去势大鼠骨质疏松性骨小梁的压缩断裂仿真

• 作者: 吴宇航 张彪 李凡 李木生 林梓凌 郑利钦 郑永泽 陈心敏
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 关键词: 去势 骨质疏松 骨小梁 骨小梁断裂塌陷 感兴趣区域 有限元 国家自然科学基金
• 年，卷（期）: 2020,（15）
• 所属期刊栏目: 骨与关节生物力学
• 页码范围: 2387-2392
• 页数: 6页
• 分类号: R459.9|R318|R445
• 字数: 5794字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2622

摘要

背景:目前已有相关有限元模型仿真模拟了股骨骨折,并探讨了载荷速率、载荷角度及松质骨在髋部骨折中的影响,但骨小梁的断裂仿真仍缺乏相关研究.目的:仿真模拟去势大鼠骨质疏松性骨小梁压缩断裂的生物力学过程.方法:取去势大鼠右侧股骨于Micro-CT扫描股骨远端,获得大鼠股骨感兴趣区域骨微结构参数及三维模型,在Geomagic Studio几何优化后在Hypermesh 14.0前处理,包括体网格划分、设置材料属性参数、边界条件,设置载荷1 200 N,作用时间2 ms,在LS-DYNA软件中进行运算.结果 与结论:①感兴趣区域骨小梁显示空间分布不均;②骨小梁体积小、数量少的部位最先开始出现变形断裂,板状及较大体积的骨小梁最后发生断裂塌陷;③Von-mises应力变化趋势与骨小梁断裂塌陷趋势大致相同;④感兴趣区域骨小梁断裂塌陷过程包括了垂直塌陷和水平扭转,其中水平扭转程度及速率低于垂直塌陷,使得横断面扭转成角大小及成角速率小于冠状面成角;⑤破坏单元的剪切应力增幅及峰值较Von-mises应力小;⑥提示骨小梁断裂塌陷是个复杂的过程,包含了不同平面的变形、成角.