣性矩：I=π(BH3-bh3)/64，最大彎曲正應力：σmax=FmaxLH/8I，骨彈性模量：E=FmaxL3/48I Δl，骨結構剛度：K=Fmax/Δl。式中假定了骨橫截面界面形狀規則，B為(斷裂處)截面外長軸，H為截面外短軸，b為截面內長軸，h為截面內短軸。 Fmax為彈性最大載荷，L為跨距的一半，I為骨的截面慣性矩，Δl為變形撓度。
圖3
三點彎曲實驗示意圖
Figure3.
Schema of three-point bending test
1.2.5 數據統計方法
采用SPSS 16.0軟件進行統計學分析。計量數據以
2 結果
2.1 CT掃描實驗結果
4次CT掃描結果應用MIMICS分析及計算，得到的各骨質體積量及骨量數據如表 1所示。
表1
CT掃描各骨質體積量及各骨質骨量(在成熟期，相比對照組，4次CT掃描結果顯示沙療組兔股骨松質骨、皮質骨和總量體積差異有統計學意義(P＜0.05)。沙療組松質骨骨量、皮質骨骨量相比對照組，第1、2次掃描差異無統計學意義(P＞0.05)，第3、4次掃描(沙療下)OA兔股骨松質骨量減少和皮質骨量增多(P＜0.05)；隨著時間增加，兩組各自第2次掃描結果與第1次比較，松質骨量變大和皮質骨量變小(P＜0.05)，對照組第2、3、4次三組間比較差異無統計學意義(P＞0.05)，而沙療組第2、3、4次三組間比較松質骨量逐漸變小和皮質骨量逐漸變大(P＜0.05)。
在生長期，相比對照組，第1、2次CT掃描兔股骨的松質骨量、皮質骨量、松質骨、皮質骨和總量體積差異無統計學意義(P＞0.05)。相比對照組，第3、4次掃描(沙療下)OA兔股骨松質骨量減少和皮質骨量增多(P＜0.05)。隨著時間增加，對照組與沙療組兔股骨皮質骨體積、總量和皮質骨量逐漸變大(P＜0.05)，第1、2、3次三組間比較，松質骨體積和松質骨量逐漸變小(P＜0.05)，第4次與第3次比較差異無統計學意義(P＞0.05)。
2.2 三點彎曲力學試驗結果
在成熟期，相比對照組，沙療組OA兔股骨(斷裂處)截面內長軸、截面內短軸減小(P＜0.05)，截面外長軸和截面外短軸差異無統計學意義(P＞0.05)，而截面面積增大(P＜0.05)；相比對照組，沙療組撓度和橫截面慣性矩差異無統計學意義(P＞0.05)，最大彎曲正應力、最大載荷、彈性模量和結構剛度變大(P＜0.05)。具體數據如表 2、表 3所示。
表2
不同月齡各組OA兔股骨截面的形態學測量(在生長期，相比對照組，沙療組OA兔股骨(斷裂處)截面外長軸、截面外短軸、截面內長軸和截面內短軸差異無統計學意義(P＞0.05)，但截面面積增大(P＜0.05)；相比對照組，沙療組撓度和橫截面慣性矩差異無統計學意義(P＞0.05)，最大彎曲正應力、最大載荷、彈性模量和結構剛度變大(P＜0.05)。具體數據如表 2、表 3所示。
表3
不同月齡各組OA兔股骨的基本力學性能(3 討論
維醫沙療中傳熱和力學環境作為重要因素，能改善血液循環，活化成骨細胞，增強骨組織的體積密度及骨微觀結構變化，從而提高骨骼強度[9]。如果骨形成與吸收的平衡被破壞，軟骨下骨也就出現結構上的改變[10]，骨組織中的骨形成與骨吸收間存在耦聯因素作用 [11]。
本實驗選擇對新西蘭大白兔注射3%木瓜蛋白酶的方法建立OA動物模型，通過CT掃描獲得對照組和沙療組股骨各骨質骨體積及骨量的變化情況，進行三點彎曲試驗，研究維醫沙療對不同月齡兔OA股骨各骨質骨量變化及生物力學性能的影響。
