基于低频振动条件下骨缺损修复的在体力学模型研究

基本信息
批准号:31270999
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:赵文志
学科分类:
依托单位:大连医科大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈秉智,姜虹,何盛为,张红,张路,孙雪刚,王剑,刘婷婷,王国强
关键词:
在体力学模型骨缺损修复低频振动反演结构优化
结项摘要

The background of this item was bone defect repairment, under the condition of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) transplantation associated with low freqency vibration stimulation , mechanical model of bone defect treatment in vivo was established..On the basis of the preliminary study, the animal models of bone defect were built , the BMSCs was cultured and proliferated in vitro, and then implanted to bone defects area, a 25Hz whole body vibration was exerted upon the animal to stimulate BMSCs osteogenic, the new way of cell transplantation combining with mechanical stimulation promoting bone defect healing was explored; The bone mineral density of bone defects area and the biomechanical parameters of the experimental animal limbs were measured, the key parameters B and K in bone growth equation were determined by appling Inversion algorithm and then the biological models of low-frequency vibration stimulating BMSCs to osteogenic differentiation to treat bone defect were pramarily established; Another animal experiments were carried out, the biological models were feedbacked and corrected by animal models; Based on the final biological models, considering the different periods, the effect of the dead zone and the receptor cell and other factors,the trends of bone defect healing under the different modes of vibration stimulation was simulated and predicted by appling Finite Element Analysis and structure optimization methods..The models created in this item investigated the impacts of biological factors and mechanical factors on the bone defects healing,it explored a new idea for establishing macro-united-micro bone remodeling model uder the real physiological environment and provided a therical guidance for the clinical treatment of bone defects.

本项目以骨缺损修复为背景,以骨髓间充质干细胞(BMSCs)移植结合低频振动刺激为条件,创建骨缺损治疗在体力学模型。.在前期研究基础上,建立骨缺损动物模型,将经体外培养、扩增后的BMSCs植入骨缺损区,施加25HZ的全身振动刺激BMSCs成骨,探讨细胞移植与力学刺激相结合促进骨缺损愈合新途径;通过对动物骨缺损区骨密度测量及其骨骼生物力学参数测定,用反演算法确定骨生长方程中关键参数B和K,初步确立低频振动刺激BMSCs成骨分化治疗骨缺损生物模型;再次进行动物实验,用动物模型反馈和修正生物模型;基于最终所建模型,考虑了不同时期、死区效应和感受细胞等因素,用有限元和结构优化方法,模拟和预测不同振动方式下骨缺损的愈合趋势。.本项目所建模型探讨了生物学因素和力学因素对骨缺损愈合的综合影响,并为在真实生理环境中,建立宏观与微观相统一的骨重建生物力学模型探索一种新思路,为骨缺损临床治疗提供理论指导。

项目摘要

本项目以骨缺损修复为背景,以骨髓间充质干细胞(BMSCs)移植结合低频振动刺激为条件,创建骨缺损治疗在体力学模型。.在前期研究基础上,建立骨缺损动物模型,将经体外培养、扩增后的BMSCs植入骨缺损区,施加25Hz的全身振动刺激BMSCs成骨,探讨细胞移植与力学刺激相结合促进骨缺损愈合新途径;通过对动物骨缺损区骨密度测量及其骨骼生物力学参数测定,用反演算法确定骨生长方程中关键参数B和K,初步确立低频振动刺激BMSCs成骨分化治疗骨缺损生物模型;再次进行动物实验,用动物模型反馈和修正生物模型;基于最终所建模型,考虑了不同时期、死区效应和感受细胞等因素,用有限元和结构优化方法,模拟和预测不同振动方式下骨缺损的愈合趋势。.本项目所建模型探讨了生物学因素和力学因素对骨缺损愈合的综合影响,并为在真实生理环境中,建立宏观与微观相统一的骨重建生物力学模型探索一种新思路,为骨缺损临床治疗提供理论指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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