动态压缩后神经外植体的一氧化氮生成

杰弗里·麦克亨利

机械工程与工程力学系

密歇根理工大学，2005年

摘要

半月板纤维软骨细胞已被怀疑产生一氧化氮的动态压缩响应。在半月板外植体中，压缩应变和压缩应力与一氧化氮生成之间的关系尚未被表征。这可能是真实的生理应变和压力条件可能会降低一氧化氮的生产相比，卸载状态，从而减少有害影响，一氧化氮对基质代谢的弯月面。也可能是，当与生理条件相比时，超载和卸载可能产生一氧化氮的上调。半月板中产生一氧化氮的细胞的身份也不清楚。在半月板深部发现的软骨细胞已被证明在关节软骨中产生一氧化氮，而在浅表区的成纤维细胞最近被研究。为了进一步理解这些关系，当前项目的目标是1）验证一种特殊设计的组织压缩生物反应器，其能够进行大范围的精确位移和载荷控制；2）确定应变/压力与半月板外植体的浅表和深部区域中一氧化氮生成的关系。

第一章导言

1.1半月板的功能

半月板是一种特殊的纤维软骨结构，在维持膝关节稳定性、负荷分配、关节润滑和减震方面起着至关重要的作用[1-8]。他们有一个半圆形的楔形横截面，使股骨髁的曲率适应更平坦的胫骨平台。半月板胫骨表面平坦，股骨表面凸起。它们的形状增加了胫骨平台的接触面积，从而显著降低了膝关节的接触应力。研究表明，膝关节总负荷的30%到65%通过半月板传递，减少了关节软骨和软骨下骨的压缩应力[3，9]。在膝关节的压缩负荷期间，压力被加到半月板的上表面，半月板有水平和垂直两个部分。垂直分量由胫骨平台的反作用力平衡[4]。水平力与弯月面圆周方向形成的环向应力相对[3，9]。

半月板部分切除和全切除后，由于半月板的负重能力下降，膝关节发生变化。关节间隙变窄、股骨髁间骨赘嵴形成、股骨关节面变平和骨关节炎是半月板切除膝关节的症状[1，3，4，10]。骨关节炎（OA）的特点是关节软骨的丧失，已被研究认为是由半月板切除术触发的[1，11]。半月板切除术后OA可能是股骨髁与胫骨平台接触压力增加，导致关节软骨过度训练和退变的结果。由此可见，半月板在膝关节负重功能中起着至关重要的作用。

半月板也提供了股骨和胫骨平台之间的稳定性。半圆形状和半月板附着物通过提供阻力帮助保持股骨软骨叶在正确的位置。这有助于其他韧带在关节的稳定性减少运动。每个半月板的运动受到连接半月板物质和胫骨平台的前后角韧带的限制。半月板周围的基质纤维延伸至髁间区以固定半月板。外侧半月板的半径小于内侧半月板，并沿着髁间隆起中央附着[1，12]。较大的内侧半月板更多地连接在髁间区的前部和后部。内侧深韧带和内侧浅韧带的后部也将内侧半月板固定在股骨上。外侧半月板附着较不牢固，允许半月板较大的后移位，因为胫骨在屈曲期间旋转（1, 13）。内侧半月板可以移动几毫米，而外侧半月板可以移动至少一厘米[4，12]。当膝关节弯曲时，半月板可以沿着胫骨平台轻微移动。

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半月板还用作有限的减震介质[1，8，14]并有助于润滑接头[4，15]。这些功能来自半月板的组成和组织允许液体通过细胞外基质的能力。我光滑的表面