疲勞損傷對松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、在日常載荷作用下，骨組織內(nèi)會產(chǎn)生疲勞損傷，而這些損傷被認為是誘發(fā)骨重建的重要力學(xué)激勵之一。本課題的目標(biāo)是建立一種將應(yīng)變調(diào)節(jié)和損傷誘導(dǎo)相結(jié)合的骨重建算法，并應(yīng)用計算機模擬來研究松質(zhì)骨及椎體結(jié)構(gòu)的形態(tài)變化。
　　 在研究中建立了一種新的骨重建算法。根據(jù)骨質(zhì)內(nèi)的損傷程度，此算法被分為兩部分：當(dāng)損傷率低于閾值時，采用應(yīng)變調(diào)節(jié)程序；當(dāng)損傷率高于閾值時，采用損傷誘導(dǎo)重建程序，此部分基于基本多細胞單位(BMUs)體現(xiàn)了隨機性微觀損傷的發(fā)生及修

2、復(fù)的生物學(xué)特征。而后，我們將此算法與有限元法相結(jié)合，應(yīng)用于二維松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)和椎體冠狀面的模擬。
　　 模擬結(jié)果顯示，松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)因骨小梁丟失而變脆，并隨年齡的增長而呈現(xiàn)各向異性。模擬過程中，垂直方向的骨小梁得到維持，但水平方向骨小梁丟失較為嚴(yán)重。垂直方向彈性模量基本維持不變但是水平方向彈性模量逐漸減小，由此說明松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)的彈性模量與松質(zhì)骨的完整性密切相關(guān)，此計算結(jié)果同臨床觀察相一致。
　　 本課題的研究結(jié)果說明，松質(zhì)骨在老齡