In Vivo Experimental Platform Evaluating Synchronously 3D Bone Growth, (re)modeling, Microdamage and Mechanical Properties

Links

URL: https://publications.polymtl.ca/54398/

Abstract (English)

Osteoporosis is a major metabolic disorder that affects millions of people across the globe. The elderly female population is especially prone to compromised bone quality because of menopause. Bisphosphonates, one of the common treatments for osteoporosis and osteopenia, can increase bone mineral density by inhibiting bone resorption. However, the resorption inhibition might reduce the effectiveness of microdamage repairs, leading to hindered skeletal integrity. To overcome this therapeutical limit, it is essential to better understand the interplay between the key mechanisms related to the bone microdamage accumulation and repair. Animal forelimb loading models have been developed to study microdamage in cortical bone. Ovariectomized rodent models have also been extensively used to represent post-menopausal bone loss. Combining these two preclinical models with concurrent evaluation of bone microdamage, remodeling, and mechanical properties would provide fundamental knowledge for optimization of osteoporosis and osteopenia treatments.

Peak bone mass achieved at early adulthood influences bone quality later in life. Optimized bone development during childhood and puberty contributes to improved peak bone mass. Physical exercises are one of the most critical factors that can affect young bone growth: moderate training can improve bone development, whereas excessive exercises might alter the growth process. Preclinical animal models have been used in the literature to better understand the effects of different exercise levels on bone growth. However, the conventional method for bone growth evaluation is based on histology and thus requires animal sacrifices, which makes it impossible to follow up the bone growth rate of a given animal across time. In comparison, the in vivo micro-CT imaging allows for non-destructive evaluation of bone microstructure in a three-dimensional (3D) manner. This approach shows great potential for in vivo bone growth measurement by applying the registration algorithms on the images acquired at different time.

Taken together, the general objective of the present dissertation was to develop an experimental platform which enables simultaneous quantification of bone growth, (re)modeling, microdamage and mechanical properties in laboratory rats undergoing in vivo microdamage-inducing mechanical loading. Four specific objectives were set to achieve this general objective. Firstly, an in vivo micro-CT-based method was developed for the quantification of longitudinal bone growth, then validated against the conventional histology-based method. Secondly, an in vivo micro-CT-based method for bone (re)modeling evaluation was adapted and applied in a retrospective data analysis study. Furthermore, several preliminary experiments were performed to consistently create and further quantify “sub-fracture” type of microdamage in rat forelimbs. In the end, a preclinical microdamage model was carried out and analyzed by combining the methodologies developed and adapted in the previous specific objectives.

For the first specific objective, both micro-CT-based and histology-based methods were applied on the same cohort of rapidly growing rats (35, 49, and 63 days old) to evaluate the longitudinal bone growth rate of their proximal tibia. The rats were scanned twice on their right hindlimb by micro-CT with a five-day interval, and they were given calcein injections in a three-day interval. The micro-CT-based method used a growth distance measured by the 3D-registered time-lapse scans, and then divided by the five-day scan interval. The histology-based method performed a two-dimensional (2D) growth distance measurement between the consecutive calcein fluorescent bands on the microscopic images, with this distance divided by the three-day injection gap. The micro-CT-based method was self-validated in terms of the accuracy and precision of the 3D image registration algorithms, and the repeatability of the 2D distance measurement has been evaluated for the histology-based method. Both methods showed great reproducibility, and the overall precision error was slightly better for the micro-CT-based method (2.50%) compared to the histology-based method (2.84%). The results from both methods were also compared directly for each measured rat, showing relative errors less than 2.5% and a significantly positive Pearson’s correlation of 0.998 (p < 0.0001). Based on these validation results, the micro-CT-based method could replace the histology-based method for bone growth quantification, especially with longitudinal animal studies requiring repeated in vivo scans.

For the second specific objective, an in vivo micro-CT-based method was adapted and applied to evaluate 3D bone (re)modeling rates and bone growth in rat long bone. To do so, micro-CT data from a previous study was retrospectively analyzed across time. The data originated from young rats of 28-77 days old, which had received different levels of in vivo compressive mechanical loading (low, medium, or high impact) 5 days per week for a total of 7 weeks. The (re)modeling parameters included bone volume ratios, bone surface ratios, 3D rates of bone thickness, and 3D rates of normalized bone volume. These parameters were evaluated for the bone formation and resorption, at the endosteum (the internal surface) and the periosteum (the external surface) of the bone diaphysis. The proximal and total bone growth as well as the thickness of the distal and proximal growth plates were also measured using the micro-CT images. The results revealed that high impact loading can inhibit proximal tibial growth while promoting the total bone growth. On the other hand, high impact rats showed thicker growth plates than the other rats in general. Based on these observations, it was hypothesized that the growth inhibition caused by high impact loading might lead to osteochondrosis (or growth anomaly) and catch-up growth. The growth alteration effects might be different at distal and proximal growth plates as they generally have different cross-sectional areas and volumes, leading to potentially different strain levels while supporting the same compressive forces. Furthermore, the impact loading was responsible for the increase of cortical bone (re)modeling rates before and after the period of peak proximal bone growth, which could be explained by the transitions from modeling to remodeling as the predominant activity towards the end of puberty. Lastly, it was confirmed that the endosteum is more mechanically responsive than the periosteum in rat tibia, as observed by comparing each remodeling parameter between these two sites.

For the third specific objective,several preliminary experiments were performed to adapt and apply a contrast-enhanced micro-CT-based method using BaSO₄ staining, which allows evaluating 3D microdamage accumulation in rat cortical bone. Firstly, a loading protocol was developed to perform in vivo cyclic compressive mechanical loading (physiological frequency of 2 Hz) on rat forelimbs using a “Mach-1” micro-loading device. Then, the fracture point was determined for the forelimbs from 20 in vivo loaded rats, in terms of cumulative actuator displacement (1.0391 mm on average), considered as a predictor for the fracture point. The majority of the rats did not encounter a fracture within 0.60 mm of the cumulative actuator displacement. Therefore, mechanical loading with a stopping point at 0.60 mm was considered relevant to produce microdamage while avoiding bone fractures. The contrast-enhanced micro-CT imaging for bone microdamage quantification was optimized on test samples of 15 sacrificed rats, in terms of the staining procedure as well as some micro-CT scan settings. Subsequently, two loading levels of the "sub-fracture" type were tested: 0.56 mm of displacement, equivalent to 54% of the fracture point; or 0.60 mm displacement, equivalent to 58% of the fracture point. The loading outputs and microdamage accumulation in rat forelimbs were analyzed, and the higher level (58% of the fracture point) was chosen for the following in vivo experiments based on a better consistency of the cumulative actuator displacement. Lastly, the effects of BaSO₄ staining on bone mechanical properties were investigated to verify if the same bone samples can be reused for the evaluation of mechanical properties after the staining procedure. Results showed that none of the mechanical properties was altered, except for the ultimate stress of the radius. These different preliminary experiments led to the development of an evaluation method of cortical bone microdamage in 3D using BaSO₄ contrast-enhanced micro-CT imaging.

