换一批低强度脉冲超声参数对骨小梁和成骨细胞力学分布影响的模拟研究
Numerical simulation study for mechanical distribution of trabecular bone and osteoblasts under interaction of parameters of low-intensity pulsed ultrasound
摘要目的:采用有限元法研究低强度脉冲超声(low-intensity pulsed ultrasound,LIPUS)参数对骨小梁和成骨细胞力学分布的影响规律,以期为防治骨质疏松症提供参考.方法:使用COMSOL Multiphysics 6.1软件构建包含骨小梁、骨髓液、成骨细胞(含细胞核)的松质骨三维有限元模型,选取无超声作用工况及不同LIPUS参数[声强I分别为10、20、30、40、50 mW/cm2,占空比(duty cycle,DC)分别为10%、20%、25%、33%、50%]两两组合作用的工况进行模拟研究,分析各工况下骨小梁和成骨细胞(含细胞核)的应力分布.结果:LIPUS作用可显著影响骨小梁和成骨细胞(含细胞核)的von Mises应力分布,且细胞核处的von Mises应力明显高于细胞的其他区域.骨小梁的von Mises应力与I、DC均正相关;成骨细胞(含细胞核)的von Mises应力与I正相关,DC为33%时von Mises应力平均值最大.结论:在LIPUS作用下,骨小梁和成骨细胞(含细胞核)的力学分布规律具有显著的参数依赖特性,可根据需求精准调控超声参数,防治骨质疏松症.
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关键词
低强度脉冲超声骨小梁成骨细胞骨质疏松症有限元法low-intensity pulsed ultrasoundtrabecular boneosteoblastosteoporosisfinite element method
分类号
R318（医用一般科学）
栏目名称
DOI
10.19745/j.1003-8868.2026056
发布时间
2026-05-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
基金项目
国家自然科学基金（12072235）
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