基于有限元分析的骨髓灌注研究.pdf

1、隨著世界人口老齡化的加劇,骨質疏松發(fā)病率也日益上升,骨質疏松癥已經成為嚴重的健康問題并受到公眾廣泛關注。骨質疏松癥( Osteoporosis, OP)是一種最為常見的骨代謝疾病,具有骨質減少、骨組織結構退化的特性,導致骨脆性增加,發(fā)生骨折幾率增加。眾多學者通過骨髓灌注實驗研究發(fā)現(xiàn)骨髓中的脂肪細胞與松質骨形成有著顯著聯(lián)系。近年來,臨床、流行病學和組織病理學等領域應用骨髓灌注開始對骨質疏松與血管類疾病的關系進行研究,并發(fā)現(xiàn)骨密度與血管疾病

2、存在很強的關聯(lián)性。
　　動態(tài)增強掃描是研究骨質疏松和血管類疾病關聯(lián)的常用手段?，F(xiàn)在動態(tài)增強掃描被應用于椎骨、股骨等部位的疾病預測及骨生理和病理的研究,并得到很好的發(fā)展。動態(tài)增強掃描研究主要是通過定量或半定量參數(shù)研究,而有限元分析可以對于實驗無法得到的單一因素改變進行研究,如紅骨髓灌注曲線研究。由于動態(tài)增強掃描實驗具有重復性低、采集時間長、對層流內血流信號不敏感等缺點,本文采用有限元分析方法對骨髓灌注進行研究。
　　一方面,建

3、立骨髓灌注有限元模型,得到具有生理意義的灌注參數(shù),并得出灌注各參數(shù)與骨密度之間的關系。骨質疏松癥的最大濃度值參數(shù)較正常人降低;骨質疏松癥的最大斜率較正常人降低;骨質疏松的到達峰值時間較正常人減少。研究還得出微血管密度大的最大濃度值參數(shù)較微血管密度小的增多。有限元分析結果同 DCE-MRI實驗數(shù)據(jù)分析結果是一致的,同時有限元分析還可以得到紅骨髓和黃骨髓的濃度曲線。本文研究得出:紅骨髓的最大濃度值參數(shù)較黃骨髓增多;紅骨髓的最大斜率參數(shù)較黃骨

4、髓增多;紅骨髓到達峰值的時間較黃骨髓減少。本文通過有限元模型實現(xiàn)了正常人和骨質疏松癥患者間的對比,完成骨髓成分、血管特性和松質骨之間的關系的初步研究。這是臨床實驗無法實現(xiàn)的,也是仿真的意義所在。
　　另一方面,本文建立骨受力有限元模型,得出骨受力后產生應力大小與BMD和骨髓存在相關性?，F(xiàn)階段的力學研究都只是針對骨小梁的,很少有人關注骨髓對于力學的影響。結果分析:骨質疏松的最大應力參數(shù)較正常人增加,即相同載荷下,BMD小的骨產生的最