基于血液供给条件和力学环境的骨折愈合仿真

摘要：

为了模拟和预测肌体组织复杂的再生修复过程,提出基于力学环境和血液供给条件建立骨折愈合仿真模型.针对骨折固定的力学条件和生物学因素,用一种时间动态模型模拟二期骨折愈合阶段的机械稳定性、血管再生和组织分化之间复杂的作用关系.与以往模型不同,本研究建立骨折的三维几何模型,通过有限元法计算骨痂局部力刺激,并与模糊逻辑相结合,将血液浓度作为时-空状态变量引入到模型中,描述骨痂力学及组织分化过程.通过前进欧拉法进行组织浓度等时间步长的迭代更新,在Visual Studi0 2012环境下实现愈合进程模拟.最后,利用仿真模型预测稳定与不稳定环境下骨间动度随骨折愈合时间的变化情况,并将仿真结果数据与实验数据进行对比,结果表明,仿真结果与实验数据在趋势和数值上都有较好的吻合,仿真结果数据全部分布在实验数据平均偏差范围内.该结果验证了骨折愈合模型的精确性以及在模拟骨折愈合过程方面的优势.

关键词：骨折愈合、三维模型、模糊规则、组织分化、有限元

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资助基金：国家自然科学基金61572159;黑龙江省留学回国人员科技项目择优资助重点项目2013-201401;哈尔滨理工夫学青年拔尖人才项目201601资助 Supported by National Natural Science Foundation of China61572159;Scientific Research Foundation for the Returned Overseas Scholars of Heilongjiang Province2013-201401;Science Funds for the Young Innovative Talents of Harbin University of Science and Technology201601

在线出版日期：2018-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：240-250