本實驗研究結果表明：①骨關節炎導致骨新陳代謝的負平衡(即骨吸收量大于骨形成量)。成熟期兔股骨從建模前1天到建模第13天的松質骨骨量增多，而皮質骨骨量減少，總骨量減少；此變化說明建立的OA模型破壞了關節軟骨，抑制皮質骨骨外膜的骨形成，并對皮質骨和骨總量體積起了抑制作用，此時破骨細胞的作用比成骨細胞的作用大。前期實驗研究也已經證實在形態學上患有OA的新西蘭大白兔股骨髓腔擴大，截面積變小[5]。②沙療促進了骨的代謝功能。沙療對生長期和成熟期OA兔股骨松質骨骨量減少和皮質骨骨量以及總骨量的增多起一定作用，與骨關節炎導致的骨量變化情況互相逆反關系；這表明沙療促進成骨細胞能量代謝，使成骨細胞更加活躍，加快骨材料的再吸收和乘積，沙療前14 d成骨細胞的作用比破骨細胞的作用大(即骨形成量大于骨吸收量)，沙療后14 d骨總量體積漸漸趨于收斂，表明骨形成和吸收漸漸趨于平衡。在形態學上沙療后的成熟期組OA兔股骨的骨髓腔縮小，橫截面積變大，如表 2所示；③沙療提高了成熟期和生長期組OA兔股骨的力學性能，其中皮質骨骨量的增加對力學性能的改變起到主要作用。骨的結構、分布和骨量等對力學性能起重要作用[12]。在股骨頸去松質骨的情況下，股骨頸強度僅10%小幅度下降，提示松質骨在股骨頸強度中所起作用較小，皮質骨起主要作用[13]。沙療促進了皮質骨骨量的增加，對彎曲正應力、最大載荷、彈性模量和結構剛度都有一定量化的改善。有研究表明，骨力學性能會受到外部環境的影響[14]，沙療中傳熱和力學環境作為重要的外界環境因素對動物骨骼的力學性能也有影響。
從本研究所做三點彎曲試驗來看，尚存在以下問題需要進一步完善：①股骨截面形狀簡化會對計算帶來誤差：選擇任何一種骨材料進行力學特性指標測量前，首先要計算骨的截面慣性矩，獲得該項指標的計算方法繁多，這是由于骨橫截面的形狀不規則，本研究采用了目前比較一致的觀點，是將骨(如兔股骨)橫截面看作橢圓形[15]。②保證加載點、骨的放置姿態及支點的精確位置：在試驗機上進行三點彎曲試驗時，以游標卡尺量取股骨的跨距中心點為加載點，用直角尺保證股骨軸線與加載線的正交垂直，會出現一定的人為誤差，后期進一步研究時可制作專用卡具加以避免。
4 結論
利用實驗動物作為研究對象研究維醫沙療的生物力學，不僅可避免大范圍的CT掃描對人體的傷害，而且便于進一步有限元分析時，與實驗相對照驗證。本實驗發現維醫沙療對不同月齡新西蘭大白兔OA股骨的各骨質骨量起到良性變化的影響，進而對不同月齡兔OA股骨基本力學性能都有提高。可見，沙療能改善患有骨性關節炎股骨的力學性能。
引言
骨性關節炎(osteoarthritis，OA)是一種以關節軟骨變性、退化、破壞及骨質增生為特征的慢性關節病(骨性關節炎又名退行性關節病、增生性骨關節炎等，不同名稱來源于關節病病理表現)[1]。維醫沙療是一種自然療法，對常見的慢性疾病(各種類型的關節炎、腰腿痛、頸椎病等)有顯著療效，經臨床實踐證實，有效率達90%以上。它是將人體患病部位埋入熱沙中，通過熱、磁、力的綜合作用治療疾病的一種方法[2]。因此可以肯定，沙療治療OA是多種因素在發揮著治療作用。
在骨力學研究中，非侵入性的成像技術如計算機斷層掃描術(computed tomography,CT)、核磁共振成像技術(magnetic resonance imaging,MRI)、雙能X線吸收計量儀(dual energy X-ray absorptiometry,DEXA)等可對骨組織的結構和力學性能進行較好的定量評估[3]。而三點彎曲試驗中，結構力學的主要指標最大正應力、最大載荷及斷裂撓度等主要反映骨的內在質量，不受骨尺寸大小影響[4]。本研究對生長期和成熟期兔OA實驗對象模型進行沙療，并且采用CT掃描的手段計算及分析其股骨各骨質體積和骨量變化，以三點彎曲力學實驗研究維醫沙療對不同月齡兔OA股骨生物力學性能的影響，為應用醫學等領域提供參考依據。
