多载荷下带有生理限定应力的松质骨细观结构模拟

松质骨是骨的重要组成部分 ,属多胞体结构 ,由于构成松质骨的小梁骨尺寸较小、形状多变 ,因此给松质骨的研究增加了困难。本文把负反馈调节的生理特征引入骨再造模拟中 ,提出带有生理限定应力的骨再造自适应模型。模型具有骨再造局部适应的正反馈调节与整体控制的负反馈调节的生理调整过程 ,使骨结构内的应力控制在生理限定应力以下 ,维持骨力学环境的稳定。使用此模型在几种不同的力学环境下模拟了松质骨结构 ,定量地预测了松质骨细观结构与其力学环境的对应关系 ,同时表明了松质骨细观结构与力学环境的适应性。模拟结果与真实松质骨细观结构的典型部分相一致。

改变力学环境后松质骨胞元结构的预测

松质骨是骨的重要组成部分 ,结构疏松、多孔 ,由针状、片状骨小梁组成多种胞体 ,其结构称为胞元结构。正常生理状态下 ,骨质的形成与吸收呈平衡态 ,骨结构稳定。当骨所处的力学环境发生变化时 ,骨的结构形态也随之变化。松质骨细观结构数值模拟变化的力学环境与骨结构的关系目前未见报道。本文是采用带有生理限定应力的自适应生理模型与有限元相结合的方法 ,在力学环境发生变化后用计算机预测松质骨胞元结构 ;定量的研究了松质骨胞元结构从一种优化平衡态到另一种平衡态与其力学环境的关系 ,模拟了松质骨胞元结构的变化与力学环境的适应性 。