胰島素型糖尿病骨骼力學(xué)特性變化的數(shù)值分析.pdf

1、胰島素型糖尿病是當(dāng)今一種普通的糖尿病,糖尿病型骨質(zhì)疏松就是其中一種經(jīng)常性并發(fā)癥,骨折概率很高。國內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為胰島素是通過作用于成骨細(xì)胞,影響其成骨作用進(jìn)而破壞正常的骨骼再造,最終引發(fā)了骨量流失和骨質(zhì)疏松。骨質(zhì)疏松是內(nèi)部環(huán)境和力學(xué)環(huán)境共同作用的結(jié)果,在骨再造理論中表現(xiàn)為胰島素缺失后導(dǎo)致了骨骼的參考激勵(lì)值增大,使得骨密度減小,最終引發(fā)骨質(zhì)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(jìn)行模擬與分析,求出患病后參考激勵(lì)值

2、。
　　本研究使用計(jì)算機(jī)模擬的方法,以骨再造的理論為指導(dǎo),對SD大鼠股骨松質(zhì)骨微觀結(jié)構(gòu)的密度變化進(jìn)行了骨再造的數(shù)值分析。首先求出健康大鼠模型的初始參考激勵(lì),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(yīng)不同模型的初始參考激勵(lì)帶入骨再造方程,對三維重建模型進(jìn)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(dá)到平衡時(shí)密度減小的百分比。在計(jì)算機(jī)模擬的同時(shí),購置10月月齡的若干雌性SD鼠,實(shí)驗(yàn)組注射鏈脲

3、佐菌素(STZ),使其患胰島素型糖尿病,剛購入時(shí)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(cè)股骨近端的微觀局部為研究對象。經(jīng)過CT掃描,用CTan讀取0、3、6、9周微觀骨小梁平均骨密度。計(jì)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(gè)組的參考激勵(lì)中,認(rèn)為模型密度變化率是28.53±0.5%時(shí)的參考激勵(lì)值即為患有胰島素型糖尿病骨質(zhì)疏松后的參考激勵(lì)值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)每組參考激勵(lì)值均在增大2

4、0%時(shí)最接近實(shí)驗(yàn)得到的密度變化率,本文以原參考激勵(lì)值的20%為增量來求解最優(yōu)參考激勵(lì)時(shí)得到的粗略的參考激勵(lì)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(lì)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(jié)論是對患有胰島素型糖尿病患者進(jìn)行骨質(zhì)疏松研究和骨再造研究時(shí),可以用1.2倍的初始參考激勵(lì)值作為患病