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血管脉动对骨单元内液体流动行为的影响
  • ISSN号:1001-5515
  • 期刊名称:《生物医学工程学杂志》
  • 时间:0
  • 分类:R657.4[医药卫生—临床医学;医药卫生—外科学]
  • 作者机构:太原理工大学力学学院材料强度与结构冲击山西省重点实验室,太原030024
  • 相关基金:国家自然科学基金(11632013,11472185,11702183);山西自然科学基金(2016021145);山西省高等学校创新人才支持计划资助项目(143230146.S);山西省高等学校科技创新项目(2014116,2017135);大连理工大学精细化工国家重点实验室开放课题基金项目(KF1511)
中文摘要:

骨组织内部存在两大类液体,一类是血液,一类是间隙流。骨细胞新陈代谢主要依赖于间隙流微环境。在骨组织的微观结构下,骨单元壁中液体的渗流行为是研究的热点。本文的主要目的是考察中央哈弗管的血管脉动对骨单元壁中的间隙流流动行为的影响。本文利用COMSOL Multiphysics软件分别建立了中空的和考虑哈弗管中血管脉动的骨单元多孔弹性力学有限元模型,并对比了轴向载荷下两种模型中骨单元壁中的液体渗流行为。结果表明:当考虑哈弗管中的血管脉动时,骨单元壁中液体的压力会明显增大,而流速几乎没有影响。具体地,骨单元孔隙组织液的压力幅值随着血压脉动幅值的增大而增大,受脉动频率的变化影响不大,而血压脉动幅值及频率对骨单元孔隙组织液的流速基本没有影响。该有限元模型可用来进一步研究非轴对称载荷及微裂缝等复杂应力状态下骨单元的多孔弹性力学行为,并为研究骨的力传导及力-电传导机制提供新方法。

英文摘要:

There are two main types of fluid in bone tissue: blood and interstitial fluid. The metabolism of cells mainly relies on the microenvironment of the interstitial fluid. Researches of osteonal fluid seepage behavior based on the microstructure of bone tissue have become a hot point. The aim of the present research work is to assess the effect of blood pressure oscillation on the osteonal interstitial fluid seepage behavior. We established finite element osteon models for a hollow and that considering blood pressure oscillation, respectively, with COMSOL Multiphysics software in order to compare their fluid flow behavior under the axial loading. The results predicted that the interstitial fluid pressure field was enlarged considering the blood pressure oscillation, while the velocity filed changed little. Specifically, the increase of blood pressure oscillatory amplitude could result in the increase of osteonal interstitial fluid pressure, while the blood pressure oscillatory frequency had limited effects on the osteonal pore fluid pressure. Moreover, the blood pressure oscillatory amplitude and frequency had no effect on the osteonal interstitial fluid velocity. The finite element model can be used for the study of the poroelastic behaviors of the osteon under non-axisymmetric loads and microcracks, and can also be a new way to study the mechanism of bone mechanotransduction and electromechanotransduction.

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期刊信息
  • 《生物医学工程学杂志》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:四川大学华西医院 四川省生物医学工程学会
  • 主编:石应康
  • 地址:四川省成都市外南国学巷37号华西医科大学附属第一医院
  • 邮编:610041
  • 邮箱:swyx@mcwcums.com
  • 电话:028-85501507 85422073
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-5515
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1258/R
  • 邮发代号:62-65
  • 获奖情况:
  • 中国生物医学核心期刊,四川省优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:13208