當(dāng)承受的外部載荷發(fā)生變化時(shí),骨可以感應(yīng)力學(xué)信號(hào)并做出響應(yīng),調(diào)節(jié)自身的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)。在力學(xué)信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中,動(dòng)態(tài)載荷而非靜態(tài)載荷能夠引起骨內(nèi)液體的流動(dòng),激活骨細(xì)胞。當(dāng)動(dòng)態(tài)載荷幅值產(chǎn)生的力學(xué)應(yīng)變超過(guò)一定閾值時(shí),新骨生成。長(zhǎng)骨動(dòng)態(tài)加載模型是研究力學(xué)加載促進(jìn)骨生成的典型模型,實(shí)驗(yàn)結(jié)合有限元分析是應(yīng)用最為廣泛的方法。目前,小鼠脛骨和大鼠尺骨動(dòng)態(tài)加載模型的研究很多,但有關(guān)大鼠脛骨的動(dòng)態(tài)加載模型很少報(bào)道。本文在大鼠脛骨離體加載實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,通過(guò)骨內(nèi)側(cè)表面的應(yīng)變計(jì)測(cè)得應(yīng)變值。為更好地理解動(dòng)態(tài)加載過(guò)程中的合成代謝反應(yīng),建立基于實(shí)驗(yàn)樣本影像的個(gè)體化有限元模型來(lái)評(píng)估脛骨承受力學(xué)載荷時(shí)其整體應(yīng)變分布規(guī)律,并用應(yīng)變計(jì)測(cè)量的應(yīng)變數(shù)據(jù)校準(zhǔn)有限元計(jì)算應(yīng)變。本文的主要內(nèi)容為:首先,取15只5月齡雌性Wistar正常大鼠的右下肢,將兩個(gè)應(yīng)變計(jì)粘貼在脛骨內(nèi)側(cè)面,放于動(dòng)態(tài)循環(huán)加載實(shí)驗(yàn)設(shè)備上,施加三種不同幅值(20N、30N、40N)的動(dòng)態(tài)載荷,測(cè)得粘貼應(yīng)變計(jì)處脛骨的實(shí)驗(yàn)應(yīng)變。然后,脛骨樣本經(jīng)Micro computed tomography(Micro-CT)掃描重建后,采用Mimics、Magics、Geomagic Studio...

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.3骨重建過(guò)程

骨具有反饋機(jī)制,為適應(yīng)其功能需要始終對(duì)自身進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)力學(xué)環(huán)境改變時(shí),總是以最優(yōu)的結(jié)構(gòu)和材料適應(yīng)新的力學(xué)環(huán)境,即骨具有功能適應(yīng)性。此時(shí),骨結(jié)構(gòu)和骨量分布發(fā)生改變,改變程度主要取決于骨重建過(guò)程中成骨細(xì)胞骨形成與破骨細(xì)胞骨吸收之間所達(dá)到的平衡[17]。圖1.3(a)和圖1.3(b)給....

圖1.4力學(xué)調(diào)控系統(tǒng)的應(yīng)變閾值[20]

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,骨失重會(huì)誘發(fā)骨生成、骨礦物含量、骨基質(zhì)蛋白的減少,而增加骨承受的載荷能夠增加骨量、防止骨丟失。骨結(jié)構(gòu)的改變是因?yàn)榫植苛W(xué)信號(hào)刺激了骨細(xì)胞,引起骨量重新分配。骨量不斷變化滿足力學(xué)環(huán)境需要,此過(guò)程中的反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)稱為力學(xué)調(diào)控系統(tǒng)。Frost等[19]給出了骨組織的三個(gè)主....

圖1.5加載間歇與骨生成量之間的關(guān)系[28]

延長(zhǎng)骨加載的持續(xù)時(shí)間不能使骨量成比例地增加。隨著加載時(shí)間的延長(zhǎng),骨細(xì)胞變得不敏感,從而骨生成反應(yīng)減弱。這一現(xiàn)象在鳥尺骨的研究和大鼠脛骨、股骨的研究中得到很好的證明[26,27]。施加不同的載荷后卸載,骨可以在數(shù)秒或數(shù)小時(shí)內(nèi)恢復(fù)敏感性。大鼠在承受載荷間歇0h、0.5h、1h、2h、....

圖1.6離體成像的Micro-CT系統(tǒng)[39]

Micro-CT的主要結(jié)構(gòu)包括X線斷層掃描裝置和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大部分。掃描裝置包括X線發(fā)生器、球管、探測(cè)器等,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括操作臺(tái)、中央處理系統(tǒng)等。其工作方式分為兩種:離體掃描和活體掃描。可在不破壞樣本的情況下,對(duì)離體動(dòng)物的骨骼、牙齒、生物材料等樣本進(jìn)行二維/三維的成像。也可在造影....

本文編號(hào)：4052479