For the fourth and last specific objective, a concurrent evaluation of bone microdamage, (re)modeling, and mechanical properties was conducted in healthy, ovariectomized, and zoledronate-treated adult rats. All the rats firstly received one single session of mechanical loading on their right forelimb to generate in vivo microdamage. They were then sacrificed for microdamage quantification using BaSO₄ contrast-enhanced micro-CT imaging, and for mechanical testing using three-point-bending, either 5 days or 15 days post-loading, to study two periods of damage repair. Along the treatments, the rats received in vivo micro-CT scans to follow the changes of microstructure and (re)modeling rates on a weekly basis. Results showed that the zoledronate treatment can reduce cortical microdamage accumulation in ovariectomized rats, which might be explained by the enhancement of several bone structural properties such as ultimate force, yield force, cortical bone area and volume. The rats showed increased bone formation volume and surface after the generation of microdamage, especially for the normal and the ovariectomized rats. Woven bone formation has also been observed in loaded ulnae, which was most significant in ovariectomized rats. Although all the rats showed strong correlations between periosteal bone formation and microdamage accumulation, the correlation levels were lower for the zoledronate-treated rats, potentially caused by their lower levels of microdamage. In summary, the zoledronate was shown to be beneficial to improve the osteopenic conditions of cortical bone in rats. The in vivo experimental platform has been successfully applied for 3D evaluation of several key mechanisms related to the bone microdamage accumulation and repair.

There are several limitations regarding the experimental approaches utilized in the present dissertation. Firstly, the laboratory rats may not be the best animal models to study human osteoporosis (or osteopenia) due to the lack of Haversian systems, which are essential for intracortical remodeling. However, the application of external mechanical loading is able to initiate such remodeling in rat bones, which circumvents this experimental limitation. Besides, the evaluation of bone growth and microdamage was focused on the long bones of rat hindlimbs and forelimbs, hence the results obtained could be limited to these bones. Other bony sites, such as femora and vertebrae that are also frequently osteoporotic (or osteopenic), could be explored in future studies to confirm the results from this dissertation. Furthermore, the evaluation methods were primarily based on in vivo micro-CT imaging, for which there are always compromises to be frequently reached between radiation dose and image quality. In connection with the in vivo nature of the longitudinal imaging, the repeated anesthesia and immobilization might bring health issues on tested animals. Although the micro-CT-based evaluation of bone growth, (re)modeling, and microdamage are performed non-destructively in 3D, the levels of detail are still inferior to the conventional histology-based methods. Further studies could focus on improving the micro-CT image quality using learning-based algorithms with highly automated image processing pipelines. Lastly, the bone mechanical properties were only examined using the three-point-bending test, which is destructive to the samples. Future studies could explore the possibilities of in vivo mechanical testing using the nano-indentation devices, which also have disadvantages in terms of the local nature of the measurements, the sample size limit, and the complexity of interpreting the data.

Despite these limitations, this dissertation offers notable advancements in both methodology and scientific knowledge. An in vivo micro-CT-based method was developed and validated for quantification of longitudinal bone growth, which can be especially useful to track the growth profiles in longitudinal animal studies. By applying the weekly micro-CT-based evaluation in a pubertal rat model undergoing mechanical loading, this study was the first in the literature to illustrate the evolution of bone growth and (re)modeling across the entire rat puberty. Moreover, two of the commonly used rat models, one for the microdamage studies, and another for the osteoporosis and osteopenia studies, were adapted and combined to investigate the microdamage accumulation in cortical bone of ovariectomized rats. The in vivo experimental platform was successfully utilized for the concurrent evaluation of bone microdamage, (re)modeling, and mechanical properties. The results provide relevant knowledge for clinical management of bone loss using zoledronate. The developed in vivo experimental platform shows great potential for future preclinical studies on bone metabolism and pathologies

Abstract (French)

L'ostéoporose est un trouble métabolique majeur qui affecte des millions de personnes à travers le monde. La population féminine âgée est particulièrement sujette à une qualité osseuse compromise en raison de la ménopause. Les bisphosphonates, l'un des traitements courants de l'ostéoporose et de l’ostéopénie, peuvent augmenter la densité minérale osseuse en inhibant la résorption osseuse. Cependant, l'inhibition de la résorption pourrait réduire l'efficacité des réparations de microdommages, conduisant à une intégrité squelettique entravée. Pour surmonter cette limite thérapeutique, il est essentiel de mieux comprendre l'interaction entre les mécanismes clés reliés à l'accumulation et la réparation des microdommages osseux. Des modèles animaux de chargement des membres antérieurs ont été développés pour étudier les microdommages dans l'os cortical. Des modèles de rongeurs ovariectomisés ont également été largement utilisés pour représenter la perte osseuse post-ménopausique. La combinaison de ces deux modèles précliniques avec une évaluation simultanée des microdommages osseux, du remodelage et des propriétés mécaniques fournirait des connaissances fondamentales pour l'optimisation des traitements de l'ostéoporose et de l’ostéopénie.

Le pic de masse osseuse atteint au début de l'âge adulte influence la qualité osseuse plus tard dans la vie. Un développement osseux optimisé pendant l'enfance et la puberté contribue à l'amélioration du pic de masse osseuse. Les exercices physiques sont l'un des facteurs critiques pouvant affecter la croissance des os : des entraînements modérés peuvent améliorer le développement osseux, tandis que des exercices excessifs peuvent altérer le processus de croissance. Des modèles animaux précliniques ont été utilisés dans la littérature pour mieux comprendre les effets de différents niveaux d'exercice sur la croissance osseuse. Cependant, la méthode conventionnelle pour l'évaluation de la croissance osseuse est basée sur l'histologie et nécessite donc des sacrifices d'animaux, ce qui rend impossible le suivi du taux de croissance osseuse d’un animal donné dans le temps. En comparaison, l'imagerie micro-CT in vivo permet une évaluation non destructive de la microstructure osseuse de manière tridimensionnelle (3D). Cette approche offre un grand potentiel pour la mesure de la croissance osseuse in vivo en appliquant les algorithmes de recalage sur les images acquises à différents moments.

En combinant ces informations, l'objectif général de la présente thèse était de développer une plateforme expérimentale qui permet la quantification simultanée de la croissance osseuse, du (re)modelage, des microdommages et des propriétés mécaniques chez les rats de laboratoire soumis à un chargement mécanique in vivo engendrant du microdommage. Quatre objectifs spécifiques ont été établis afin de progresser étape par étape vers cet objectif général. Tout d'abord, une méthode in vivo basée sur le micro-CT a été développée pour la quantification de la croissance osseuse longitudinale, puis validée par rapport à la méthode conventionnelle basée sur l'histologie. Deuxièmement, une méthode in vivo basée sur le micro-CT pour l'évaluation du (re)modelage osseux a été adaptée et appliquée dans une étude rétrospective d'analyse de données. En outre, plusieurs expériences préliminaires ont été réalisées pour créer et quantifier les microdommages de type « sous-fracture » de manière consistante dans les membres antérieurs du rat. Pour finir, un modèle préclinique de microdommages a été réalisé et analysé en combinant les méthodologies développées et adaptées dans les objectifs spécifiques précédents.

Pour le premier objectif spécifique, des méthodes basées sur le micro-CT et sur l'histologie ont été appliquées sur la même cohorte de rats en croissance rapide (âgés de 35, 49 et 63 jours) pour évaluer le taux de croissance osseuse longitudinale de leur tibia proximal. Les rats ont été scannés deux fois sur leur membre postérieur droit par micro-CT avec un intervalle de cinq jours, et ils ont reçu des injections de calcéine dans un intervalle de trois jours. La méthode basée sur le micro-CT a utilisé la mesure de la distance de croissance à l'aide des scans recalés en 3D, par la suite divisée par l'intervalle de scan de cinq jours. La méthode basée sur l'histologie a utilisé une mesure de distance de croissance bidimensionnelle (2D) entre les bandes fluorescentes de calcéine consécutives sur les images microscopiques, avec cette distance divisée par l'intervalle d'injection de trois jours. La méthode basée sur le micro-CT a été validée en termes d'exactitude et de précision des algorithmes de recalage d'images 3D, et la répétabilité de la mesure de distance 2D a été évaluée pour la méthode basée sur l'histologie. Les deux méthodes ont montré une grande reproductibilité et l'erreur de précision globale était légèrement meilleure pour la méthode basée sur le micro-CT (2,50 %) par rapport à la méthode basée sur l'histologie (2,84 %). Les résultats des deux méthodes ont également été comparés directement pour chaque rat mesuré, montrant des erreurs relatives inférieures à 2,5 % et une corrélation de Pearson significativement positive de 0,998 (p < 0,0001). Selon ces résultats de validation, la méthode basée sur le micro-CT pourrait remplacer la méthode basée sur l'histologie pour la quantification de la croissance osseuse, en particulier avec des études animales longitudinales nécessitant des analyses in vivo répétées.

Pour le deuxième objectif spécifique, une méthode basée sur le micro-CT in vivo a été adaptée et appliquée pour évaluer le (re)modelage osseux et la croissance osseuse 3D dans l'os long de rat. Pour ce faire, les données micro-CT d'une étude précédente ont été analysées rétrospectivement dans le temps. Les données provenaient de jeunes rats âgés de 28 à 77 jours, qui avaient reçu différents niveaux de chargement mécanique in vivo (impact faible, moyen ou élevé) 5 jours par semaine pour un total de 7 semaines. Les paramètres de (re)modelage comprenaient les ratios de volume osseux, les ratios de surface osseuse, les taux 3D d'épaisseur osseuse et les taux 3D de volume osseux normalisés. Ces paramètres ont été évalués pour la formation osseuse et la résorption osseuse, au niveau de l’endosteum (la surface interne) et du périosteum (la surface externe) de la diaphyse de l'os. La croissance osseuse proximale et de l'os complet ainsi que l'épaisseur des plaques de croissance distale et proximale ont également été mesurées à l'aide des images micro-CT. Les résultats ont révélé que le chargement d'impact élevé peut inhiber la croissance tibiale proximale tout en favorisant la croissance de l'os complet. Par ailleurs, les rats soumis à un impact élevé ont présenté des plaques de croissance plus épaisses que les autres rats en général. Sur la base de ces observations, il a été suggéré que l'inhibition de la croissance causée par un chargement d'impact élevé pourrait entraîner une ostéochondrose (ou anomalie de croissance) et une croissance de rattrapage. Les effets d'altération de la croissance peuvent être différents au niveau des plaques de croissance distales et proximales, car elles ont généralement des sections transversales et des volumes différents, entraînant des niveaux de contrainte potentiellement différents tout en supportant les mêmes forces de compression. En outre, le chargement d'impact était responsable de l'augmentation des taux de (re)modelage de l'os cortical avant et après la période de croissance maximale de l'os proximal, ce qui pourrait être expliqué par le passage du modelage au remodelage comme l’activité dominante vers la fin de la puberté. Enfin, il a été confirmé que l’endosteum est plus sensible mécaniquement que le périosteum du tibia de rat, tel qu'observé en comparant chaque paramètre de (re)modelage entre ces deux sites.

Pour le troisième objectif spécifique, plusieurs expériences préliminaires ont été réalisées afin d’adapter et d’appliquer une méthode à base de micro-CT à contraste amélioré utilisant la coloration au BaSO₄, qui permet d'évaluer l'accumulation de microdommages 3D dans l'os cortical de rat. Tout d'abord, un protocole a été développé pour effectuer un chargement mécanique in vivo en compression cyclique (fréquence physiologique de 2 Hz) sur les membres antérieurs du rat à l’aide d’un appareil de microchargement « Mach-1 ». Ensuite, le point de fracture a été déterminé pour les membres antérieurs de 20 rats chargés in vivo, en termes de déplacement cumulatif de l'actionneur (1,0391 mm en moyenne), considéré comme un prédicteur du point de fracture. La majorité des rats n'ont pas subi de fracture à moins de 0,60 mm de déplacement cumulatif de l'actionneur. Par conséquent, un chargement mécanique avec un point d'arrêt de 0,60 mm a été considéré comme pertinent pour produire du microdommage tout en évitant une fracture osseuse. L'imagerie micro-CT à contraste amélioré pour la quantification des microdommages osseux a été optimisée sur des échantillons de 15 rats sacrifiés, au niveau de la procédure de coloration ainsi que des paramètres de scan de micro-CT. Subséquemment, deux niveaux de chargement de type « sous-fracture » ont été testés : 0,56 mm de déplacement, équivalent au 54 % du point de fracture; ou 0,60 mm de déplacement, équivalent au 58% du point de fracture. Les données de chargement et l'accumulation de microdommages ont été analysées dans les membres antérieurs du rat, et le niveau le plus élevé (58 % du point de fracture) a été choisi pour la suite des expériences in vivo sur la base d’une meilleure consistance du niveau de déplacement cumulatif de l’actionneur. Enfin, les effets de la coloration au BaSO₄ sur les propriétés mécaniques de l'os ont été étudiés pour vérifier si les mêmes échantillons d'os peuvent être réutilisés pour l'évaluation des propriétés mécaniques après la procédure de coloration. Les résultats ont montré qu’aucune propriété mécanique n'était pas altérée, à l'exception de la contrainte ultime du radius. Ces différentes expériences préliminaires ont mené au développement d'une méthode d'évaluation des microdommages osseux corticaux en 3D à l'aide de l'imagerie micro-CT à contraste amélioré par BaSO₄.

Pour le quatrième et le dernier objectif spécifique, une évaluation simultanée des microdommages osseux, du (re)modelage et des propriétés mécaniques a été menée chez des rats adultes sains, ovariectomisés, et traités au zoledronate. Tous les rats ont d’abord reçu une session de chargement mécanique sur leur membre antérieur droit pour générer des microdommages in vivo. Ils ont ensuite été sacrifiés pour la quantification des microdommages à l'aide de l'imagerie micro-CT à contraste amélioré par BaSO₄ et pour les tests mécaniques de flexion en trois points, soit 5 jours, soit 15 jours après le chargement, afin d'étudier deux périodes de réparation des dommages. Parallèlement aux traitements, les rats ont reçu des scans de micro-CT in vivo pour suivre les changements de microstructure et les taux de (re)modelage sur une base hebdomadaire. Les résultats ont montré que le traitement au zoledronate peut réduire l'accumulation de microdommages corticaux chez les rats ovariectomisés, ce qui pourrait s'expliquer par l'amélioration de plusieurs propriétés structurelles osseuses telles que la force ultime, la force de rendement, la surface et le volume de l'os cortical. Les rats ont montré une augmentation du volume et de la surface de la formation osseuse après la génération de microdommages, et ce, de manière plus importante pour les rats normaux et ovariectomisés. La formation des os de type « woven » a également été observée dans les cubitus chargés, ce qui était le plus remarquable chez les rats ovariectomisés. Bien que tous les rats aient montré de fortes corrélations entre la formation d'os périosté et l'accumulation de microdommages, les niveaux de corrélation étaient plus faibles pour les rats traités au zoledronate, possiblement causés par ses niveaux de microdommage moins élevés. En résumé, le zoledronate s'est avéré bénéfique pour améliorer les conditions ostéopéniques de l'os cortical chez le rat. La plate-forme expérimentale a été appliquée avec succès pour l'évaluation 3D de plusieurs mécanismes clés reliés à l'accumulation et la réparation des microdommages osseux.

