Komputerowy algorytm badania procesu przebudowy tkanki kostnej gąbczastej

• Autorzy: Wrona A.

Warianty tytułu

EN

Computer algorithm for examination of the remodelling process in the cancellous bone

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Proces remodelingu kości polega na ciągłych zmianach adaptacyjnych w strukturze kostnej. Zmiany te widoczne są zarówno w tkance zbitej, jak i gąbczastej. W tkance gąbczastej uwidaczniają się poprzez zmiany architektury lub właściwości mechanicznych. Do momentu, dopóki równowaga pomiędzy resorpcją a nowotworzeniem kości nie jest zaburzona, przebudowa umożliwia dopasowanie się kości do zmiennych warunków. W momencie zachwiania wspomnianej równowagi resorpcja kości zaczyna przeważać nad procesami odbudowy. Takie zaburzenia pojawiają się również lokalnie w wyniku działania czynników zewnętrznych, np. takich jak endoproteza. W pracy zaprezentowano algorytm procesu adaptacji tkanki kostnej, który uwzględnia współdziałanie kilku czynników wpływających na strukturę kostną. Daje on możliwość przewidywania zmian w architekturze oraz właściwościach mechanicznych kości. