对樊粤光教授补肾法治疗骨质疏松骨折的学术思想传承与发扬：
骨质疏松是一种以骨量减少、骨小梁结构以及数量改变，并伴随微损伤、微骨折发生可能性为特征的代谢紊乱性疾病。目前，骨质疏松症成为具有全球影响性的危害人类健康的骨骼疾病。骨质疏松症在全球范围内有着接近2亿的患者，且呈现不断增加的趋势，而骨质疏松症的发病率位列常见疾病的第6位[14]。骨质疏松在亚洲人与白人中尤其普遍，随着医疗水平的进步，人口寿命的相对延长，骨质疏松症在发达国家发生的更加常见。随着我国人口老龄化的进一步加重，骨质疏松患者在不断地增加。
骨质疏松症最严重的危害是骨折的发生。骨质疏松因骨强度、骨质量和骨密度降低，在跌倒或者受到轻微暴力时就可以发生脆性骨折，好发于股骨近端（髋部）、脊椎、桡骨远端和肱骨近端。据统计，全球每3秒钟就发生一次骨质疏松性骨折，大于50岁的人群中，其中约1/3的女性和1/5的男性将会发生一次疏松性骨折[15]。股骨近端骨折是其中社会危害和预后最严重的骨折。骨质疏松性骨折危害性大，治疗棘手，致残率和死亡率高，并且再次发生骨折的风险大。因此，对骨质疏松症和骨质疏松性骨折防治具有非常重要的社会价值与临床意义，也一直是国内外研究的热点和难点。
1、病因病机
在中医学中，“肾主骨生髓”为理论基础，肾虚精亏成为女子绝经后骨质疏松症的主要病因病机。明代医家张璐认为“腰肢萎弱，腰膝酸软，这总属肾虚”，这正与女子绝经后骨质疏松症的临床表现相符合。根据中医天癸理论，肾精盈亏对女子生理功能的调节起到主导作用。绝经期属天癸绝阶段，肾精亏损，骨髓缺少生化之源，骨骼濡养不足，导致骨质疏松。现代研究者认为肾精亏虚是女子绝经后骨质疏松症的主要原因[16]，而且现代研究还证实肾精亏虚患者其体内神经内分泌系统的功能发生明显改变，尤其是下丘脑及垂体所导致的生理功能改变[17]。而肾虚症可分为肾阳虚和肾阴虚两种。中医根据辨证论治，认为肾精亏虚应该用滋补肝肾、强筋健骨法进行治疗，并在临床上取得良好疗效，在动物模型上也得到有效验证。
2、补肾法的临床运用与实验研究
中医学认为“肾主骨”、“生髓”、“肾藏精”，精生髓，髓养骨，骨生髓，聚髓为脑。《素问·五藏生成篇》日“肾之合骨也”，指出骨的生成，发育，强弱，盛衰均与肾有密切关系。肾气固秘、肾精充盈，则能充养骨髓。骨髓充盈，则骨骼坚固。若肾气亏虚，肾精不足，肾不能主骨肾失濡养，则骨骼脆弱。临床上产生腰痛、背痛，甚至全身骨骼疼痛、腰膝酸软、乏力，甚至发生骨折。补肾法是中医临床上常用的治疗方法，在中医理论中占有重要地位。从几千年的临床实践中也肯定了其“强骨”、“生髓”的强大治疗作用。但“补肾”之“补”的机理目前还不清楚，它的作用非常广泛，对于中胚层来源组织骨，软骨，肌等的损伤均具有明显的促进修复作用
在骨与关节疾病的研究中发现，形成骨与关节的细胞系是在胚胎间充质干细胞群所营造的胚基基础上生长、发育而成的，当肢体发育趋于终结时，这些源于胚胎间充质并分化成熟的细胞系，参与各自器官组织的改建和塑建过程。同时，部分来源于胚胎间充质的干细胞仍保留多方向、多功能的分化性质，存在于骨髓、骨膜、血管周、疏松结缔组织等“储存池”中，充当组织损伤后修复的重要角色。
对照补肾法的作用途径和干细胞的主要生理作用，可以发现：补肾之法对中胚层来源组织的广泛促修复作用与生理上间充质细胞源性细胞的正常生理分化相类似。只有把补肾法同间充质细胞源性细胞联系起来才能更好地解释为什么补肾之法能够对几乎所有中胚层来源的组织细胞有如此广泛的促修复作用[18]。