Il existe plusieurs limites concernant les approches expérimentales utilisées dans la présente thèse. Premièrement, les rats de laboratoire ne sont pas forcément les meilleurs modèles animaux pour étudier l'ostéoporose (ou l’ostéopénie) humaine en raison de l’absence de systèmes haversiens, qui sont essentiels pour le remodelage intracortical. Cependant, l’application du chargement mécanique externe est capable d’initier un tel remodelage dans les os de rat, ce qui contourne cette limite expérimentale. En outre, l'évaluation de la croissance osseuse et des microdommages s'est concentrée sur les os longs des membres postérieurs et antérieurs du rat, donc les résultats obtenus pourraient être limités à ces os. D'autres sites osseux, tels que les fémurs et les vertèbres qui sont aussi fréquemment ostéoporotiques (ou ostéopéniques), pourraient être explorés dans de futures études afin de confirmer les résultats provenant de la présente thèse. De plus, les méthodes d'évaluation étaient principalement basées sur l'imagerie micro-CT in vivo, pour laquelle des compromis doivent fréquemment être faits entre la dose de radiation et la qualité d'image. En lien avec la nature in vivo de l'imagerie longitudinale, l'anesthésie et l'immobilisation répétées pourraient entraîner des problèmes de santé chez les animaux testés. Bien que l'évaluation basée sur le micro-CT de la croissance osseuse, du (re)modelage et des microdommages soit effectuée de manière non destructive en 3D, les niveaux de détail sont toujours inférieurs aux méthodes conventionnelles basées sur l'histologie. D'autres études pourraient se concentrer sur l'amélioration de la qualité de l'image micro-CT à l'aide d'algorithmes basés sur l'apprentissage avec des étapes de traitement d'image hautement automatisé. Enfin, les propriétés mécaniques osseuses n'ont été examinées qu'à l'aide du test de flexion trois-points, qui est destructif pour les échantillons. Des études futures pourraient explorer les possibilités de tests mécaniques in vivo à l'aide des dispositifs de nano-indentation, qui ont également des désavantages en termes de la nature locale des mesures, la limite de taille des échantillons, et la complexité d’interprétation des données.

Malgré les limites, cette thèse offre des avancées notables à la fois dans la méthodologie et les connaissances scientifiques. Une méthode basée sur le micro-CT in vivo a été développée et validée pour la quantification de la croissance osseuse longitudinale, qui peut être particulièrement utile pour suivre les profils de croissance dans les études animales longitudinales. En appliquant l'évaluation hebdomadaire basée sur le micro-CT dans un modèle de rat pubertaire soumis à un chargement mécanique, cette étude a été la première à illustrer l'évolution de la croissance osseuse et du (re)modelage tout au long de la puberté du rat. De plus, deux des modèles de rat couramment utilisés, d'une part pour les études sur le microdommage, et d'autre part pour les études sur l’ostéoporose et l’ostéopénie, ont été adaptés et combinés pour étudier l'accumulation de microdommages dans l'os cortical des rats ovariectomisés. La plate-forme expérimentale in vivo a été utilisée avec succès pour l'évaluation simultanée des microdommages osseux, du (re)modelage et des propriétés mécaniques. Les résultats ont fourni des connaissances pertinentes pour la gestion clinique de perte osseuse à l'aide du zoledronate. La plateforme expérimentale in vivo développée offre un grand potentiel pour de futures études précliniques sur le métabolisme et les pathologies osseuses.

Cited Works (160)

