How osteons form: A quantitative hypothesis-testing analysis of cortical pore filling and wall asymmetry
Notice bibliographique
Résumé
Osteon morphology provides valuable information about the interplay between different processes involved in bone remodelling. The correct quantitative interpretation of these morphological features is challenging due to the complexity of interactions between osteoblast behaviour, and the evolving geometry of cortical pores during pore closing. We present a combined experimental and mathematical modelling study to provide insights into bone formation mechanisms during cortical bone remodelling based on histological cross-sections of quiescent human osteons and hypothesis-testing analyses. We introduce wall thickness asymmetry as a measure of the local asymmetry of bone formation within an osteon and examine the frequency distribution of wall thickness asymmetry in cortical osteons from human iliac crest bone samples from women 16-78 years old. Our measurements show that most osteons possess some degree of asymmetry, and that the average degree of osteon asymmetry in cortical bone evolves with age. We then propose a comprehensive mathematical model of cortical pore filling that includes osteoblast secretory activity, osteoblast elimination, osteoblast embedment as osteocytes, and osteoblast crowding and redistribution along the bone surface. The mathematical model is first calibrated to symmetric osteon data, and then used to test three mechanisms of asymmetric wall formation against osteon data: (i) delays in the onset of infilling around the cement line; (ii) heterogeneous osteoblastogenesis around the bone perimeter; and (iii) heterogeneous osteoblast secretory rate around the bone perimeter. Our results suggest that wall thickness asymmetry due to off-centred Haversian pores within osteons, and that nonuniform lamellar thicknesses within osteons are important morphological features that can indicate the prevalence of specific asymmetry-generating mechanisms. This has significant implications for the study of disruptions of bone formation as it could indicate what biological bone formation processes may become disrupted with age or disease.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,010 | 0,034 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,003 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».