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三点弯曲实验所得组织模量有偏差

已有 5921 次阅读 2009-2-16 09:10 |个人分类:生物力学|系统分类:科研笔记| 组织模量, 生物力学测试, 有限元分析, 大鼠

 Bone2008434

目前研究中是通过三点弯曲实验,应用欧拉-伯努利梁理论来确定鼠科动物皮质骨组织模量。但是,鼠科动物的股骨并不是理想的梁,所以这导致结果不精确。加拿大学者进行了一项研究,进行C57BL/6 (B6) 和C3H/He (C3H) 近亲繁殖系鼠股骨三点弯曲实验,评价梁理论的准确性。
研究者们使用micro-CT测量了雄雌B6和C3H股骨的三维结构,每组为20只。对于每只股骨建立5个micro-FE模型来模拟距离支撑位置不同距离的三点弯曲测试,并使用micro-FE结果通过梁理论计算组织模量。通过比较梁理论获得的模量和在micro-FE分析中应用的模量,研究者们评价梁理论的准确性。另外一组新鲜冷冻的股骨包括10只B6和12只C3H,经过了生物力学测试和同样的micro-FE分析。这些实验与计算结合的分析能够保证对特定样品的组织模量进行无偏的评价。研究者们最后发现使用梁理论对所有股骨的组织模量都低估了,股骨的几何形态和尺寸对由梁理论获得的组织模量有很大影响。由于B6的皮层相对较薄,所以对其低估比对C3H的低估明显更大。另外,低估值也依赖于支座间距。通过实验和计算结合的方法,可以计算出来对于B6和C3H,其组织模量分别为12.0 ± 1.3 GPa和13.4 ± 2.1 GPa。
这项研究的意义在于发现应用梁理论计算的组织模量被严重低估了,使用基于影像的micro-FE分析可以精确量化这种低估。研究者们建议对三点弯曲测试所得的组织性质进行重现评价,这在小鼠遗传学中尤其重要。
原文链接:http://www.sciencedirect.com/science/journal/87563282
(牛文鑫/编译)





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