.png){kind=icon}
返回
A Computational Multiscale Framework for Bone Remodeling: Coupling Apparent Density Evolution and Microscale Shape Optimization
.png){kind=icon}
OA
AI
DOI：10.1002/cnm.70097.png)
.png){kind=icon}
.png){kind=icon}
分享.png){kind=icon}
收藏
摘要
En 中文
骨重塑模型通常为现象学或力学生物学模型，但往往缺乏整合患者特异性数据的机制，限制了其临床应用。我们提出了一种患者特异性的多尺度框架，将微尺度的基于有限元（FE）的形状优化与宏观尺度的力学生物学模型相结合。该模型预测宏观尺度的骨矿物质密度（BMD）变化，进而通过骨体积分数（BV/TV）变化驱动微尺度的松质骨适应性改变。利用微CT成像数据训练基于DCGAN的ReconGAN，用于虚拟重建松质骨微观结构，并从中生成FE模型。宏观模型预测的表观BMD变化指导微尺度形状优化以模拟适应性改变。该框架在215天的太空飞行场景中重现了9.8%（松质骨）和4.9%（整个椎体）的BMD损失，与长期卧床休息和受控实验数据集的结果一致。在椎体压缩性骨折模拟中，该框架通过将峰值载荷从3.532 kN降至3.280 kN、能量吸收从0.243 J降至0.218 J，捕捉了松质骨的退化过程，而恢复过程使微观结构与原始结构高度一致。这些结果表明，该框架为实现患者特异性的骨重塑模拟及其力学后果评估提供了可行路径，在治疗规划和骨骼干预评估方面具有巨大潜力。
Keyword:
bone remodeling
finite element method
mechanobiological
radiation therapy
vertebral compression fracture
AI总结
对已上传原文的论文进行重点信息的提取，主要内容包括：简要概述、研究摘要、背景介绍、关键亮点、图文解析、展望与总结。
期刊
I
IF:
2.4
论文数:
66
被引数:
0
机构
引用论文
.png){kind=icon}
Bone Mechanics and Cell Populations: Mathematical Description and Parametric Study of the Model
PREAI
分享收藏分享收藏
查看更多内容