不同松质骨体积分数影响股骨近端表观力学响应的有限元分析
杨锐敏1
吴文正2
郑永泽1
郑晓辉2
1.广州中医药大学第一临床医学院,广东省广州市 5104052.广州中医药大学第一附属医院创伤骨科,广东省广州市 510405
摘要：背景:目前评估骨折风险仍依靠骨密度测试,然而,骨密度检测忽略了影响骨折的其他机制,包括多个尺度上的骨三维结构和材料特性.尽管骨密度提供了有用的信息,但其在预测骨折风险方面的价值有限.目的:通过构建不同松质骨体积分数股骨近端三维有限元模型,探究微观参数松质骨体积分数对股骨近端表观力学响应的影响.方法:收集1例健康志愿者股骨近端CT数据,以DICOM格式导入Mimics重建三维模型,并赋予骨质疏松皮质骨、松质骨相应材料参数,导入Abaqus中通过单元均匀删除脚本,构建35％,30％,25％,20％,15％松质骨体积分数的有限元模型.在股骨头上方建立参考点并施加载荷于股骨头上方与髋臼接触区域,分析股骨近端在生理站立位应力下的力学响应差异.结果 与结论:①站立位载荷条件下,股骨颈外上侧所受张应力始终大于颈内下侧压应力值,随着松质骨体积分数降低,股骨近端所受张应力、压应力均逐渐增大,15％模型最大张应力、最大压应力分别是35％模型的1.91倍和1.42倍,最大主应变增加4.76倍,股骨整体刚度下降58％;②单足站立状态下,股骨皮质骨较松质骨相比承担了更多的应力,而松质骨在股骨整体弹性响应中承担不可或缺的作用;③随着松质骨体积分数的下降,股骨颈外上侧张应力增加幅度更大,结合颈外上侧区域作为骨量丢失最为显著的区域,在跌倒载荷下同样处于应力集中区域,在临床中常常为骨折断裂的起点,这提示着颈外上侧的相关参数(如骨密度和体积分数)是否可能成为预测脆性股骨颈骨折更为敏感的指标,值得进一步探究.
关键词：骨体积分数松质骨股骨骨质疏松单足站立姿势有限元法生物力学强度理论
分类号：R459.9(治疗学)R452(治疗学)R319(医用一般科学)
资助基金：广州中医药大学第一附属医院创新强院临床研究专项项目(2019IIT29)
论文发表日期：2021-12-21
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 5765-5770 )
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