Year	Entry
1989	Schaffler MB, Radin EL, Burr DB. Mechanical and morphological effects of strain rate on fatigue of compact bone. Bone. 1989;10(3):207-214.
2020	Harrison KD, Hiebert BD, Panahifar A, Andronowski JM, Ashique AM, King GA, Arnason T, Swekla KJ, Pivonka P, Cooper DML. Cortical bone porosity in rabbit models of osteoporosis. J Bone Miner Res. November 2020;35(11):2211-2228.
1994	Schaffler MB, Pitchford WC, Choi K, Riddle JM. Examination of compact bone microdamage using back-scattered electron microscopy. Bone. September–October 1994;15(5):483-488.
1987	Schaffler MB, Burr DB, Frederickson RG. Morphology of the osteonal cement line in human bone. Anat Rec. March 1987;217(3):223-228.
1975	Lanyon LE, Hampson WGJ, Goodship AE, Shah JS. Bone deformation recorded in vivo from strain gauges attached to the human tibial shaft. Acta Orthop Scand. 1975;46(2):256-268.
2015	Katsamenis OL, Jenkins T, Thurner PJ. Toughness and damage susceptibility in human cortical bone is proportional to mechanical inhomogeneity at the osteonal-level. Bone. July 2015;76:158-168.
2008	Sharir A, Barak MM, Shahar R. Whole bone mechanics and mechanical testing. Vet J. July 2008;177(1):8-17.
1977	Carter DR, Hayes WC. Compact bone fatigue damage, I: residual strength and stiffness. J Biomech. 1977;10(5-6):325-337.
2011	Landrigan MD, Li J, Turnbull TL, Burr DB, Niebur GL, Roeder RK. Contrast-enhanced micro-computed tomography of fatigue microdamage accumulation in human cortical bone. Bone. March 2011;48(3):443-450.
2005	Fritton JC, Myers ER, Wright TM, van der Meulen MCH. Loading induces site-specific increases in mineral content assessed by microcomputed tomography of the mouse tibia. Bone. June 2005;36(6):1030-1038.
1973	Vernon-Roberts B, Pirie CJ. Healing trabecular microfractures in the bodies of lumbar vertebrae. Ann Rheum Dis. September 1973;32(5):406-412.
2013	Willie BM, Birkhold AI, Razi H, Thiele T, Aido M, Kruck B, Schill A, Checa S, Main RP, Duda GN. Diminished response to in vivo mechanical loading in trabecular and not cortical bone in adulthood of female C57Bl/6 mice coincides with a reduction in deformation to load. Bone. August 2013;55(2):335-346.
1996	Zioupos P, Wang XT, Currey JD. Experimental and theoretical quantification of the development of damage in fatigue tests of bone and antler. J Biomech. August 1996;29(8):989-1002.
2011	Schulte FA, Lambers FM, Kuhn G, Müller R. In vivo micro-computed tomography allows direct three-dimensional quantification of both bone formation and bone resorption parameters using time-lapsed imaging. Bone. March 2011;48(3):433-442.
2000	Mashiba T, Hirano T, Turner CH, Forwood MR, Johnston CC, Burr DB. Suppressed bone turnover by bisphosphonates increases microdamage accumulation and reduces some biomechanical properties in dog rib. J Bone Miner Res. April 2000;15(4):613-620.
2022	Harrison KD, Sales E, Hiebert BD, Panahifar A, Zhu N, Arnason T, Swekla KJ, Pivonka P, Chapman LD, Cooper DML. Direct assessment of rabbit cortical bone basic multicellular unit longitudinal erosion rate: a 4D synchrotron-based approach. J Bone Miner Res. November 2022;37(11):2244-2258.
1995	Schaffler MB, Choi K, Milgrom C. Aging and matrix microdamage accumulation in human compact bone. Bone. December 1995;17(6):521-525.
2010	Bouxsein ML, Boyd SK, Christiansen BA, Guldberg RE, Jepsen KJ, Müller R. Guidelines for assessment of bone microstructure in rodents using micro-computed tomography. J Bone Miner Res. July 2010;25(7):1468-1486.
2003	Boyde A. The real response of bone to exercise. J Anat. August 2003;203(2):173-189.
1976	Carter DR, Hayes WC. Fatigue life of compact bone, I: effects of stress amplitude, temperature and density. J Biomech. 1976;9(1):27-34.
1984	Baron R, Tross R, Vignery A. Evidence of sequential remodeling in rat trabecular bone: morphology, dynamic histomorphometry, and changes during skeletal maturation. Anat Rec. January 1984;208B(1):137-145.
1996	Wenzel TE, Schaffler MB, Fyhrie DP. In vivo trabecular microcracks in human vertebral bone. Bone. August 1996;19(2):89-95.
2010	Herman BC, Cardoso L, Majeska RJ, Jepsen KJ, Schaffler MB. Activation of bone remodeling after fatigue: differential response to linear microcracks and diffuse damage. Bone. October 2010;47(4):766-772.
1993	Fazzalari NL. Trabecular microfracture. Calcif Tiss Int. February 1993;53(suppl 1):S143-S147.
2016	Weaver CM, Gordon CM, Janz KF, Kalkwarf HJ, Lappe JM, Lewis R, O’Karma M, Wallace TC, Zemel BS. The National Osteoporosis Foundation’s position statement on peak bone mass development and lifestyle factors: a systematic review and implementation recommendations. Osteoporos Int. April 2016;27(4):1281-1386.
1999	Reilly GC, Currey JD. The development of microcracking and failure in bone depends on the loading mode to which it is adapted. J Exp Biol. 1999;202(5):543-552.
2007	Buie HR, Campbell GM, Klinck RJ, MacNeil JA, Boyd SK. Automatic segmentation of cortical and trabecular compartments based on a dual threshold technique for in vivo micro-CT bone analysis. Bone. October 2007;41(4):505-515.
2012	Kennedy OD, Herman BC, Laudier DM, Majeska RJ, Sun HB, Schaffler MB. Activation of resorption in fatigue-loaded bone involves both apoptosis and active pro-osteoclastogenic signaling by distinct osteocyte populations. Bone. May 2012;50(5):1115-1122.
1998	Bentolila V, Boyce TM, Fyhrie DP, Drumb R, Skerry TM, Schaffler MB. Intracortical remodeling in adult rat long bones after fatigue loading. Bone. September 1998;23(3):275-281.
2022	Young SAE, Rummler M, Taïeb HM, Garske DS, Ellinghaus A, Duda GN, Willie BM, Cipitria A. In vivo microCT-based time-lapse morphometry reveals anatomical site-specific differences in bone (re)modeling serving as baseline parameters to detect early pathological events. Bone. August 2022;161:116432.
2001	Jee WSS, Yao W. Overview: animal models of osteopenia and osteoporosis. J Musculoskel Neuron Interact. March 2001;1(3):193-207.
2001	Jee WSS. Integrated bone tissue physiology: anatomy and physiology. In: Cowin SC, ed. Bone Mechanics Handbook. 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press; 2001:1-1–1-68.
2003	Noble BS, Peet N, Stevens HY, Brabbs A, Mosley JR, Reilly GC, Reeve J, Skerry TM, Lanyon LE. Mechanical loading: biphasic osteocyte survival and targeting of osteoclasts for bone destruction in rat cortical bone. Am J Physiol Cell Physiol. April 2003;284(4):C934-C943.
1998	Zioupos P, Currey JD. Changes in the stiffness, strength, and toughness of human cortical bone with age. Bone. January 1998;22(1):57-66.
2008	Mackie EJ, Ahmed YA, Tatarczuch L, Chen K-S, Mirams M. Endochondral ossification: how cartilage is converted into bone in the developing skeleton. Int J Biochem Cell Biol. January 2008;40(1):46-62.
2000	Noble BS, Reeve J. Osteocyte function, osteocyte death and bone fracture resistance. Mol Cell Endocrinol. January 25, 2000;159(1-2):7-13.
2001	Li J, Mashiba T, Burr DB. Bisphosphonate treatment suppresses not only stochastic remodeling but also the targeted repair of microdamage. Calcif Tiss Int. November 2001;69(5):281-286.
2001	Cowin SC, ed. Bone Mechanics Handbook. 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press; 2001.
1996	Zioupos P, Wang XT, Currey JD. The accumulation of fatigue microdamage in human cortical bone of two different ages in vitro. Clin Biomech (Bristol, Avon). October 1996;11(7):365-375.
1990	Li XJ, Jee WSS, Chow S-Y, Woodbury DM. Adaptation of cancellous bone to aging and immobilization in the rat: a single photon absorptiometry and histomorphometry study. Anat Rec. May 1990;227B(1):12-24.
