DISCUSSÃO
Em apoio da idéia de que trabecular distribuição de tensão propriedades de cancellous osso explicar a fragilidade do T12-L1 vértebras, investigamos a variação de trabecular estresse magnitude e variabilidade (bem como o de arquitetura parâmetros) no cancellous óssea ao longo da mesma coluna vertebral., Temos demonstrado que as distribuições de estresse trabecular causadas por uma compressão uniforme do tecido canceroso e os parâmetros microestruturais cancerosos estão associados ao nível da coluna vertebral humana, sendo os resultados significativos apenas para as amostras transversais. Consistente com a nossa observação preliminar , quando a média de duas amostras da mesma vértebra, o máximo de amplificação de esforço trabecular médio e mínimo de BV/TV média foram encontrados no tecido canceroso do local T12 (Tabela 1)., A amplificação mínima do esforço transverso trabecular no tecido a partir das vértebras T12 é consistente com relatos de que a maior incidência de fracturas vertebrais é observada nas vértebras T12 e L1 e sugere que o osso canceroso a partir dos locais críticos T12-L1 é inerentemente fraco em comparação com o osso canceroso de outras vértebras.quando amostras de SI E TR foram analisadas separadamente, não descobrimos, em contraste com a nossa hipótese inicial, que a estrutura óssea cancerosa a partir da localização anterior central dos corpos vertebrais era diferente entre os níveis da coluna vertebral., No entanto, descobrimos que a arquitetura do osso canceroso a partir das partes postero-laterais do corpo vertebral varia com o nível da coluna vertebral de tal forma que os valores mínimos de BV/TV e MIL3 (comprimento médio de intercepção na direção terciária) e o valor máximo de amplificação do cisalhamento correspondem ao nível T12., Porque a SI espécimes foram retirados o núcleo da anterior localização no supero-inferior a direção e a TR espécimes foram tubular de postero-lateral locais no sentido transversal, as diferenças entre o SI e TR amostras podem ser devido à anisotropia do cancellous osso ou devido à anatômica site diferenças dentro da vértebra., No entanto, os parâmetros microestruturais são independentes da orientação da amostra, indicando que o nível de dependência da coluna vertebral das microestruturas encontradas para os espécimes TR é devido à variabilidade dentro da vértebra das propriedades do tecido canceroso. Fortes relações encontradas entre a amplificação do estresse e BV/TV (Figura 5) para ambos os espécimes de SI e TR sugerem que a amplificação do estresse seguiria tendências semelhantes às do BV/TV para outras combinações de orientação do espécime e localização dentro da vértebra., Assim, suspeitamos que a amplificação do estresse na direção supero-inferior seguiria tendências semelhantes às da direção transversal para os locais postero-laterais na vértebra. Portanto, enquanto os valores de Módulo e tensões seriam diferentes entre a carga supero-inferior e transversal de um espécime a partir do mesmo local, discussões válidas sobre diferenças relativas entre as localizações de dentro-vértebra e entre-vértebras podem ser feitas., Exposição de capacidade de MIL2 para a significativa dependência do stress e propriedades de rigidez na coluna nível sugere que os processos que afetam a espessura trabecular e espaçamento secundário estruturais de direção são importantes para determinar a organização estrutural das vértebras em cada nível. A conversão da geometria trabecular de placa em barra seria um desses processos., A transição em placas semelhantes à rod tem sido notada em outras situações de alto risco de fratura , como no envelhecimento da tíbia proximal, na crista ilíaca de mulheres durante o período de transmenopausa e na crista ilíaca de mulheres com fraturas vertebrais prevalentes e continuaram a perder osso por três anos . Como a reabsorção de trabeculae em sua direção mais fina (isto é, a reabsorção na direção MIL3) pode resultar na desconexão da rede trabecular, parece uma melhor estratégia de adaptação para remover o material das direções grossas., No entanto, a redução em MIL2 poderia eventualmente reduzir a resistência da estrutura à dobra, bem como às cargas fora do eixo. Além disso, as estruturas tipo placa têm direções de buckling mais previsíveis. Mudanças na direção de espessura secundária do osso cancerígeno faria buckling da estrutura mais provável em direções que normalmente seriam evitadas., Outros estudos sobre este tópico devem focar – se em parâmetros que quantificam a geometria anisotrópica de trabeculae simples, como o índice do modelo de estrutura, que foi introduzido para quantificar como as placas-ou haste-como as trabeculae estão em um volume de osso canceroso .curiosamente, quando a razão SI-TR dos parâmetros é considerada para uma determinada vértebra, a variação da arquitetura trabecular e tensões com o nível da coluna vertebral foram tais que as propriedades do tecido canceroso se tornam mais homogêneas dentro do centro da T12-L1 do que em outras vértebras., Um estudo clínico relatou que a