基于废用的内部骨重建理论模型及松质骨细观水平骨质疏松模拟研究

论文摘要

本论文主要进行“基于废用的内部骨重建理论模型”研究及骨质疏松过程的计算模拟。主要包括以下几个方面的内容: 1 将Scott J. Hazelwood 等人2001 年提出的“基于废用和损伤的内部骨重建理论”应用于松质骨细观水平的骨质疏松计算模拟做了相应的修改,提出更符合骨质疏松生理过程的“基于废用的内部骨重建理论模型”,并进行了精度分析。2 对于松质骨细观水平初始有限元模型进行了分析和讨论,并对相应的参数选取进行了讨论,最终选取符合生理实际过程的“低应变初始模型”。3 对原发性骨质疏松症――I 型绝经后骨质疏松症和Ⅱ型老年性骨质疏松过程进行了计算模拟,得到了符合实验数据的模拟结果,为从力学角度预防骨质疏松的发生及其治疗提高了一定的理论基础。4 根据国人骨质疏松的实验数据,逆向模拟了国人的载荷-年龄曲线,初步探讨了国人骨质疏松的防治,为我国中老年群体防治骨质疏松,在不同阶段,针对不同部位,制定科学合理的运动方案,包括运动方式、运动量、运动幅值等,提供理论基础和计算分析方法。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 骨质疏松症的定义
• 1.2 骨质疏松症的分类
• 1.2.1 I 型绝经后骨质疏松症
• 1.2.2 Ⅱ型老年性骨质疏松症
• 1.3 骨的正常结构和功能
• 1.4 发生骨质疏松症的骨结构和力学特性
• 1.4.1 发生骨质疏松症的骨“量”与骨“质”
• 1.4.2 骨组织的结构与力学特性
• 1.5 选题的背景与意义
• 1.6 本文主要工作
• 第二章 骨质疏松模拟的生理基础
• 2.1 骨组织水平的力学感知机理
• 2.1.1 骨重建
• 2.1.2 骨组织力学响应的调整机制
• 2.2 骨细胞水平的力学感知机理
• 2.2.1 松质骨的细观结构
• 2.2.2 骨细胞水平的力学感知机理
• 2.3 小结
• 第三章 基于废用的内部骨重建理论模型及数值实现过程
• 3.1 Hazelwood 等（2001）“基于废用和损伤的内部骨重建理论”
• 3.1.1 力学模型
• 3.1.2 孔隙度（porosity）和弹性模量及孔隙度的变化率
• 3.1.3 损伤（damage）的形成和去除
• 3.1.4 废用和损伤引起的基本多细胞单位的激活频率
• 3.2 对于内部骨重建理论在骨质疏松计算模拟应用中的修改
• 3.2.1 损伤计算的去除
• 3.2.2 cyc 模式
• 3.2.3 模型中各初始参数的选取以及修改后模型的精度讨论
• 3.3 数值实现过程
• 3.4 小结
• 第四章 初始结构模型及相关参数对模拟结果的影响
• 4.1 有限元模型
• 4.2 初始应变分布的讨论
• 4.2.1 选择初始应变分布的两种思路
• 4.2.2 基础模型和初始模型
• 4.2.3 “高应变初始模型”
• 4.3 骨填充面积Af 公式的讨论
• 4.4 弹性模量E 公式的讨论
• 4.5 吸收期Tr 和填充期Tf 天数的讨论
• 4.6 “低应变初始模型”
• 4.7 小结
• 第五章 原发性骨质疏松症的模拟探讨
• 5.1 Ⅱ型老年性骨质疏松症模拟探讨
• 5.1.1 老年因素引起肌力下降
• 5.1.2 老年因素引起重建阈值提高
• 5.2 I 型绝经后骨质疏松症模拟探讨
• 5.2.1 绝经因素引起重建阈值提高
• 5.2.2 绝经因素引起基本多细胞单位激活频率增加
• 5.3 小结
• 第六章国人骨质疏松症防治的初步探讨
• 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 导师及作者简介