换一批
换一批基于μMRI生物力学建模评估股骨近端微结构力学行为
Evaluation of Microstructure Mechanical Behavior of Proximal Femur Based on μMRI Biomechanical Modeling
摘要目的 建立并验证一种基于显微磁共振成像(micro-magnetic resonance imaging,μMRI)和微结构分割无创评估股骨近端微观力学行为的生物力学建模方法.方法 首先,对股骨样本进行μMRI扫描,基于分区域图像处理的方法分割骨微结构,建立μMRI微有限元模型(μMRI模型),模拟侧向跌倒姿态进行有限元分析,计算应力和应变.其次,借助显微CT(μCT),验证μMRI图像分割骨微结构的准确性;基于μCT构建有限元模型(μCT模型),验证μMRI模型计算结果的准确性.最后,通过模拟侧向跌倒的离体力学加载实验和应变片测量,验证μMRI模型计算骨表面应变的准确性.结果 μMRI 与 μCT 模型计算得到的骨微结构参数 BV/TV 显著相关(r=0.89,P<0.05),μMRI模型和μCT模型计算得到的最大和最小主应力/主应变百分位数高度相关(R2>0.9).μMRI模型计算得到的应变与力学实验测量的应变高度相关(R2=0.82).结论 基于μMRI分割骨微结构建立的股骨近端微有限元模型可较为准确地表征股骨近端微观力学行为,研究结果为在体无创评估髋部股骨微结构退变和骨质疏松性骨折风险提供了重要工具.
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关键词
显微磁共振成像微计算机断层扫描有限元分析股骨骨微结构micro-magnetic resonance imaging(μMRI)micro-computed tomography(μCT)finite element analysisfemurbone microstructure
分类号
R318.01
栏目名称
骨与关节
DOI
10.16156/j.1004-7220.2024.05.011
发布时间
2024-11-07
基金项目
北京市自然科学基金
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