dispersão dos valores do CT-gray das vértebras L3-L4 pode separar as fêmeas com fracturas das que não têm fractura melhor do que a densidade mineral óssea média (DMO) . Consistente com a constatação de que as vértebras de locais mais frágeis (T12-L1) têm um tecido canceroso mais homogéneo, a variabilidade dos valores da CT (para uma dada DMO) no estudo do Dougherty foi mais baixa no grupo com fractura do que no grupo sem fractura., No entanto, junto com as descobertas recentes de que o aumento do prazo-vértebra variabilidade de cancellous tecido propriedades é associada com a diminuição toda a vértebra força , estes dados indicam, de forma consistente com os relatórios anteriores , que T12-L1 vértebras não tem menos força do que outras vértebras e ainda sugerem que os fatores mecânicos diferente uniaxial força estão envolvidos no maior fragilidade de T12-L1 vértebras.,cálculos de elementos finitos em outros estudos estimaram que o osso canceroso dos osteoporóticos era mais forte do que nos não-osteoporóticos na direcção de carga predominante para uma dada massa óssea . O aumento da homogeneidade do osso cancerígeno em T12-L1 pode dever-se a um esforço acrescido para manter a rigidez total do osso na direcção de carga predominante. Os dadores no presente estudo eram idosos e, embora não tivessem sido examinados para a osteoporose, provavelmente tinham uma massa óssea baixa em comparação com os indivíduos mais jovens., No caso de perda óssea, um esforço para manter a rigidez óssea em uma determinada direção de carga exigiria reorganização da estrutura óssea. Isto pode ter várias consequências em relação às fracturas ósseas. Manter a rigidez na direcção de carga primária (nominal) viria a um custo de redução da rigidez noutras direcções de carga e cargas de “erro” em direcções de carga não frequentes seria uma potencial fonte de fragilidade, como sugerido anteriormente . Estas cargas de erro podem incluir as cargas de flexão pouco frequentes mas grandes, particularmente aquelas associadas com a elevação de objetos pesados .,
alternativamente, uma sobreadaptação da rigidez óssea total através da homogeneização das propriedades ósseas cancerígenas pode causar um aumento da fragilidade estrutural dos níveis de T12-L1, o que reduz a sua tolerância a danos progressivos, mesmo na mesma direcção de carga. Os dados da literatura são consistentes com a ideia de que a força vertebral e a vida de fadiga (relacionadas com a tolerância a danos progressivos) são propriedades distintamente diferentes e concorrentes ., Um dano progressivo relacionadas com a falha é especialmente relevante para fracturas vertebrais em que eu) vértebras perdem uma parte de sua rigidez e resistência quando carregado além de sua final da carga, mas ainda manter substancial de rigidez e resistência quando carregado uma segunda vez, em experimentos de laboratório , ii) clínica de fracturas vertebrais parecem estar progredindo lentamente, muitas vezes, não notei até que, acidentalmente, observado em raio-x radiografia tomadas para outros fins que uma fratura ., Se o osso não é frágil, os processos biológicos podem reparar os danos causados por uma sobrecarga e retardar o desenvolvimento de uma fractura clinicamente observável, enquanto uma vértebra excessivamente rígida, forte mas também quebradiça irá rapidamente desenvolver uma fractura clínica grave se sobrecarregada. Nós propomos que a homogeneidade do material no nível intermediário (isto é, propriedades aparentes do osso canceroso) e, consequentemente, fragilidade estrutural das vértebras é um fator potencialmente importante na fragilidade espinhal.algumas limitações devem ser anotadas., Os modelos FE utilizavam propriedades homogêneas e isotrópicas de material. O módulo de elasticidade aparente calculado a partir de modelos de FE é afetado pelas distribuições de Módulo de tecido duro (elemento) determinadas pelas distribuições de nível cinza e esperado para afetar o cálculo das distribuições de estresse trabecular. No entanto, não existe actualmente um método estabelecido de conversão dos valores de gray para módulos de tecidos duros e a variabilidade dos módulos de tecidos duros depende das fórmulas utilizadas na conversão., Nossas análises sugerem que a mudança no módulo aparente devido à variabilidade do módulo apenas é pequena no osso vertebral canceroso humano quando até uma relação de terceira ordem é usada para converter os níveis de cinza ao elemento módulo . Além disso, a variação dos níveis de cinza entre as amostras foi baixa e uma dependência significativa dos parâmetros de nível cinza sobre o nível da coluna vertebral não foi observada no estudo atual. O valor do módulo de tecido rígido homogéneo não tem qualquer efeito nas conclusões porque os modelos são linearmente dimensionados com este valor., Estas são as mesmas condições utilizadas em estudos onde nossas observações que motivaram este estudo foram feitas . O uso de propriedades homogêneas é esperado para ter efeitos menores em nossos resultados, mas não afetar nossas conclusões sobre o osso canceroso.
