デジタル体積相関測定に基づく非線形マイクロ有限要素モデルは新しく形成した骨の初期微小損傷を予測する【JST・京大機械翻訳】

Pena Fernandez, M.; Sasso, S. J.; McPhee, S.; Black, C.; Kanczler, J.; Tozzi, G.; Wolfram, U.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202200905468751 整理番号：22P0316501

デジタル体積相関測定に基づく非線形マイクロ有限要素モデルは新しく形成した骨の初期微小損傷を予測する【JST・京大機械翻訳】

Nonlinear micro finite element models based on digital volume correlation measurements predict early microdamage in newly formed bone

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発行年： 2022年05月31日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年05月31日
JST資料番号： O7001B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

臨界サイズの欠損における骨再生は,自然骨治癒過程の増強を目的とする一定の開発下での生体材料による臨床的挑戦である。適切な担体における骨形成蛋白質(BMPs)のデリバリーは,骨欠損治療の有望な戦略であるが,空間-時間放出の最適化は,天然組織に匹敵する生物学的,構造的および機械的性質を有する骨再生に対し未だ必要である。非線形マイクロ有限要素(FE)モデルは,生理学的または生理学的負荷を受けるとき,新しく形成された骨における生体力学的強度と微小損傷開始を予測できるツールを提供することにより,これらの課題のいくつかに対処することができる。しかし,これらのモデルは実験データに対して検証する必要がある。本研究では,見かけの弾性領域におけるin situ X線コンピュータ断層撮影圧縮を受けた骨誘導生体材料により誘導した新しく形成された骨における実験的局所変位およびディジタル体積相関(DVC)を用いて測定してFEモデルを検証した。均一線形FEモデルからの変位予測は,DVC測定局所変位と高度に相関したが,一方,組織不均一性捕捉無機化差は無視できる影響を示した。非線形FEモデルは相関を改善し,組織微小損傷が低見かけ歪で生じることを示した。微小損傷は,石灰化とは無関係に,大きな空洞または生体材料誘導の薄いtrabeculaeに起こるようであった。塑性ひずみ蓄積の局所化は類似していたが,材料不均一性を含む場合,これらの位置に蓄積した損傷の量はわずかに高かった。これらの結果は,新たに形成された骨組織における局所微小損傷を捕捉するための非線形FEモデルの能力を実証し,治癒骨と機械的能力の現在の理解を改善するために利用できる。これは,最終的に最適な生物学的,機械的,および構造的特性を有する骨を再生できる骨欠損治療のためのBMPデリバリーシステムの開発を助けるであろう。【JST・京大機械翻訳】

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運動器系の基礎医学 , 医用素材

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