1 材料與方法
1.1 實驗材料
1.1.1 實驗動物及分組
成熟期組：16只6月齡、體重為(3.9±0.2) kg的雄性新西蘭大白兔；生長期組：16只3月齡、體重(3.0±0.2) kg的雄性新西蘭大白兔。以對右后股骨膝關節腔第1、5、12天注射木瓜蛋白酶的方法建立OA動物模型后[5]，成熟期組隨機分為2組：對照組(不沙療)8只，沙療組8只；生長期組隨機分為2組：對照組(不沙療)8只，沙療組8只。實驗動物由新疆醫科大學動物實驗中心提供，生產許可證號碼為SCXK(新)2003-0002，使用許可證號碼為SCXK(新)2003-0003。
1.1.2 實驗試劑及儀器
木瓜蛋白酶papain(EMK 美國Sigma公司)；ACER A1602計算機；MIMICS 10.1軟件；Siemens/Emotion 6排螺旋CT(最小斷層厚度為0.3 mm，CT圖像像素為512×512)；CMT6104萬能實驗機。
1.2 實驗方法
1.2.1 沙療方法
在新疆大學南校區建立室內沙療室，通過9盞紅外線燈加熱，使沙體溫度與吐魯番沙療場沙體在7-8月份17點至19點的溫度基本一致。每日中午12點和下午17點對生長期沙療組和成熟期沙療組OA模型對象各進行兩次30 min的埋沙治療，持續28 d。
1.2.2 CT掃描方法
在Siemens/Emotion 6排螺旋CT上，對兔子右后腿股骨進行CT掃描共4次，主要參數為：CT掃描的層厚為0.3 mm，層距為0.3 mm，CT圖像像素為512×512。第1次在建立OA模型前1天，采集正常股骨數據；第2次在建立OA模型之后且開始沙療之前(建模第13天)，采集OA模型股骨數據；第3次在沙療第14天(建模第27天)，采集沙療過程中股骨數據；第4次在沙療第28天(建模第41天)，采集沙療結束后股骨數據。
1.2.3 股骨3D模型重建方法及骨體積計算
將所有CT掃描數據分別導入MIMICS中，對新西蘭大白兔右股骨進行3D股骨模型重建[6]，如圖 1所示。根據各骨質CT值不同，通過布爾命令將股骨分割為松質骨和皮質骨，如圖 2所示，骨骼的CT值范圍定義在148~3 071 HU，松質骨為148~661 HU，皮質骨為662~3 071 HU。運用骨單元體積法計算各體積值及重要的標量參數骨體積比(也就是每個單位組織體積中的骨體積)[7]。處理得到的體積比代表骨量[8]。骨體積計算公式：體積=P2×S×N mm3，P為單元底面積單邊尺寸，S為單元切片厚度，N為骨單元數，式中的P、S、N數值從project information及相應的mask properties中讀取。
圖1
DICOM格式的數據導入MIMICS 10.01軟件以創建模型并分割出股骨組織
Figure1.
Introduction of the DICOM format data into the MIMICS 10.01 software to perform editing of the mask and splitting of the femur tissue
圖2
整體股骨、骨單元圖及各骨質分層情況
Figure2.
