鼠股骨骨生长骨重建骨密度有限元硕士论文

1、骨重建及骨干横截面生长仿真分析力学， 2010， 硕士【摘要】 骨代谢是一个复杂的过程,从出生到骨发育停止,一直进行着骨的生长和塑建,骨成熟以后又不断进行着骨重建。力学因素参与了整个过程,通过骨吸收与骨形成的相互作用来调整骨的形状、大小及有机组成,使得骨骼结构能够适应不断变化的力学环境。骨形成和骨吸收两者之间的转换紊乱或异常会引起骨疾病,比如骨质疏松症、骨畸形等等,为了对这些疾病的预防和治疗手段有更好的理解和提供一定的理论依据,有限元技术得到了广泛的应用。因此,进行骨重建及横截面生长过程的数值模拟有着重要的学术意义和应用价值。本课题在骨再造理论的基础上,结合骨生长生理调控机制,选择Wistar

2、鼠股骨近端作为研究对象,进行了骨重建的仿真分析,并根据股骨所承受载荷与时间的关系,模拟出整个生长期中骨干横截面的直径变化。使用Micro-CT扫描股骨近端,获取断层图像数据,利用MIMICS软件进行图像数据处理,构造出均匀的面网格模型,导入有限元软件ANSYS建立出有限元模型,然后利用CT值与骨密度、弹性模量之间的关系式,得到接近真实的材料属性,赋予到有限元模型的每个单元中。使用APDL语言编制程序实现骨重建算法,为了更加接近骨生理机理,考虑了骨细胞与反应细胞. 更多还原【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. 更多还原 【关键词】 鼠股骨； 骨生长； 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 绪论 8-15 1.1 课题背景及研究的目的与意义 8-9 1.2 国内外在该方向的研究现状 9-13 国内外骨再造理论研究及其发展 9-12 国内外骨横截面生长理论研究及其发展 12-13 1.3 本文的主要研究内容 13-15 第2章 骨及骨生长力学理论 15-25 2.1 引言 15 2.2 骨的结构及骨细胞 15-19 骨的结构 15-17 骨细胞 17-18 骨结构与其力学功能的关系 18-19 2.3 骨组织的力学属性 19-20 2.4 骨代谢 20-21 骨塑建 20 骨重建 20-21 2.5 骨功能适应性理论 21-24 骨适应性弹性理论 21 骨再造理论 21-2

6、4 2.6 本章小结 24-25 第3章 鼠股骨有限元模型 25-36 3.1 引言 25 3.2 股骨建模方法的选择 25-26 3.3 CT 图像数据采集 26-27 3.4 股骨二维有限元模型建立 27-28 3.5 股骨三维有限元模型建立 28-34 股骨三维有限元建模流程 28 实体模型建立 28-30 网格划分 30-32 CT 值与骨骼组织之间的关系 32-33 股骨材料赋值 33-34 3.6 本章小结 34-36 第4章 股骨重建仿真分析 36-46 4.1 引言 36 4.2 骨重建算法与程序设计 36-41 骨重建算法 36-38 基于ANSYS 的骨重建仿真程序设计 38-41 4.3 股骨二维重建数值模拟 41-43 载荷及边界条件 41-42 股骨密度分布结果 42-43 4.4 股骨三维重建数值模拟 43-45 载荷及边界条件 43 股骨主应力线分布 43-44 股骨密度分布结果 44-45 4.5 本章小结 45-46 第5章 股骨横截面生长数值模拟 46-54 5.1 引言 46 5.2 骨外膜和骨内膜上的力学激励计算 46-47 5.3 骨再造率与力学激励的关系 47-48 5.4 随时间变化的载荷数据 48-49 5.5 股骨