基于有限元方法對(duì)骨質(zhì)疏松的研究.pdf

1、隨著世界人口的增長(zhǎng)，患骨質(zhì)疏松的人口比例逐漸增高。骨質(zhì)疏松已經(jīng)成為了嚴(yán)重威脅健康的疾病并且引起了世界范圍內(nèi)的關(guān)注。骨質(zhì)疏松是最常見(jiàn)的骨代謝失調(diào)疾病，它是以骨質(zhì)丟失、松質(zhì)骨微結(jié)構(gòu)退化等為特征的骨疾病。最近的研究顯示，相對(duì)于骨密度一般的人，骨質(zhì)疏松患者的骨髓脂肪含量明顯上升。但是目前還沒(méi)有進(jìn)一步的研究來(lái)調(diào)查骨質(zhì)疏松中骨髓的力學(xué)功能。
　　有限元方法是研究骨力學(xué)的常用手段。骨力學(xué)研究領(lǐng)域中有限元分析方法被應(yīng)用于椎骨、股骨等部位及骨重塑機(jī)

2、理的應(yīng)力分析研究上，并得到很好的發(fā)展。有限元分析方法主要是通過(guò)對(duì)醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的重建，得出骨的三維空間結(jié)構(gòu)，在三維模型內(nèi)對(duì)骨進(jìn)行一系列虛擬力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作?，F(xiàn)實(shí)中的骨力學(xué)實(shí)驗(yàn)雖然可以得到真實(shí)的骨力學(xué)參數(shù)，但每次實(shí)驗(yàn)都會(huì)對(duì)骨產(chǎn)生無(wú)法修復(fù)的破壞，不利于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可驗(yàn)證性和可預(yù)測(cè)性。本文采用有限元分析等方法對(duì)骨質(zhì)疏松進(jìn)行骨力學(xué)模型的研究。
　　通過(guò)有限元分析方法，本文重建了骨與骨髓的三維耦合模型。對(duì)腰椎中骨小梁與骨髓的力學(xué)相互關(guān)系通過(guò)耦合模型

3、進(jìn)行了研究。一方面在感興趣區(qū)域的骨小梁外，以全黃骨髓材料替代空白骨髓腔，設(shè)定骨髓與骨小梁材料屬性，分析不同的材料有限元方程并對(duì)模型加以不同種類的載荷。通過(guò)在有限元軟件中的求解計(jì)算，得出只有骨小梁情況與骨小梁模型和黃骨髓共存模型的應(yīng)力分布圖。另一方面，同樣采用上述去骨形態(tài)操作，將骨髓腔設(shè)置為紅骨髓流體，通過(guò)分析設(shè)定流動(dòng)方程，對(duì)骨小梁與紅骨髓進(jìn)行流固耦合。在此基礎(chǔ)上加以外在載荷。分析無(wú)骨髓模型、黃骨髓與骨小梁耦合模型、紅骨髓與骨小梁耦合模型