Ανάπτυξη μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων για τη μελέτη της οστικής ανακατασκευής βραχέων οστών

Abstract

Η εργασία αυτή ερευνά την ιδιότητα του οστίτη ιστού να αντιδρά στις συνθήκες του μηχανικού του περιβάλλοντος, γνωστή ως οστική ανακατασκευή. Η οστική ανακατασκευή διακρίνεται σε εξωτερική, όπου εμφανίζονται μορφολογικές αλλαγές στη γεωμετρία του οστού, και σε εσωτερική, όπου λαμβάνουν χώρα μεταβολές στην εσωτερική δομή του οστού μέσω αλλαγών στην οστική πυκνότητα. Δύο διαφορετικά μοντέλα εσωτερικής οστικής ανακατασκευής βασισμένα στην πυκνότητα τροπικής ενέργειας, αυτά των Weinans et al και Xinghua et al, μελετώνται τόσο ως προς τα αποτελέσματα όσο και προς τη σύγκλισή τους. Οι σχετικές δοκιμές πραγματοποιούνται σε προσέγγιση διδιάστατης τομής πέμπτου οσφυϊκού σπονδύλου. Ακολουθεί εφαρμογή του επικρατέστερου μοντέλου, πλήρως μη γραμμικό μοντέλο των Xinghua et al προσαρμοσμένο στη θεωρία των μικροβλαβών των McNamara et al, σε πραγματικό ανθρώπινο πρώτο οσφυϊκό σπόνδυλο.

This study investigates the property of bone tissue to react to the conditions of its mechanical environment, known as bone remodeling. Bone remodeling may be divided to external, where morphological changes in bone's geometry appear, and internal, where modifications in inner structure of bone take place through changes of bone density.Two different models of internal bone remodeling based on strain energy density, these of Weinans et al and Xinghua et al, are investigated for their results as well as for their convergence. The relative tests implement in an approximation of two-dimensional section of fifth lumbar vertebra. Consequently, an implementation of the predominant model, completely non-linear model of Xinghua et al adapted to the theory of microdamage of McNamara et al, is presented in a real first lumbar vertebra of a human.