受载骨内液流刺激信号的跨尺度传导行为
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国家自然科学基金项目(11632013, 11702183, 11572213,11972242), 山西省高校科技创新项目(2017135)


The Trans-Scale Conduction Behavior of Fluid Stimulation in Loaded Bone
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    摘要:

    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。

    Abstract:

    Objective To investigate the conduction behavior of fluid flow induced by physiological loads at different scales of bone. Method sThe multiscale bone models were established by using the COMSOL Multiphysics software, and the fluid behaviors were investigated at macro-, meso- and micro-scale. Results At macro-meso scale,the distribution of pore pressure and fluid velocity of osteon near the periosteum and endoosteum were different from that in other parts. Due to the different structure and material parameters at different layers, the loading and fluid pressure caused different biomechanical responses in the process of transferring from macro-scale to micro-scale. Conclusions The multi-scale layered modeling of bone structure-osteon-lacunae-bone canaliculi was established, which provided the theoretical reference for deeper understanding of fluid stimulation and mechanotransduction.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

于纬伦,武晓刚,李朝鑫,孙玉琴,陈维毅.受载骨内液流刺激信号的跨尺度传导行为[J].医用生物力学,2020,35(2):208-215

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  • 收稿日期:2019-07-11
  • 最后修改日期:2019-09-13
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  • 在线发布日期: 2020-04-27
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