樊粤光教授通过实验研究发现：补肾中药中有代表性的五种中药—淫羊藿、巴戟天、杜仲、补骨脂、肉从蓉。淫羊藿有温肾壮阳，强筋骨，驱风湿的作用，用于治疗肢体麻木拘挛等，是临床上治疗老年人退行性骨关节炎的常用药物。巴戟天为茜草科植物巴戟天的根，具有补肾阳、强筋骨、祛风湿之功效。补骨脂，性大温，味苦辛，归脾、肾经，具有补肾壮阳、固精缩尿、温脾止泻的功效。杜仲，性温，味甘微辛，人肝肾经，《神农本草经》列为上品，谓其“主治腰膝痛，补中，益精气，坚筋骨，除阴下痒湿，小便余沥。久服，轻身耐老”。肉从蓉，性温，味甘、咸，归肾、大肠经。为补肾壮阳、润肠通便之要药，始载于《神农本草经》，列为上品。有补肾阳、益精血、润肠、通便之功效。主治阳痰、不孕，腰膝酸软、筋骨无力，肠燥便秘等，是临床常用中药之一，有沙漠“人参”的美誉。《本草汇言》“肉从蓉，养命门，滋肾气，补精血之药也”。《本草经疏》“滋肾补精血之要药，久服则肥健而轻身”。《玉揪药解》“肉从蓉，暖腰膝，滋肾肝精血，润肠胃结燥，悦色延年”
樊教授认为：淫羊藿、巴戟天、杜仲、补骨脂、肉从蓉共属于中药学中补虚药的补阳药。以辛、甘、温为主要性味。功效中主要强调了补肾阳，益精血，强筋骨。在药理上它们共同的特点是能明显增强人体的各种抗性，如抗疲劳、抗心率失常、抗缺氧、抗应急等。补肾法在临床上被广泛应用于骨折，骨性关节炎等损伤性疾病。它对中胚层来源组织的广泛促修复作用与生理上的正常生理分化相类似。只有把补肾法同BMSCs联系起来才能解释为什么补肾之法能够对几乎所有中胚层来源的组织细胞有如此广泛的促修复作用，探讨它们对BMSCs增殖和分化的影响，发挥中医药的优势。
补肾中药对具有明显的促进增殖的作用。其作用机理有两种可能，一是通过补肾药物的化学成分直接促进的增殖。二是通过形成的次生代谢激素来间接起作用。五种骨科临床常用的补肾中药—淫羊藿、巴戟天、杜仲、补骨脂、肉从蓉均对的增殖起到了一定的促进作用。因为五种补肾中药的药效成分不可能都相同，所以这一点可以说明，补肾中药起补肾作用的机理主要是通过对机体整体的调节而产生的内源性的代谢激素而发挥作用[18]。
3、传承与创新-骨质疏松肾虚型骨折应力机制研究
预防和干预骨折断裂的产生和发展，是骨质疏松研究最重要也是最终的目的。骨质疏松症可分为原发性和继发性两种，以原发性居多。其发生原因跟年龄、雌性激素、饮食以及生活环境等因素相关。近十几年来，很多学者从整体组织细胞、分子水平和激素水平对骨质疏松症做了大量研究。然而，骨质疏松骨折同样是一种生物材料的力学改变过程，单纯的病理生理研究并不能确切解释和替代生物力学机制的变化与影响。因此，除了组织学及代谢学等方面的观察，更需要是从生物力学角度去对骨质疏松骨折的应力改变机制进行深入分析和研究。
补肾法是否通过对骨微观结构的干预在骨质疏松骨折力学防治机制上发挥重要作用，具体作用机理是什么，目前缺少直接证据及报道。由于骨质疏松骨折存在微骨折裂纹扩展到骨折断裂完整的动态进程及断裂力学机制演进，基于传统影像扫描、组织学观察等静态观测手段结合生物力学实验的研究并不能真实和直接反映干预措施在其中的力学作用机制和原理。受研究理论和实验方法的限制，骨质疏松骨折防治的断裂力学机制研究进展缓慢，极大地限制了补肾法等干预手段对骨质疏松骨折防治机制研究的进一步深入和效果提升。因此，随着科技的发展，引入新的研究理论和实验方法势在必行。
