胰島素型糖尿病骨骼力學特性變化的數值分析.pdf

1、胰島素型糖尿病是當今一種普通的糖尿病,糖尿病型骨質疏松就是其中一種經常性并發(fā)癥,骨折概率很高。國內外學者認為胰島素是通過作用于成骨細胞,影響其成骨作用進而破壞正常的骨骼再造,最終引發(fā)了骨量流失和骨質疏松。骨質疏松是內部環(huán)境和力學環(huán)境共同作用的結果,在骨再造理論中表現為胰島素缺失后導致了骨骼的參考激勵值增大,使得骨密度減小,最終引發(fā)骨質疏松。本課題的目的是在胰島素濃度減小狀態(tài)下,利用骨再造方程對上述過程進行模擬與分析,求出患病后參考激勵值

2、。
　　本研究使用計算機模擬的方法,以骨再造的理論為指導,對SD大鼠股骨松質骨微觀結構的密度變化進行了骨再造的數值分析。首先求出健康大鼠模型的初始參考激勵,然后對其按照20％、40%、60%、80%的比例增大,然后將得到的一系列對應不同模型的初始參考激勵帶入骨再造方程,對三維重建模型進行骨再造過程模擬。得到模型的一系列的平均表觀密度,求出達到平衡時密度減小的百分比。在計算機模擬的同時,購置10月月齡的若干雌性SD鼠,實驗組注射鏈脲

3、佐菌素(STZ),使其患胰島素型糖尿病,剛購入時記為0周,分別在0、3、6、9周處死患病組,然后提取骨骼,以右側股骨近端的微觀局部為研究對象。經過CT掃描,用CTan讀取0、3、6、9周微觀骨小梁平均骨密度。計算從0周到9周骨密度減小的百分比,得到微觀骨小梁密度的變化率是28.53%。在每個組的參考激勵中,認為模型密度變化率是28.53±0.5%時的參考激勵值即為患有胰島素型糖尿病骨質疏松后的參考激勵值。結果發(fā)現每組參考激勵值均在增大2

4、0%時最接近實驗得到的密度變化率,本文以原參考激勵值的20%為增量來求解最優(yōu)參考激勵時得到的粗略的參考激勵值,編寫的優(yōu)化程序在有限元模型中優(yōu)化最終得到的參考激勵值為:0.213J/g、0.237J/g、0.446J/g、0.00578J/g、0.0530J/g、0.148J/g、1.051J/g、1.446J/g、2.279J/g。本文的結論是對患有胰島素型糖尿病患者進行骨質疏松研究和骨再造研究時,可以用1.2倍的初始參考激勵值作為患病