Graphics of the entity of femur, the osseous unit and each sclerotin
1.2.4 三點彎曲力學試驗
在CMT6104實驗機上進行三點彎曲實驗，如圖 3所示，主要參數：載荷為3 kN，加載速度為0.5 mm/min，實驗材料為棒材，試件股骨共有32個(其取樣方法為：在第4次CT掃描完成后，對所有的新西蘭大白兔右后腿進行解剖，并取出股骨進行試件標示，試件用濃度為75％的酒精浸泡，在24 h內進行力學試驗)。實驗獲得負載-撓度曲線，提取曲線中彈性最大載荷和撓度。根據材料力學相關知識推導出受力面的有關公式如下：骨的截面慣性矩：I=π(BH3-bh3)/64，最大彎曲正應力：σmax=FmaxLH/8I，骨彈性模量：E=FmaxL3/48I Δl，骨結構剛度：K=Fmax/Δl。式中假定了骨橫截面界面形狀規則，B為(斷裂處)截面外長軸，H為截面外短軸，b為截面內長軸，h為截面內短軸。 Fmax為彈性最大載荷，L為跨距的一半，I為骨的截面慣性矩，Δl為變形撓度。
圖3
三點彎曲實驗示意圖
Figure3.
Schema of three-point bending test
1.2.5 數據統計方法
采用SPSS 16.0軟件進行統計學分析。計量數據以
2 結果
2.1 CT掃描實驗結果
4次CT掃描結果應用MIMICS分析及計算，得到的各骨質體積量及骨量數據如表 1所示。
表1
CT掃描各骨質體積量及各骨質骨量(在成熟期，相比對照組，4次CT掃描結果顯示沙療組兔股骨松質骨、皮質骨和總量體積差異有統計學意義(P＜0.05)。沙療組松質骨骨量、皮質骨骨量相比對照組，第1、2次掃描差異無統計學意義(P＞0.05)，第3、4次掃描(沙療下)OA兔股骨松質骨量減少和皮質骨量增多(P＜0.05)；隨著時間增加，兩組各自第2次掃描結果與第1次比較，松質骨量變大和皮質骨量變小(P＜0.05)，對照組第2、3、4次三組間比較差異無統計學意義(P＞0.05)，而沙療組第2、3、4次三組間比較松質骨量逐漸變小和皮質骨量逐漸變大(P＜0.05)。
在生長期，相比對照組，第1、2次CT掃描兔股骨的松質骨量、皮質骨量、松質骨、皮質骨和總量體積差異無統計學意義(P＞0.05)。相比對照組，第3、4次掃描(沙療下)OA兔股骨松質骨量減少和皮質骨量增多(P＜0.05)。隨著時間增加，對照組與沙療組兔股骨皮質骨體積、總量和皮質骨量逐漸變大(P＜0.05)，第1、2、3次三組間比較，松質骨體積和松質骨量逐漸變小(P＜0.05)，第4次與第3次比較差異無統計學意義(P＞0.05)。
2.2 三點彎曲力學試驗結果
在成熟期，相比對照組，沙療組OA兔股骨(斷裂處)截面內長軸、截面內短軸減小(P＜0.05)，截面外長軸和截面外短軸差異無統計學意義(P＞0.05)，而截面面積增大(P＜0.05)；相比對照組，沙療組撓度和橫截面慣性矩差異無統計學意義(P＞0.05)，最大彎曲正應力、最大載荷、彈性模量和結構剛度變大(P＜0.05)。具體數據如表 2、表 3所示。
表2
不同月齡各組OA兔股骨截面的形態學測量(在生長期，相比對照組，沙療組OA兔股骨(斷裂處)截面外長軸、截面外短軸、截面內長軸和截面內短軸差異無統計學意義(P＞0.05)，但截面面積增大(P＜0.05)；相比對照組，沙療組撓度和橫截面慣性矩差異無統計學意義(P＞0.05)，最大彎曲正應力、最大載荷、彈性模量和結構剛度變大(P＜0.05)。具體數據如表 2、表 3所示。
