鼠股骨骨生長骨重建骨密度有限元碩士論文

1、骨重建及骨干橫截面生長仿真分析力學(xué)， 2010， 碩士【摘要】 骨代謝是一個(gè)復(fù)雜的過程,從出生到骨發(fā)育停止,一直進(jìn)行著骨的生長和塑建,骨成熟以后又不斷進(jìn)行著骨重建。力學(xué)因素參與了整個(gè)過程,通過骨吸收與骨形成的相互作用來調(diào)整骨的形狀、大小及有機(jī)組成,使得骨骼結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)不斷變化的力學(xué)環(huán)境。骨形成和骨吸收兩者之間的轉(zhuǎn)換紊亂或異常會(huì)引起骨疾病,比如骨質(zhì)疏松癥、骨畸形等等,為了對這些疾病的預(yù)防和治療手段有更好的理解和提供一定的理論依據(jù),有限元技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。因此,進(jìn)行骨重建及橫截面生長過程的數(shù)值模擬有著重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。本課題在骨再造理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合骨生長生理調(diào)控機(jī)制,選擇Wistar

2、鼠股骨近端作為研究對象,進(jìn)行了骨重建的仿真分析,并根據(jù)股骨所承受載荷與時(shí)間的關(guān)系,模擬出整個(gè)生長期中骨干橫截面的直徑變化。使用Micro-CT掃描股骨近端,獲取斷層圖像數(shù)據(jù),利用MIMICS軟件進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理,構(gòu)造出均勻的面網(wǎng)格模型,導(dǎo)入有限元軟件ANSYS建立出有限元模型,然后利用CT值與骨密度、彈性模量之間的關(guān)系式,得到接近真實(shí)的材料屬性,賦予到有限元模型的每個(gè)單元中。使用APDL語言編制程序?qū)崿F(xiàn)骨重建算法,為了更加接近骨生理機(jī)理,考慮了骨細(xì)胞與反應(yīng)細(xì)胞. 更多還原【Abstract】 Bone metabolism is a complex process which con

3、trols bone growth and modeling during development, and bone remodeling after maturation. Mechanical factors involve in the whole process. To make the bone structure to adapt to changing mechanical environment, the interaction between bone resorption and bone formation adjusts the bone shape, size an

4、d organic composition. Abnormal conversion between bone resorption and formation can cause bone disease such as osteoporosis, bone deformity and so on. In. 更多還原 【關(guān)鍵詞】 鼠股骨； 骨生長； 骨重建； 骨密度； 有限元； 【Key words】 rat femur； bone growth； bone remodeling； bone density； finite element； 摘要 3-4 Abstract 4-5

5、第1章 緒論 8-15 1.1 課題背景及研究的目的與意義 8-9 1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀 9-13 1.2.1 國內(nèi)外骨再造理論研究及其發(fā)展 9-12 1.2.2 國內(nèi)外骨橫截面生長理論研究及其發(fā)展 12-13 1.3 本文的主要研究內(nèi)容 13-15 第2章 骨及骨生長力學(xué)理論 15-25 2.1 引言 15 2.2 骨的結(jié)構(gòu)及骨細(xì)胞 15-19 2.2.1 骨的結(jié)構(gòu) 15-17 2.2.2 骨細(xì)胞 17-18 2.2.3 骨結(jié)構(gòu)與其力學(xué)功能的關(guān)系 18-19 2.3 骨組織的力學(xué)屬性 19-20 2.4 骨代謝 20-21 2.4.1 骨塑建 20 2.4.2 骨重建 20-21

6、 2.5 骨功能適應(yīng)性理論 21-24 2.5.1 骨適應(yīng)性彈性理論 21 2.5.2 骨再造理論 21-24 2.6 本章小結(jié) 24-25 第3章 鼠股骨有限元模型 25-36 3.1 引言 25 3.2 股骨建模方法的選擇 25-26 3.3 CT 圖像數(shù)據(jù)采集 26-27 3.4 股骨二維有限元模型建立 27-28 3.5 股骨三維有限元模型建立 28-34 3.5.1 股骨三維有限元建模流程 28 3.5.2 實(shí)體模型建立 28-30 3.5.3 網(wǎng)格劃分 30-32 3.5.4 CT 值與骨骼組織之間的關(guān)系 32-33 3.5.5 股骨材料賦值 33-34 3.6 本章小結(jié) 34-3

7、6 第4章 股骨重建仿真分析 36-46 4.1 引言 36 4.2 骨重建算法與程序設(shè)計(jì) 36-41 4.2.1 骨重建算法 36-38 4.2.2 基于ANSYS 的骨重建仿真程序設(shè)計(jì) 38-41 4.3 股骨二維重建數(shù)值模擬 41-43 4.3.1 載荷及邊界條件 41-42 4.3.2 股骨密度分布結(jié)果 42-43 4.4 股骨三維重建數(shù)值模擬 43-45 4.4.1 載荷及邊界條件 43 4.4.2 股骨主應(yīng)力線分布 43-44 4.4.3 股骨密度分布結(jié)果 44-45 4.5 本章小結(jié) 45-46 第5章 股骨橫截面生長數(shù)值模擬 46-54 5.1 引言 46 5.2 骨外膜和骨內(nèi)膜上的力學(xué)激勵(lì)計(jì)算 46-47 5.3 骨再造率與力學(xué)激勵(lì)的關(guān)系 47-48 5.4 隨時(shí)間變化的載荷數(shù)據(jù) 48-49 5.5 股骨橫截面生長數(shù)值模擬 4