2008	Allen MR, Gineyts E, Leeming DJ, Burr DB, Delmas PD. Bisphosphonates alter trabecular bone collagen cross-linking and isomerization in beagle dog vertebra. Osteoporos Int. March 2008;19(3):329-337.
1992	Martin B. A theory of fatigue damage accumulation and repair in cortical bone. J Orthop Res. November 1992;10(6):818-825.
2003	Malik CL, Stover SM, Martin RB, Gibeling JC. Equine cortical bone exhibits rising R-curve fracture mechanics. J Biomech. February 2003;36(2):191-198.
2014	Birkhold AI, Razi H, Duda GN, Weinkamer R, Checa S, Willie BM. The influence of age on adaptive bone formation and bone resorption. Biomaterials. November 2014;35(34):9290-9301.
1993	Mori S, Burr DB. Increased intracortical remodeling following fatigue damage. Bone. March–April 1993;14(2):103-109.
2006	Allen MR, Iwata K, Phipps R, Burr DB. Alterations in canine vertebral bone turnover, microdamage accumulation, and biomechanical properties following 1-year treatment with clinical treatment doses of risedronate or alendronate. Bone. October 2006;39(4):872-879.
2014	Gallant MA, Brown DM, Hammond M, Wallace JM, Du J, Deymier-Black AC, Almer JD, Stock SR, Allen MR, Burr DB. Bone cell-independent benefits of raloxifene on the skeleton: a novel mechanism for improving bone material properties. Bone. April 2014;61:191-200.
2000	Vashishth D, Koontz J, Qiu SJ, Lundin-Cannon D, Yeni YN, Schaffler MB, Fyhrie DP. In vivo diffuse damage in human vertebral trabecular bone. Bone. February 2000;26(2):147-152.
2013	Lambers FM, Bouman AR, Rimnac CM, Hernandez CJ. Microdamage caused by fatigue loading in human cancellous bone: relationship to reductions in bone biomechanical performance. PLoS One. December 2013;8(12):e83662.
2011	Turnbull TL, Gargac JA, Niebur GL, Roeder RK. Detection of fatigue microdamage in whole rat femora using contrast-enhanced micro-computed tomography. J Biomech. September 2, 2011;44(13):2395-2400;
2010	Lynch ME, Main RP, Xu Q, Walsh DJ, Schaffler MB, Wright TM, van der Meulen MCH. Cancellous bone adaptation to tibial compression is not sex dependent in growing mice. J Appl Physiol. September 2010;109(3):685-691.
1995	Burr DB, Hooser M. Alterations to the en bloc basic fuchsin staining protocol for the demonstration of microdamage produced in vivo. Bone. October 1995;17(4):431-433.
2007	Wang X, Masse DB, Leng H, Hess KP, Ross RD, Roeder RK, Niebur GL. Detection of trabecular bone microdamage by micro-computed tomography. J Biomech. 2007;40(15):3397-3403.
2006	Wang X, Niebur GL. Microdamage propagation in trabecular bone due to changes in loading mode. J Biomech. 2006;39(5):781-790.
1996	Pattin CA, Caler WE, Carter DR. Cyclic mechanical property degradation during fatigue loading of cortical bone. J Biomech. January 1996;29(1):69-79.
1980	Lanyon LE. The influence of function on the development of bone curvature: an experimental study on the rat tibia. J Zool. 1980;192(4):457-466.
2009	Villemure I, Stokes IAF. Growth plate mechanics and mechanobiology: a survey of present understanding. J Biomech. August 25, 2009;42(12):1793-1803.
2006	Reginster J-Y, Burlet N. Osteoporosis: a still increasing prevalence. Bone. February 2006;38(2)(suppl 1):4-9.
2006	McNamara LM, Van der Linden JC, Weinans H, Prendergast PJ. Stress-concentrating effect of resorption lacunae in trabecular bone. J Biomech. 2006;39(4):734-741.
2020	Scheuren AC, Kuhn GA, Müller R. Effects of long-term in vivo micro-CT imaging on hallmarks of osteopenia and frailty in aging mice. PLoS One. September 23, 2020;15(9):e0239534.
2010	Nishiyama KK, Campbell GM, Klinck RJ, Boyd SK. Reproducibility of bone micro-architecture measurements in rodents by in vivo micro-computed tomography is maximized with three-dimensional image registration. Bone. January 2010;46(1):155-161.
1997	Vashishth D, Behiri JC, Bonfield W. Crack growth resistance in cortical bone: concept of microcrack toughening. J Biomech. August 1997;30(8):763-769.
2006	Diab T, Condo KW, Burr DB, Vashishth D. Age-related change in the damage morphology of human cortical bone and its role in bone fragility. Bone. March 2006;38(3):427-431.
2007	Diab T, Vashishth D. Morphology, localization and accumulation of in vivo microdamage in human cortical bone. Bone. March 2007;40(3):612-618.
2006	Thurner PJ, Wyss P, Voide R, Stauber M, Stampanoni M, Sennhauser U, Müller R. Time-lapsed investigation of three-dimensional failure and damage accumulation in trabecular bone using synchrotron light. Bone. August 2006;39(2):289-299.
2005	Diab T, Vashishth D. Effects of damage morphology on cortical bone fragility. Bone. July 2005;37(1):96-102.
2006	Allen MR, Iwata K, Sato M, Burr DB. Raloxifene enhances vertebral mechanical properties independent of bone density. Bone. November 2006;39(5):1130-1135.
1983	Carter DR, Caler WE. Cycle-dependent and time-dependent bone fracture with repeated loading. J Biomech Eng. May 1983;105(2):166-170.
1981	Carter DR, Caler WE, Spengler DM, Frankel VH. Fatigue behavior of adult cortical bone: the influence of mean strain and strain range. Acta Orthop Scand. 1981;52(5):481-490.
2011	Allen MR, Burr DB. Bisphosphonate effects on bone turnover, microdamage, and mechanical properties: what we think we know and what we know that we don't know. Bone. July 2011;49(1):56-65.
2011	Green JO, Nagaraja S, Diab T, Vidakovic B, Guldberg RE. Age-related changes in human trabecular bone: relationship between microstructural stress and strain and damage morphology. J Biomech. 2011;44(12):2279-2285.
2009	Tang SY, Allen MR, Phipps R, Burr DB, Vashishth D. Changes in non-enzymatic glycation and its association with altered mechanical properties following 1-year treatment with risedronate or alendronate. Osteoporos Int. July 2009;20(6):887-894.
1989	Weinreb M, Rodan GA, Thompson DD. Osteopenia in the immobilized rat hind limb is associated with increased bone resorption and decreased bone formation. Bone. 1989;10(3):187-194.
2014	Shane E, Burr D, Abrahamsen B, Adler RA, Brown TD, Cheung AM, Cosman F, Curtis JR, Dell R, Dempster DW, Ebeling PR, Einhorn TA, Genant HK, Geusens P, Klaushofer K, Lane JM, McKiernan F, McKinney R, Ng A, Nieves J, O’Keefe R, Papapoulos S, Howe TS, van der Meulen MCH, Weinstein RS, Whyte MP. Atypical subtrochanteric and diaphyseal femoral fractures: second report of a task force of the American Society for Bone and Mineral Research. J Bone Miner Res. January 2014;29(1):1-23.
1996	Erben RG. Trabecular and endocortical bone surfaces in the rat: modeling or remodeling? Anat Rec. September 1996;246(1):39-46.
2006	Hadjidakis DJ, Androulakis II. Bone remodeling. Annals NY Acad Sci. December 2006;1092(1):385-396.
2022	Sacher SE, Hunt HB, Lekkala S, Lopez KA, Potts J, Heilbronner AK, Stein EM, Hernandez CJ, Donnelly E. Distributions of microdamage are altered between trabecular rods and plates in cancellous bone from men with type 2 diabetes mellitus. J Bone Miner Res. April 2022;37(4):740-752.
2008	Klinck RJ, Campbell GM, Boyd SK. Radiation effects on bone architecture in mice and rats resulting from in vivo micro-computed tomography scanning. Med Eng Phys. September 2008;30(7):888-895.
1982	Rubin CT, Lanyon LE. Limb mechanics as a function of speed and gait: a study of functional strains in the radius and tibia of horse and dog. J Exp Biol. December 1982;101:187-211.
2003	Schaffler MB. Role of bone turnover in microdamage. Osteoporos Int. September 2003;14(suppl 5):S73-S80.
2001	Akkus O, Rimnac CM. Cortical bone tissue resists fatigue fracture by deceleration and arrest of microcrack growth. J Biomech. June 2001;34(6):757-764.
1993	Linde F, Sørensen HCF. The effect of different storage methods on the mechanical properties of trabecular bone. J Biomech. 1993;26(10):1249-1252.