表3
不同月齡各組OA兔股骨的基本力學性能(3 討論
維醫沙療中傳熱和力學環境作為重要因素，能改善血液循環，活化成骨細胞，增強骨組織的體積密度及骨微觀結構變化，從而提高骨骼強度[9]。如果骨形成與吸收的平衡被破壞，軟骨下骨也就出現結構上的改變[10]，骨組織中的骨形成與骨吸收間存在耦聯因素作用 [11]。
本實驗選擇對新西蘭大白兔注射3%木瓜蛋白酶的方法建立OA動物模型，通過CT掃描獲得對照組和沙療組股骨各骨質骨體積及骨量的變化情況，進行三點彎曲試驗，研究維醫沙療對不同月齡兔OA股骨各骨質骨量變化及生物力學性能的影響。
本實驗研究結果表明：①骨關節炎導致骨新陳代謝的負平衡(即骨吸收量大于骨形成量)。成熟期兔股骨從建模前1天到建模第13天的松質骨骨量增多，而皮質骨骨量減少，總骨量減少；此變化說明建立的OA模型破壞了關節軟骨，抑制皮質骨骨外膜的骨形成，并對皮質骨和骨總量體積起了抑制作用，此時破骨細胞的作用比成骨細胞的作用大。前期實驗研究也已經證實在形態學上患有OA的新西蘭大白兔股骨髓腔擴大，截面積變小[5]。②沙療促進了骨的代謝功能。沙療對生長期和成熟期OA兔股骨松質骨骨量減少和皮質骨骨量以及總骨量的增多起一定作用，與骨關節炎導致的骨量變化情況互相逆反關系；這表明沙療促進成骨細胞能量代謝，使成骨細胞更加活躍，加快骨材料的再吸收和乘積，沙療前14 d成骨細胞的作用比破骨細胞的作用大(即骨形成量大于骨吸收量)，沙療后14 d骨總量體積漸漸趨于收斂，表明骨形成和吸收漸漸趨于平衡。在形態學上沙療后的成熟期組OA兔股骨的骨髓腔縮小，橫截面積變大，如表 2所示；③沙療提高了成熟期和生長期組OA兔股骨的力學性能，其中皮質骨骨量的增加對力學性能的改變起到主要作用。骨的結構、分布和骨量等對力學性能起重要作用[12]。在股骨頸去松質骨的情況下，股骨頸強度僅10%小幅度下降，提示松質骨在股骨頸強度中所起作用較小，皮質骨起主要作用[13]。沙療促進了皮質骨骨量的增加，對彎曲正應力、最大載荷、彈性模量和結構剛度都有一定量化的改善。有研究表明，骨力學性能會受到外部環境的影響[14]，沙療中傳熱和力學環境作為重要的外界環境因素對動物骨骼的力學性能也有影響。
從本研究所做三點彎曲試驗來看，尚存在以下問題需要進一步完善：①股骨截面形狀簡化會對計算帶來誤差：選擇任何一種骨材料進行力學特性指標測量前，首先要計算骨的截面慣性矩，獲得該項指標的計算方法繁多，這是由于骨橫截面的形狀不規則，本研究采用了目前比較一致的觀點，是將骨(如兔股骨)橫截面看作橢圓形[15]。②保證加載點、骨的放置姿態及支點的精確位置：在試驗機上進行三點彎曲試驗時，以游標卡尺量取股骨的跨距中心點為加載點，用直角尺保證股骨軸線與加載線的正交垂直，會出現一定的人為誤差，后期進一步研究時可制作專用卡具加以避免。
4 結論
利用實驗動物作為研究對象研究維醫沙療的生物力學，不僅可避免大范圍的CT掃描對人體的傷害，而且便于進一步有限元分析時，與實驗相對照驗證。本實驗發現維醫沙療對不同月齡新西蘭大白兔OA股骨的各骨質骨量起到良性變化的影響，進而對不同月齡兔OA股骨基本力學性能都有提高。可見，沙療能改善患有骨性關節炎股骨的力學性能。
