帶有時間歷程的骨質疏鬆過程模擬模型的製作方法

2023-09-24 00:29:10 2

專利名稱：帶有時間歷程的骨質疏鬆過程模擬模型的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種模擬模型，特別涉及一種帶有時間歷程的骨質疏鬆過程模 擬模型。
背景技術：
目前，醫院臨床中患有骨質疏鬆症的患者較多，骨質疏鬆症是以骨量減少，
骨組織微觀結構退化(骨小梁變細，斷裂，數量減少；皮質骨多孔，變薄)為特徵， 致使骨強度下降脆性增加、骨折危險性增高的一種全身性骨骼疾病。骨質疏鬆 得到了多個學科的專家的深入研究，探索骨質疏鬆過程，以便找到有效的防治 骨質疏鬆的方法。
Heazel wood 2001是以BMU為基礎建立了力學因素的皮質骨內部骨重建模 擬模型，但此模型存在一定缺陷，此模型只考慮力學因素，沒有考慮生物學因 素，另外此模型也沒有考慮時間的歷程，該模型只注重模擬的結果，而不考慮 模擬的過程。 發明內容-
為了解決現有皮質骨內部骨重建模擬模型只考慮力學因素沒有考慮生物學 因素以及沒有考慮時間歷程不能有效地反應骨質疏鬆過程的這一問題，而提供 的一種帶有時間歷程的骨質疏鬆過程模擬模型。
本發明的技術方案為建立皮質骨重建模型來模擬內部重建的動態過程， 按著皮質骨內部骨重建的生理過程，即基於基本多細胞單位(BMU)的激活，吸
收，逆轉，填充的過程，同時考慮力學因素和生物學因素(非力學因素的統稱) 的共同作用，建立皮質骨內部骨重建模型，在考慮了生物學因素的同時從時間歷程的角度出發，詳細描述骨質疏鬆的骨量丟失情況，使模擬的結果在持續的 時間歷程，和達到的平衡態兩個方面都逼近真實的骨重建過程。這對於研究骨 質疏鬆的發病機理、影響因素和治療方法非常具有參考價值，同時也豐富了骨 功能適應性的研究。
考慮力學因素生物學因素的耦聯關係，設s為力學因素與生物學因素共同 作用引起的當量應變，貝IJ:
其中
MESr:為骨重建閾值； Kd， Ke， Ks為常數
Kd，Ke分別是曲線拐點處的橫坐標與斜率的調整係數，Ks是生物學因素最 大值調整係數。
如設力學一生物學因素耦聯關係是線性的，則有
式中Ki，Ks是常數，這裡取Ks^.44， Ki=0,56。
在此基礎上我們建立了皮質骨內部骨重建、皮質骨內膜骨重建、松質骨內 部骨重建三個模型。達到可以在已知運動量、初始骨量、年齡及性別等因素後 就可以模擬該病人30年的骨質疏鬆情況。
本發明的有益效果模擬模型不但考慮了力學因素，還考慮了生物學因素， 建立了力學因素與生物學因素耦聯的骨重建模型，在考慮了生物學因素的同時 從時間歷程的角度出發，詳細描述骨質疏鬆的骨量丟失情況，使模擬的結果在 持續的時間歷程和達到的平衡態兩個方面都逼近真實的骨重建過程。這對於研究骨質疏鬆的發病機理、影響因素和治療方法是非常有參考價值的，同時也豐
富了骨功能適應性的研究。
具體實施例方式
首先建立皮質骨重建模型來模擬內部重建的動態過程，按著皮質骨內部骨
重建的生理過程，即基於基本多細胞單位(B^/IU)的激活，吸收，逆轉，填充的 過程，同時考慮力學因素和生物學因素(非力學因素的統稱)的共同作用，建 立皮質骨內部骨重建模型，在考慮了生物學因素的同時從時間歷程的角度出發， 詳細描述骨質疏鬆的骨量丟失情況，使模擬的結果在持續的時間歷程，和達到 的平衡態兩個方面都逼近真實的骨重建過程，考慮力學因素生物學因素的耦聯 關係，設S為力學因素與生物學因素共同作用引起的當量應變，貝U.-
1 + ^ ^ (亂^- 、",c', _ ^ ) '、
其中
MESr:為骨重建閾值； Kd， Ke， Ks為常數
Kd,Ke分別是曲線拐點處的橫坐標與斜率的調整係數，Ks是生物學因素最 大值調整係數。
如設力學一生物學因素耦聯關係是線性的，則有
式中Ki，Ks是常數，這裡取Ks-O. 44， K'=0.56。
MESr取200，初始孔隙度P0=4. 3%，當外載荷下降50%時孔隙度在第一年 內增加得很快達8.5%，此後緩慢增大，速度逐漸減慢，IO年後達平衡態，孔隙 度P二11.1。/。，如只考慮力學因素P二31.8。/c)。當外載荷為0時，P=37.0%;如果只考慮力學因素P^.0。 Frost曾報導， 一般情況下，人由30 70歲孔隙度由 3.5% 7.5%，此時外載荷下降50% 60%，可見模型模擬的骨重建過程與實驗 結果相一致，此模型可用於皮質骨內部骨重建的模擬與骨質疏鬆的防治研究。 由於骨質疏鬆中骨重建是功能適應性的極端情況，外力越小，生物學因素作用 越強，外力較小時生物學因素佔主導作用，正是這個作用使骨存在著一定的"維 持量"。
權利要求
1、一種帶有時間歷程的骨質疏鬆過程模擬模型，力學因素與生物學因素共同作用引起的當量應變滿足下列公式要求<![CDATA[ S= ( 1 - KS )MESr 1+ e K d ( MESr - Smch - Ke ) + K SMESr ]]>如設力學-生物學因素耦聯關係是線性的，則S＝K1·MESr+Ks·Km。
全文摘要
本發明公開了一種帶有時間歷程的骨質疏鬆過程模擬模型，本發明的技術方案為建立皮質骨重建模型來模擬內部重建的動態過程，在考慮了生物學因素的同時從時間歷程的角度出發，詳細描述骨質疏鬆的骨量丟失情況，設S為力學因素與生物學因素共同作用引起的當量應變，如上式(1)所示，如設力學—生物學因素耦聯關係是線性的，則有S＝K1·MESr+Ks·Km，本發明的有益效果在考慮了生物學因素的同時從時間歷程的角度出發，詳細描述骨質疏鬆的骨量丟失情況，使模擬的結果在持續的時間歷程，這對於研究骨質疏鬆的發病機理、影響因素和治療方法是非常有參考價值的，同時也豐富了骨功能適應性的研究。
文檔編號G06F19/00GK101615227SQ20091006736
公開日2009年12月30日 申請日期2009年8月5日 優先權日2009年8月5日
發明者東 朱 申請人:吉林大學第一醫院