2000	Huiskes R, Ruimerman R, van Lenthe GH, Janssen JD. Effects of mechanical forces on maintenance and adaptation of form in trabecular bone. Nature. June 8, 2000;405(6787):704-706.
2002	Robling AG, Hinant FM, Burr DB, Turner CH. Improved bone structure and strength after long‐term mechanical loading is greatest if loading is separated into short bouts. J Bone Miner Res. August 2002;17(8):1545-1554.
2020	Burr DB. Fifty years of bisphosphonates: what are their mechanical effects on bone? Bone. September 2020;138:115518.
2006	Boyd SK, Moser S, Kuhn M, Klinck RJ, Krauze PL, Müller R, Gasser JA. Evaluation of three-dimensional image registration methodologies for in vivo micro-computed tomography. Ann Biomed Eng. October 2006;34(10):1587-1599.
2013	Jilka RL. The relevance of mouse models for investigating age-related bone loss in humans. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. October 2013;68(10):1209-1217.
2001	Zioupos P. Accumulation of in-vivo fatigue microdamage and its relation to biomechanical properties in ageing human cortical bone. J Microsc (Oxford). February 2001;201(pt 2):270-278.
2003	Paschalis EP, Burr DB, Mendelsohn R, Hock JM, Boskey AL. Bone mineral and collagen quality in humeri of ovariectomized cynomolgus monkeys given rhPTH(1–34) for 18 months. J Bone Miner Res. April 2003;18(4):769-775.
2022	Ning B, Londono I, Laporte C, Villemure I. Validation of an in vivo micro-CT-based method to quantify longitudinal bone growth of pubertal rats. Bone. January 2022;154:116207.
2019	Atkins A, Burke M, Samiezadeh S, Akens MK, Hardisty M, Whyne CM. Elevated microdamage spatially correlates with stress in metastatic vertebrae. Ann Biomed Eng. April 2019;47(4):980-989.
1985	Cezayirlioglu H, Bahniuk E, Davy DT, Heiple KG. Anisotropic yield behavior of bone under combined axial force and torque. J Biomech. 1985;18(1):61-69.
2020	Yadav S, Pal S, Singh P, Porwal K, Sinha RA, Kumari N, Chattopadhyay N, Gupta SK. Calcium repletion to rats with calcipenic rickets fails to recover bone quality: a calcipenic “memory”. Bone. December 2020;141:115562.
1960	Frost HM. Presence of microscopic cracks in vivo in bone. Henry Ford Hosp Med Bull. 1960;8(1):25-35.
1998	Weinstein RS, Jilka RL, Parfitt AM, Manolagas SC. Inhibition of osteoblastogenesis and promotion of apoptosis of osteoblasts and osteocytes by glucocorticoids: potential mechanisms of their deleterious effects on bone. J Clin Invest. July 15, 1998;102(2):274-282.
2012	Schindelin J, Arganda-Carreras I, Frise E, Kaynig V, Longair M, Pietzsch T, Preibisch S, Rueden C, Saalfeld S, Schmid B, Tinevez J-Y, White DJ, Hartenstein V, Eliceiri K, Tomancak P, Cardona A. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat Methods. June 28, 2012;9(7):676-682.
2000	Vashishth D, Tanner KE, Bonfield W. Contribution, development and morphology of microcracking in cortical bone during crack propagation. J Biomech. September 2000;33(9):1169-1174.
2010	Shi X, Liu XS, Wang X, Guo XE, Niebur GL. Type and orientation of yielded trabeculae during overloading of trabecular bone along orthogonal directions. J Biomech. September 17, 2010;43(13):2460-2466.
2015	Seref-Ferlengez Z, Kennedy OD, Schaffler MB. Bone microdamage, remodeling and bone fragility: how much damage is too much damage? BoneKEy Rep. March 2015;4:644.
2009	Zysset PK. Indentation of bone tissue: a short review. Osteoporos Int. June 2009;20(6):1049-1055.
2005	De Souza RL, Matsuura M, Eckstein F, Rawlinson SCF, Lanyon LE, Pitsillides AA. Non-invasive axial loading of mouse tibiae increases cortical bone formation and modifies trabecular organization: a new model to study cortical and cancellous compartments in a single loaded element. Bone. December 2005;37(6):810-818.
2005	Nagaraja S, Couse TL, Guldberg RE. Trabecular bone microdamage and microstructural stresses under uniaxial compression. J Biomech. 2005;38(4):707-716.
2010	Tang SY, Vashishth D. Non-enzymatic glycation alters microdamage formation in human cancellous bone. Bone. January 2010;46(1):148-154.
2000	Laib A, Barou O, Vico L, Lafage-Proust MH, Alexandre C, Rügsegger P. 3D micro-computed tomography of trabecular and cortical bone architecture with application to a rat model of immobilisation osteoporosis. Med Biol Eng Comput. May 2000;38(3):326-332.
2005	O'Brien FJ, Taylor D, Lee TC. The effect of bone microstructure on the initiation and growth of microcracks. J Orthop Res. March 2005;23(2):475-480.
2001	Guo XE. Mechanical properties of cortical and cancellous bone tissue. In: Cowin SC, ed. Bone Mechanics Handbook. 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press; 2001:10-1–10-23.
1991	Kalu DN. The ovariectomized rat model of postmenopausal bone loss. Bone Miner. December 1991;15(3):175-191.
2003	O’Brien FJ, Taylor D, Lee TC. Microcrack accumulation at different intervals during fatigue testing of compact bone. J Biomech. July 2003;36(7):973-980.
2001	Robling AG, Duijvelaar KM, Geevers JV, Ohashi N, Turner CH. Modulation of appositional and longitudinal bone growth in the rat ulna by applied static and dynamic force. Bone. August 2001;29(2):105-113.
2002	Ohashi N, Robling AG, Burr DB, Turner CH. The effects of dynamic axial loading on the rat growth plate. J Bone Miner Res. February 2002;17(2):284-292.
2000	O’Brien FJ, Taylor D, Dickson GR, Lee TC. Visualisation of three‐dimensional microcracks in compact bone. J Anat. October 2000;197(3):413-420.
1972	Todd RC, Freeman MAR, Pirie CJ. Isolated trabecular fatigue fractures in the femoral head. J Bone Joint Surg. November 1972;54B(4):723-728.
1991	Turner CH, Akhter MP, Raab DM, Kimmel DB, Recker RR. A noninvasive, in vivo model for studying strain adaptive bone modeling. Bone. 1991;12(2):73-79.
1999	Muir P, Johnson KA, Ruaux-Mason CP. In vivo matrix microdamage in a naturally occurring canine fatigue fracture. Bone. November 1999;25(5):571-576.
2020	Chermside-Scabbo CJ, Harris TL, Brodt MD, Braenne I, Zhang B, Farber CR, Silva MJ. Old mice have less transcriptional activation but similar periosteal cell proliferation compared to young‐adult mice in response to in vivo mechanical loading. J Bone Miner Res. September 2020;35(9):1751-1764.
2005	Schriefer JL, Robling AG, Warden SJ, Fournier AJ, Mason JJ, Turner CH. A comparison of mechanical properties derived from multiple skeletal sites in mice. J Biomech. March 2005;38(3):467-475.
2014	Patel TK, Brodt MD, Silva MJ. Experimental and finite element analysis of strains induced by axial tibial compression in young-adult and old female C57Bl/6 mice. J Biomech. January 22, 2014;47(2):451-457.
2002	Burr DB. Targeted and nontargeted remodeling. Bone. January 2002;30(1):2-4.
2000	Verborgt O, Gibson GJ, Schaffler MB. Loss of osteocyte integrity in association with microdamage and bone remodeling after fatigue in vivo. J Bone Miner Res. January 2000;15(1):60-67.
2003	Marx RE. Pamidronate (Aredia) and zoledronate (Zometa) induced avascular necrosis of the jaws: a growing epidemic. J Oral Maxillofac Surg. September 2003;61(9):1115-1117.
2011	Karim L, Vashishth D. Role of trabecular microarchitecture in the formation, accumulation, and morphology of microdamage in human cancellous bone. J Orthop Res. November 2011;29(11):1739-1744.
2002	Tami AE, Nasser P, Verborgt O, Schaffler MB, Knothe Tate ML. The role of interstitial fluid flow in the remodeling response to fatigue loading. J Bone Miner Res. November 2002;17(11):2030-2037.
1996	Burr DB, Milgrom C, Fyhrie D, Forwood M, Nyska M, Finestone A, Hoshaw S, Saiag E, Simkin A. In vivo measurement of human tibial strains during vigorous activity. Bone. May 1996;18(5):405-410.
