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摘要
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本研究通过互补的解剖学、生物力学和结构分析，结合台式微计算机断层扫描（microCT）和高分辨率同步辐射CT（sCT）成像方法，探讨了相互连接的关节和生长板骨软骨界面。我们证明，在人类晚期骨关节炎（OA）和骨关节炎STR/Ort小鼠模型中广泛记录的骨质硬化，是在关节钙化软骨（ACC）区域扩张增强之前发生的，而该区域是载荷诱导失效最脆弱的区域。我们进一步观察到，与健康衰老的对照组相比，在预OA和OA区域，固有骨细胞陷窝的数量和大小发生了显著变化，强调了基于CT的方法对于阐明早期OA相关变化的价值。值得注意的是，我们的发现表明，过度的ACC形成是软骨内骨化紊乱的早期后果，它先于并可能驱动OA硬化、骨赘形成以及关节软骨病变。通过将数字体积相关（DVC）应用于生理条件下加载的鼠膝关节sCT图像，我们发现CBA小鼠健康亲代对照品系的关节能高效消散压缩应变，而OA倾向的STR/Ort则在软骨退化前在骨骺部位表现出高应变焦点；这表明早期的应变积累可能促进早期关节脆弱性，并随后随着年龄增长启动退行性进展。最后，我们研究了负责所有纵向骨骼生长的软骨生长板（GP）如何为关节提供机械骨骺稳定性。对矿化跨生长板GP结构（桥）的分析揭示了其动态和性二态特征，以及其受机械载荷和成骨剂调节。对接受相同生理方向载荷的sCT成像鼠膝关节进行DVC分析，确定了GP中区域异质性载荷诱导应变模式与桥位置的空间同步性；这一关系得到了有限元模拟的证实。综合这些发现，确立了生长板内桥为可调节和机械敏感的结构，它们协调局部GP应变的传递，同时通过分散压缩和剪切应变来增强骨骺稳定性，从而允许纵向生长停止。
Keyword:
Growth plate
Hyaline cartilage
Articular calcified cartilage
Bone Mechanics
Osteoarthritis
Micro-computed tomography
Synchrotron-computed tomography