Este estudo foi também limitado a uma investigação do tecido canceroso que foi fisicamente corado a partir de vértebras de regiões seleccionadas. Havia várias razões para fazer isso ao contrário de analisar todo um corpo vertebral ou centro. Em primeiro lugar, a nossa observação inicial e a nossa hipótese envolveram mais a qualidade dos tecidos do que a qualidade dos ossos inteiros., Em segundo lugar, não queríamos comprometer a resolução da imagem alargando o âmbito do trabalho. Embora alguns estudos tenham considerado a análise do FE baseado em µCT dos corpos vertebrais humanos, a resolução da imagem teve que ser menos do que ótima e as análises foram limitadas a algumas vértebras, provavelmente devido aos custos computacionais . Micro-CT-base de FE análises dos humanos toda corpos vertebrais suficientemente pequeno voxels (~30µm) começaram a aparecer em trabalhos mais recentes , no entanto, esses estudos são limitados a coluna vertebral níveis relativamente pequenas vértebras., Incluindo as maiores vértebras no estudo exigiria tamanhos substancialmente mais elevados de voxel em um sistema de feixe cone para manter a qualidade de imagem consistente entre amostras de diferentes níveis da coluna vertebral no trabalho atual. Com os avanços nas tecnologias de imagem, será possível estender o trabalho atual para incluir corpos vertebrais inteiros em futuros estudos. Uma terceira razão para isolar fisicamente os espécimes de ossos cancerosos foi a nossa intenção de examinar as propriedades mecânicas experimentais destes espécimes em relação ao nível da coluna vertebral. Estes estudos estão em curso.,os espécimes corados da região anterior estavam na direção supero-inferior, enquanto os espécimes corados de regiões postero-laterais estavam na direção transversal. A razão original para fazer isso foi estudar a anisotropia da força óssea cancellosa e distribuições de estresse em relação ao nível da coluna vertebral. Devido a testes mecânicos Planejados, As amostras eram cilíndricas e as direções radiais não podiam ser registradas com precisão. Isto permitiu a análise FE de cada região em uma única direção., Algumas generalizações poderiam ser feitas com base nas relações encontradas entre a microestrutura e os parâmetros FE para a carga superoinferior e transversal. No entanto, é necessária uma investigação mais aprofundada das propriedades regionais vertebrais para obter uma visão da natureza da interacção do sítio anatómico-anisotropia.
em resumo, demonstrámos que o tecido canceroso T12-L1 tem propriedades únicas que suportam a forma mais geral da nossa hipótese., Descobrimos ainda que a variação das propriedades do osso canceroso com o nível da coluna é dependente do local dentro de uma vértebra, resultando em Propriedades do tecido canceroso mais homogéneo para as vértebras T12-L1 do que outras vértebras. Em conjunto, as diferenças regionais na microestrutura trabecular e a amplificação do stress entre os níveis da vértebra podem explicar, em parte, A maior incidência de colapso vertebral nos níveis críticos T12-L1.