1997	Burr DB, Forwood MR, Fyhrie DP, Martin RB, Schaffler MB, Turner CH. Bone microdamage and skeletal fragility in osteoporotic and stress fractures. J Bone Miner Res. January 1997;12(1):6-15.
2003	Vashishth D, Tanner KE, Bonfield W. Experimental validation of a microcracking-based toughening mechanism for cortical bone. J Biomech. January 2003;36(1):121-124.
1995	Martin B. Mathematical model for repair of fatigue damage and stress fracture in osteonal bone. J Orthop Res. May 1995;13(3):309-316.
2013	Dempster DW, Compston JE, Drezner MK, Glorieux FH, Kanis JA, Malluche H, Meunier PJ, Ott SM, Recker RR, Parfitt AM. Standardized nomenclature, symbols, and units for bone histomorphometry: a 2012 update of the report of the ASBMR Histomorphometry Nomenclature Committee. J Bone Miner Res. January 2013;28(1):2-17.
1993	Burr DB. Remodeling and the repair of fatigue damage. Calcif Tiss Int. February 1993;53(suppl 1):S75-S81.
2007	Allen MR, Burr DB. Mineralization, microdamage, and matrix: how bisphosphonates influence material properties of bone. BoneKEy Osteovision. February 2007;4(2):49-60.
1966	Jowsey J. Studies of Haversian systems in man and some animals. J Anat. October 1966;100(4):857-864.
1998	Burr DB, Turner CH, Naick P, Forwood MR, Ambrosius W, Hasan MS, Pidaparti R. Does microdamage accumulation affect the mechanical properties of bone? J Biomech. April 1998;31(4):337-345.
2007	Khosla S, Burr D, Cauley J, Dempster DW, Ebeling PR, Felsenberg D, Gagel RF, Gilsanz V, Guise T, Koka S, McCauley LK, McGowan J, McKee MD, Mohla S, Pendrys DG, Raisz LG, Ruggiero SL, Shafer DM, Shum L, Silverman SL, Van Poznak CH, Watts N, Woo S-B, Shane E. Bisphosphonate-associated osteonecrosis of the jaw: report of a task force of the American Society for Bone and Mineral Research. J Bone Miner Res. October 2007;22(10):1479-1491.
2007	Tang SY, Vashishth D. A non-invasive in vitro technique for the three-dimensional quantification of microdamage in trabecular bone. Bone. May 2007;40(5):1259-1264.
2015	Goff MG, Lambers FM, Nguyen TM, Sung J, Rimnac CM, Hernandez CJ. Fatigue-induced microdamage in cancellous bone occurs distant from resorption cavities and trabecular surfaces. Bone. October 2015;79:8-14.
2020	Compston J. Practical guidance for the use of bisphosphonates in osteoporosis. Bone. July 2020;136:115330.
1995	Duncan RL, Turner CH. Mechanotransduction and the functional response of bone to mechanical strain. Calcif Tiss Int. December 1995;57(5):344-358.
2002	Hsieh Y-F, Silva MJ. In vivo fatigue loading of the rat ulna induces both bone formation and resorption and leads to time-related changes in bone mechanical properties and density. J Orthop Res. July 2002;20(4):764-771.
2020	Zhang B, Yu K, Ning Z, Wang K, Dong Y, Liu X, Liu S, Wang J, Zhu C, Yu Q, Duan Y, Lv S, Zhang X, Chen Y, Wang X, Shen J, Peng J, Chen Q, Zhang Y, Zhang X, Zhang S. Deep learning of lumbar spine X-ray for osteopenia and osteoporosis screening: a multicenter retrospective cohort study. Bone. November 2020;140:115561.
2001	Turner CH, Burr DB. Experimental techniques for bone mechanics. In: Cowin SC, ed. Bone Mechanics Handbook. 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press; 2001:7-1–7-35.
2003	Nalla RK, Kinney JH, Ritchie RO. Mechanistic fracture criteria for the failure of human cortical bone. Nat Mater. 2003;2(3):164-168.
2003	Misof BM, Roschger P, Cosman F, Kurland ES, Tesch W, Messmer P, Dempster DW, Nieves J, Shane E, Fratzl P, Klaushofer K, Bilezikian J, Lindsay R. Effects of intermittent parathyroid hormone administration on bone mineralization density in iliac crest biopsies from patients with osteoporosis: a paired study before and after treatment. J Clin Endocrinol Metab. January 2003;88(3):1150-1156.
1988	Burr DB, Schaffler MB, Frederickson RG. Composition of the cement line and its possible mechanical role as a local interface in human compact bone. J Biomech. 1988;21(11):939-945.
2009	Cardoso L, Herman BC, Verborgt O, Laudier D, Majeska RJ, Schaffler MB. Osteocyte apoptosis controls activation of intracortical resorption in response to bone fatigue. J Bone Miner Res. April 2009;24(4):597-605.
1985	Burr DB, Martin RB, Schaffler MB, Radin EL. Bone remodeling in response to in vivo fatigue microdamage. J Biomech. 1985;18(3):189-200.
2004	Waarsing JH, Day JS, van der Linden JC, Ederveen AG, Spanjers C, De Clerck N, Sasov A, Verhaar JAN, Weinans H. Detecting and tracking local changes in the tibiae of individual rats: a novel method to analyse longitudinal in vivo micro-ct data. Bone. January 2004;34(1):163-169.
1976	Wright TM, Hayes WC. The fracture mechanics of fatigue crack propagation in compact bone. J Biomed Mater Res. July 1976;10(4):637-648.
2001	Parsamian GP, Norman TL. Diffuse damage accumulation in the fracture process zone of human cortical bone specimens and its influence on fracture toughness. J Mater Sci Mater Med. September 2001;12(9):779-783.
1998	Boyce TM, Fyhrie DP, Glotkowski MC, Radin EL, Schaffler MB. Damage type and strain mode associations in human compact bone bending fatigue. J Orthop Res. May 1998;16(3):322-329.
2004	Sobelman OS, Gibeling JC, Stover SM, Hazelwood SJ, Yeh OC, Shelton DR, Martin RB. Do microcracks decrease or increase fatigue resistance in cortical bone? J Biomech. September 2004;37(9):1295-1303.
1989	Caler WE, Carter DR. Bone creep-fatigue damage accumulation. J Biomech. 1989;22(6-7):625-635.
2022	Haider IT, Sawatsky A, Zhu Y, Page R, Kostenuik PJ, Boyd SK, Edwards WB. Denosumab treatment is associated with decreased cortical porosity and increased bone density and strength at the proximal humerus of ovariectomized cynomolgus monkeys. Bone. November 2022;164:116517.
1998	Fazzalari NL, Forwood MR, Manthey BA, Smith K, Kolesik P. Three-dimensional confocal images of microdamage in cancellous bone. Bone. October 1998;23(4):373-378.
2010	Shi X, Liu XS, Wang X, Guo XE, Niebur GL. Effects of trabecular type and orientation on microdamage susceptibility in trabecular bone. Bone. May 2010;46(5):1260-1266.
2011	Larrue A, Rattner A, Peter Z-A, Olivier C, Laroche N, Vico L, Peyrin F. Synchrotron radiation micro-CT at the micrometer scale for the analysis of the three-dimensional morphology of microcracks in human trabecular bone. PLoS One. 2011;6(7):e21297.
1993	Danielsen CC, Mosekilde L, Svenstrup B. Cortical bone mass, composition, and mechanical properties in female rats in relation to age, long-term ovariectomy, and estrogen substitution. Calcif Tiss Int. January 1993;52(1):26-33.
2020	Langdahl B. Treatment of postmenopausal osteoporosis with bone-forming and antiresorptive treatments: combined and sequential approaches. Bone. October 2020;139:115516.
2011	Bone HG, Bolognese MA, Yuen CK, Kendler DL, Miller PD, Yang Y-C, Grazette L, San Martin J, Gallagher JC. Effects of denosumab treatment and discontinuation on bone mineral density and bone turnover markers in postmenopausal women with low bone mass. J Clin Endocrinol Metab. April 2011;96(4):972-980.
2007	Brouwers JEM, van Rietbergen B, Huiskes R. No effects of in vivo micro-CT radiation on structural parameters and bone marrow cells in proximal tibia of wistar rats detected after eight weekly scans. J Orthop Res. October 2007;25(10):1325-1332.
1992	Frost HM, Jee WSS. On the rat model of human osteopenias and osteoporoses. Bone Miner. September 1992;18(3):227-236.
2007	Wallace JM, Rajachar RM, Allen MR, Bloomfield SA, Robey PG, Young MF, Kohn DH. Exercise-induced changes in the cortical bone of growing mice are bone- and gender-specific. Bone. April 2007;40(4):1120-1127.