骨密度是目前骨质疏松症临床诊断的主要指标。骨密度反映的是骨矿物质含量的整体数值，而骨小梁结构是决定骨质量的决定因素[19，20]。目前对于骨质疏松症脆性骨折发生机制的研究，更多的集中于骨本身的骨密度、骨质量和骨强度；认为骨密度的下降、骨小梁结构的变化导致骨微结构的变化，继而出现骨微损伤、微骨折，乃至明显断裂骨折[21，22]。林梓凌等[23]通过有限元模型与临床验证，认为骨密度与髋部骨质疏松骨折应力机制密切相关。徐浩煌[24]通过研究也指出区域骨密度差异是骨质疏松骨折发生部位的重要影响因素。
为了更好的预测骨质疏松性骨折的发生，科学家们提出了骨强度的概念，即骨强度（或骨量）等于骨密度加上骨质量，骨密度反映的是骨矿物质含量的整体数值，而骨小梁结构是决定骨质量的决定因素。目前，认为骨强度越低越容易发生骨折，而骨小梁的损伤和修复是骨更新和适应外界力学环境变化的重要环节，因此研究的重点从以往的骨密度与骨折的相关性研究转移至骨质量和骨强度上。同时提出，骨密度、骨小梁及骨微结构与骨所受应力应变机制密切相关[23]。随着国内外学者对骨质疏松性骨小梁损伤应力逐渐深入研究，对骨质疏松骨折应力、应变机制的研究越来越重视。
骨骼是一种生物固体材料，骨折断裂机制研究同样属于固体力学的范畴。因此，裂纹扩展及材料断裂力学是骨质疏松骨折断裂机制研究必不可少的重要组成部分。骨质疏松症使骨的脆性增加，大大增加骨折的发生率。经研究发现，骨质疏松的骨小梁裂纹扩展演变过程大致为：骨小梁排列稀疏及应力减少等损伤积累阶段，骨小梁中的板层骨及胶原纤维变形，横向纤维方向改变，骨小梁之间交接处萌生初始裂纹，粘合线分离，疲劳负荷的继续加载，裂纹扩展、增宽，主裂纹形成，板层骨粘合线广泛分离。也有学者把脆性骨折过程概括为：骨小梁微损伤—骨小梁微骨折—裂纹扩展—骨折断裂。而骨微损伤主要包括线性微破裂和弥散性微损伤两种类型，其中以线性微破裂最为常见[25]。主要指骨横断面上轮廓锐利、50～100μ的细小破裂[26]。微骨折是指骨小梁出现轻微的断裂，程度较轻，断裂范围不大，常规检查方式不具有敏感性。因此，裂纹扩展是骨微损伤、微骨折发展到整体断裂骨折的关键进程。
有限元法（Finite Element Method，FEM)，是一种在20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学和计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。在生物力学领域，有限元分析是仿真人体结构力学功能的有效实验手段，通过建立人体有限元模型，赋予模型材料力学性质并合理模拟在体条件，可以有效地对人体结构的应力/应变、模态分析、外部冲击响应疲劳等进行分析。由于有限元方法具有传统组织学及生物力学实验不能比拟的优势，极大的便利和促进了股骨近端骨折力学机制研究的发展。然而，目前运用的有限元研究法，对骨折发生机制的分析主要通过计算骨质受力分布（Von Mises等效应力），结合骨折失效的准则，但判断的依据仅限于骨折失效的起始点[27]。不能完全反映骨折断裂实际情况。由于研究技术的限制，只能建立的完整的股骨模型，研究结果也只能反映大体的应力集中，所以详细准确的应力分布不确切，也不能研究和反映骨折断裂的动态过程及应力机制。
