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...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。展开更多
文摘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。
