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航天失重所致骨丟失嚴(yán)重影響著航天員的身體健康，日益受到重視。而大鼠尾部懸吊實驗是地面上研究失重所致骨丟失最廣泛的方法之一，實驗結(jié)果通常用骨密度(BMD)測量和力學(xué)測試等方法進(jìn)行評估。骨骼的力學(xué)性能主要由骨骼的幾何形態(tài)和材料特性等因素決定的。BMD測量能夠反映材料特性，但不能完全等同于骨骼的力學(xué)性能。力學(xué)測試能夠直接反映骨骼力學(xué)性能，但具有破壞性， 難以重復(fù)測試。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，三維有限元分析逐漸用于評估骨骼的力學(xué)性能，它比BMD測量更能反映骨骼力學(xué)性能，同時能夠彌補力學(xué)測試破壞性的不足，不過三維有限元分析對于大鼠尾部懸吊實驗結(jié)果的評估能力還需要進(jìn)行深入研究。
由于CT數(shù)據(jù)能夠精確描述骨骼的幾何形態(tài)和材料特性，因此基于CT數(shù)據(jù)可以精確建立骨骼三維有限元模型。本研究基于尾部懸吊大鼠股骨的CT數(shù)據(jù)建立了股骨三維有限元模型，并將有限元分析結(jié)果與前期工作測量的BMD進(jìn)行了回歸分析，初步研究了基于CT數(shù)據(jù)的三維有限元分析對于大鼠尾部懸吊實驗結(jié)果的評估能力。、B和C三組大鼠股骨樣本的BMD、S、RS和RT的組內(nèi)均值詳見表。S、RS、T和RT都與BMD呈負(fù)相關(guān)，除RT外其他各個計算結(jié)果的變化趨勢均能與BMD的變化趨勢相對應(yīng)。
航天失重所致骨丟失的機(jī)理目前尚不清楚，但由于骨骼具有重要的生理功能，故失重骨丟失將嚴(yán)重影響航天員的身體健康，因此必須深入研究。不過由于航天實驗的條件、技術(shù)和成本等因素的限制，失重所致骨丟失只能通過地面的模擬方法進(jìn)行研究，而大鼠尾部懸吊實驗是最常用的失重模擬方法之一。三維有限元分析比骨密度測量更能反映骨骼性能，同時能彌補力學(xué)測試不可重復(fù)測試的不足。因此初步研究了三維有限元分析評估大鼠尾部懸吊實驗結(jié)果的能力。
三維有限元分析的結(jié)果是由骨骼的幾何形態(tài)，材料特性和邊界條件所共同決定的。由于CT數(shù)據(jù)骨骼與周圍軟組織對比度高，能夠精確描述骨骼幾何形態(tài)。而且CT值與骨骼表觀密度具有近似的線性關(guān)系，而骨骼表觀密度與骨骼材料特性存在冪指數(shù)關(guān)系的經(jīng)驗公式，能夠較精確的描述骨骼的材料特性。因此基于股骨的CT數(shù)據(jù)能夠建立更符合股骨解剖結(jié)構(gòu)的三維有限元模型，從而保證有限元分析結(jié)果的精確性。由于股骨存在個體差異性，不同股骨有限元模型的邊界條件設(shè)置存在一定差別，直接比較誤差較大，因此需要建立參考模型用于比較。對于同一股骨有限元網(wǎng)格，參考模型的幾何形態(tài)和邊界條件與各向同性和正交各向異性模型都相同，而材料特性的設(shè)置情況不同，同時通過RS和RT的定義能夠減弱邊界條件差別所帶來的影響。
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