结构与材料退变影响股骨近端松质骨表观力学性能的生物力学研究  

作　　者：冯成龙 张珂 占师 甘宇雄 相新昊 牛文鑫[1,2] 

机构地区：[1]同济大学医学院,上海200331 [2]同济大学附属养志康复医院转化研究中心,上海201619 [3]上海交通大学医学院附属第六人民医院,上海200233

出　　处：《医用生物力学》2024年第S01期37-37,共1页Journal of Medical Biomechanics

基　　金：国家自然科学基金项目,12202315;中国博士后基金,2023M732665

摘　　要：目的明确股骨近端不同部位松质骨微观结构与材料力学性能变化对整体力学性能的影响规律,为骨质疏松微观生物力学机制探索及诊断策略优化提供理论依据。方法使用Micro-CT扫描健康股骨样本,在股骨近端选取5处具有不同结构的松质骨区域,通过阈值调整模拟各结构的骨质疏松退变过程。采用有限元方法评估松质骨表观力学性能,分析结构退变对表观力学性能的影响;通过模拟骨小梁材料的软硬变化,分析组织水平材料力学性能对表观力学性能的影响。结果各处松质骨表观力学性能均随结构退变呈线性降低,但斜率不一。股骨头下部骨量较高(BV/TV=0.37),5%的骨量衰减仅造成表观弹性模量降低6.8%;而在骨量较低的股骨颈(BV/TV=0.15),5%骨量衰减所导致的表观弹性模量损失可达11.5%。对以上两结构,骨小梁弹性模量分别增强7.3%和13%即可使退变后结构的表观力学性能与退变前持平,但组织应力水平也随之提升。结论股骨近端松质骨的微观结构与材料性能对其表观力学性能有规律性影响。骨小梁材料硬化在一定程度上可抵消结构变化对表观力学性能的消极影响,但同时会增加骨小梁微损伤风险。股骨颈和大转子相比股骨头区域的松质骨对结构退变更敏感,监测这些部位的骨组织指标或能更早地识别骨质疏松症状。

关 键 词：股骨近端 表观弹性模量 骨质疏松 生物力学研究 股骨颈 松质骨 骨小梁 大转子 

分 类 号：R68[医药卫生—骨科学] R318.01[医药卫生—外科学]