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骨陷窝-小管结构改变对骨细胞流体动力学微环境的影响
编辑人员丨1周前
目的 探讨废用条件引起的骨陷窝-小管系统(lacunar-canalicular system,LCS)结构改变对力学刺激作用下骨细胞流体动力学微环境的影响.方法 首先,以轴向加载的小鼠胫骨为对象,建立"整骨-单个骨细胞LCS"多尺度模型.然后,将整骨多孔弹性有限元模型计算得到的压力梯度等结果 作为单个骨细胞LCS模型的边界条件,以计算骨细胞周围的流速和剪切应力.最后,采用实验设计(design of experiment,DOE)方法 确定LCS结构参数(陷窝体积、陷窝形状与小管直径)对LCS内骨细胞流体动力学微环境的独立及交互影响.结果 当陷窝体积、陷窝形状与小管直径分别从正常变为废用条件时,流速分别增加了 5.3%、39.3%和 37.0%.DOE结果 显示,陷窝形状与小管直径对流速和剪切应力具有显著影响(P<0.05),且贡献比为 0.38∶0.62,而陷窝体积以及各参数交互作用影响不显著.结论 废用条件致陷窝形状和小管直径的改变是影响力学刺激作用下LCS内骨细胞流体动力学微环境的主要因素.通过合理的运动方式有望防治太空失重等带来的废用性骨丢失.
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编辑人员丨1周前
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低强度脉冲超声对骨陷窝-骨小管系统的微观影响研究
编辑人员丨2024/5/11
目的:研究低强度脉冲超声(low-intensity pulsed ultrasound,LIPUS)对骨陷窝-骨小管系统(lacunar-canalicular system,LCS)的微观影响.方法:选取骨组织中的3个连续的骨细胞,采用SolidWorks软件建立LCS模型,再将LCS模型导入有限元分析软件COMSOL中.在LCS模型顶部进行LIPUS照射,分析不同条件下LCS模型的声场和热场分布.结果:超声照射LCS模型后,距离超声入射面越远,声场声压越小,且模型内部的声压分布具有左右对称性;LCS模型内部的声场声压会随着激励声压的增强而增大;越接近超声聚焦区域,温度等值线越密集.结论:该研究揭示了微观角度下LCS内声场和热场的分布规律,为LIPUS实验和治疗提供了理论参考.
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编辑人员丨2024/5/11
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受载骨内液流刺激信号的跨尺度传导行为
编辑人员丨2023/8/5
目的 探索在生理载荷诱导下骨内液流刺激信号在不同尺度上的传导行为.方法 利用COMSOL Multiphysics软件建立多尺度三维有限元模型,从宏观-细观-微观不同尺度分析孔隙压力和流速在不同尺度上的变化规律.结果 在宏细观尺度上,靠近骨外膜和骨内膜处骨单元内的压力和流速分布与其他部位的骨单元有明显不同;在细微观尺度上,由于不同尺度的结构和材料参数差别较大,载荷和流体压力在由宏观传递到微观的过程中会引起不同的生物力学响应.结论 对骨组织进行骨结构-骨单元-骨陷窝-骨小管的多尺度分层建模,为更深层次理解骨内液流信号传递和力传导提供理论参考.
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编辑人员丨2023/8/5
