Исследование напряженно-деформированного состояния губчатой костной ткани при одноосном сжатии | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2023. № 83. DOI: 10.17223/19988621/83/11

ГлавнаяАрхивИсследование напряженно-деформированного состояния губчатой костной ткани при одноосном сжатии | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2023. № 83. DOI: 10.17223/19988621/83/11

Исследование напряженно-деформированного состояния губчатой костной ткани при одноосном сжатии

Представлены результаты исследования напряженно-деформированного состояния модельных фрагментов губчатой костной ткани при одноосном сжатии. Архитектура модельных фрагментов повторяет архитектуру фрагментов природной кости. Модельные фрагменты представлены совокупностью трабекулярных узлов с трабекулами определенной длины, толщины и минерального содержания. Исследовано влияние изменения длин главных трабекул и минерального содержания на изменение напряженно-деформированного состояния и величину эффективного модуля упругости модельных фрагментов губчатой ткани. Показано, что деформационное поведение фрагментов кости определяется внутренним взаимодействием главных и второстепенных трабекул.

Ключевые слова

напряженно-деформированное состояние, губчатая костная ткань, трабекулы, минеральное содержание, одноосное сжатие, компьютерное моделирование

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Марченко Екатерина СергеевнаТомский государственный университетдоктор физико-математических наук, доцент, заведующая лабораторией медицинских материалов и имплантатов с памятью формы, заведующая кафедрой прочности и проектирования89138641814@mail.ru
Чайковская Татьяна ВитальевнаТомский государственный университетдоктор физико-математических наук, профессор кафедры прочности и проектированияkolmakova@ftf.tsu.ru
Всего: 2

Ссылки

Avrunin A.S., Tses Е.А. The birth of a new scientific field - biomechanics of the skeleton. Julius Wolff and his work "Das Gesetz der Transformation der Knochen" // History of Medicine. 2016. V. 3 (4). P. 447-461.
Mellon S.J., Tanner K.E. Bone and its adaptation to mechanical loading: a review // Interna tional Materials Reviews. 2012. V. 57 (5). P. 235-255.
Keaveny T.M., Morgan E.F., Yeh O.C. Biomedical Engineering and Design Handbook / ed. by M. Kutz. New York: McGraw-Hill, 2009.
Cowin S.C. Bone Mechanics Handbook. 2nd edition. New York: CRC Press, 2001.
Rosa N., Moura M.F.S.F., Olhero S., Simoes R., Magalhaes F.D., Marques A.T., Ferreira J.P.S., Reis A.R., Carvalho M., Parente M. Bone: An Outstanding Composite Material // Applied Sciences. 2022. V. 12 (7). Art. 3381.
Novitskaya E. et al. Recent advances on the measurement and calculation of the elastic moduli of cortical and trabecular bone: a review // Theoretical and Applied Mechanics. 2011. V. 38 (3). P. 209-297.
Orava H. et al. Changes in subchondral bone structure and mechanical properties do not substantially affect cartilage mechanical responses - A finite element study // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2022. V. 128. Art. 105129.
Lee T. et al. Fast tool evaluation of iliac crest tissue elastic properties using the reducedbasis methods // Journal of Biomechanical Engineering. 2010. V. 132. Art. 121009.
Xi L. et al. Separating effects of bone-quality changes at multiple scales in steroid-induced osteoporosis: Combining multiscale experimental and modelling approaches // Mechanics of Materials. 2021. V. 157. Art. 103821.
Lovrenic-Jugovic M., Tonkovic Z., Skozrit I. Experimental and numerical investigation of cyclic creep and recovery behavior of bovine cortical bone // Mechanics of Materials. 2020. V. 146. Art. 103407.
Lubarda V.A., Novitskaya E.E., Kittricka J.Mc., Bodde S.G., Chen P.Y. Elastic properties of cancellous bone in terms of elastic properties of its mineral and protein phases with application to their osteoporotic degradation // Mechanics of Materials. 2012. V. 44. P. 139-150.
Kolmakova T.Computer modeling of the structure of the cortical and trabecular bone tissue // AIP Conference Proceedings. 2015. V. 1683. Art. 020087.
Lastovkina Y.N., Kolmakova T.V.Computer modelling of the microstructure of the trabecular bone fragments for the study of stress-strain state // IOP Publishing: Journal of Physics. Conference Series. 2016. V. 769. Art. 012020.
Dagan D., Be 'ery M., Gefen A. Single-trabecula building block for large-scale finite element models of cancellous bone // Med. Biol. Eng.Comput. 2004. V. 42. P. 549-556.
Кристенсен Р. Введение в механику композитов / пер. с англ. А.И. Бейля, Н.П. Жмудя; под ред. Ю.М. Тарнопольского. М.: Мир, 1982. 334 с.
Cyganik L., Binkowski M., Kokot G., Rusin T., Popik P., Bolechala F., Nowak R., Wrobel Z., John A. Prediction of Young's modulus of trabeculae in microscale using macro-scale's relationships between bone density and mechanical properties // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2014. V. 36. P. 120-134.
Carter Dennis R., Schwab Greg H., Dan Spengler M. Tensile Fracture of Cancellous Bone // Acta Orthopaedica Scandinavica. 1980. V. 51. P. 733-741.
Исследование напряженно-деформированного состояния губчатой костной ткани при одноосном сжатии | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2023. № 83. DOI: 10.17223/19988621/83/11

Исследование напряженно-деформированного состояния губчатой костной ткани при одноосном сжатии | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2023. № 83. DOI: 10.17223/19988621/83/11