动态活体无损伤加载系统研制及骨重建模型相关参数研究

论文摘要

本文采用基于骨重建生理过程的骨质疏松模拟模型,吸取Huiskes 小梁骨新陈代谢模型以及Hazelwood 基于废用理论的骨重建模型的优点,在此基础上建立了基于基本多细胞单位带有时间历程的骨质疏松力学模型。该模型的优点是可以计及力学因素、非力学因素（衰老、绝经、药物）的影响。根据该模型编制计算机程序,模拟骨质疏松过程。根据模拟结果得到以下结论:（1）采用本方法可以模拟骨质疏松过程,随着骨质疏松部位孔隙率的增大骨质疏松逐渐趋于平稳。（2）激励方程: ∑q 取值不同,将影响骨质疏松过程。在骨质疏松开始阶段q 值越大骨质疏松越剧烈,但是随着时间的推移骨质疏松趋近于同一个值。（3）本模型可以考虑衰老引起的载荷下降和绝经引起的阈值提高因素的影响。得到了载荷下降和阈值提高引起骨质疏松的关系,经过曲线拟合得到了曲线:M↑=5.3×f↓─0.63×f↓+0.1（M↑为阈值提高,f↓为载荷下降）。同时在本文中做了国家自然科学基金项目“骨质疏松的力学─生物学因素耦联关系及计算机模拟”的预试验。在预试验中我们研制了动态活体无损伤加载系统,在此系统的基础上做了大鼠胫骨载荷─应变关系的动物实验。事实证明本套实验系统可靠,得出的数据准确。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 骨质疏松概述
• 1.1.1 骨质疏松的分类及表现
• 1.1.2 骨质疏松的病因
• 1.1.3 骨质疏松的治疗
• 1.2 老龄及绝经引起的骨质疏松
• 1.3 骨的功能适应性原理
• 1.3.1 骨的功能适应性原理——Wolff 定律
• 1.3.2 骨的力学调控系统
• 1.4 骨结构模拟的生理过程
• 1.5 选题意义
• 第二章 动态活体加载装置研制
• 2.1 骨结构与力学环境之间关系
• 2.1.1 研究载荷变化的实验模型
• 2.1.2 使骨骼受力变小的实验模型
• 2.1.3 使骨骼超载的实验模型
• 2.2 实验动物
• 2.3 加载实验器材的研制
• 2.3.1 超低频频率特性测试仪
• 2.3.2 功率放大器
• 2.3.3 激振器
• 2.3.4 加载装置
• 2.3.5 应变式力学传感器
• 2.3.6 DH5938 动态应变测试系统
• 2.4 试件的处理
• 2.5 工作原理
• 2.5.1 工作原理图
• 2.5.2 工作流程
• 第三章 大鼠胫骨受力的实验研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 动物选取及动物模型的制备
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.3 加载实况图
• 3.2 数据分析及计算
• 3.2.1 理论分析
• 3.2.2 采集数据
• 3.3 工作实况总图
• 3.4 数据分析及计算
• 第四章 骨重建模型相关参数研究
• 4.1 骨重建的概述
• 4.1.1 骨重建与骨质疏松的关系
• 4.1.2 骨重建模型的意义
• 4.1.3 骨质疏松模拟模型的历史和现状
• 4.2 基于骨重建生理过程的骨质疏松模型建立
• 4.2.1 基础模型的建立
• 4.2.2 力学激励
• 4.2.3 激活频率对废用的响应
• 4.2.4 基本多细胞单位（BMU ）填充面积
• 4.2.5 孔隙率P 与弹性模量E 之间的关系
• 4.2.6 孔隙率变化关系
• 4.3 模型的数值实现
• 4.4 骨质疏松模型的模拟
• 第五章 结论及展望
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 导师及作者简介