连续断裂力学(continuum damage mechanics, CDM)是基于现代连续介质力学的理论，可直接分析构件的受力和破坏过程，是工程力学领域关注的热点[28]。连续断裂力学理论引入损伤变量很好地解决了传统有限元分析损伤过程中裂纹不连续问题。鉴于断裂力学有限元分析的实验方法能多维角度完整观察和检测到股骨近端骨折断裂的整个过程，动态记录与分析各项力学参数的变化与结果，引入及应用将为骨科生物力学研究，特别是骨质疏松骨折断裂力学机制的研究带来新的思路、更深入的研究领域及更完善解决途径。
通过建立基于断裂力学的鼠股骨近端骨质疏松骨折有限元模型，研究骨质疏松防治过程中不同时间节点大鼠股骨近端裂纹扩展的相关参数及力学机制变化规律，分析补肾法干预对裂纹扩展进程的影响并讨论其力学机制，可为更深入的探讨和揭示骨质疏松骨折的断裂与干预力学机制、优化防治方案与评估断裂风险研究提供实验基础，指导临床治疗，提高骨质疏松防治疗效。
通过主持完成课题“骨密度对老年髋部骨折部位影响的有限元分析”，证实了有限元模型能反映真实的骨密度，并且相对低骨密度的股骨转子间区域或股骨颈区域更容易发生对应部位类型的髋部骨折，为本研究提供了实验基础及有限元分析参考。
主持的国自然课题“基于断裂力学探讨补肾法影响大鼠股骨近端骨质疏松性骨折裂纹扩展机制的有限元研究”衍生的研究结果：
①模拟股骨中立位0°、内旋30°、外旋30°、内收30°跌倒状态的骨折发生行为，结果发现股骨内收模型最早发生股骨颈断裂失效，外旋模型最迟；4种模型的应力集中及骨质断裂均最早出现在股骨颈外上侧，内下侧继而出现裂纹并与之相融合，形成Garden II型骨折；股骨颈骨折Linton角以内收模型最小，外旋模型其次，中立位模型与内旋模型无统计学差异；股骨颈外上侧为压力侧，内下侧为张力侧；除内收模型，其余模型的股骨颈内下侧可出现压力向张力转换的应力分布。提示不同侧方跌倒角度在时间和空间上会影响股骨颈骨折裂纹扩展行为。（如下图）
②探讨松质骨在骨折裂纹扩展中的作用，结果发现①实心模型的起始裂纹在股骨颈后外侧，空心模型与仿真模型则起始于股骨颈内下方，仿真模型的起始裂纹小于实心模型、空心模型。②3种模型皮质骨断裂时的最大应力均分布在股骨颈后外侧，空心模型与仿真模型的应力分布较实心模型更广泛分布于转子间区域。③实心模型起始裂纹靠近最大应力区的中央，而空心模型与仿真模型的起始裂纹位于最大应力区的边缘，靠近股骨颈的内下方。④3种骨折模型均发生了嵌插，其中实心模型的骨折线较单一且平整，空心模型与仿真模型的骨折线较粗糙，并延伸至转子间，且骨折成角较实心模型大。⑤各模型在断裂时刻的应力最大，后下降，最大值见于实心模型，仿真模型的最大应力下降趋势最平缓及压力与张力侧的波动最对称。以上表明在抵抗骨折裂纹扩展中松质骨与皮质骨可能起协同作用。（如下图）
③研究转子间皮质骨厚度对骨折的影响，结果发现随着转子间皮质厚度降低，股骨颈的最大应力范围逐渐缩小并向转子间区域转移，模型越早发生皮质断裂，断裂所需的最大应力越小，骨折线逐渐由股骨颈下移至转子间。以上结果表明股骨转子间皮质骨厚度是影响髋部骨折类型的重要因素。（如下图）
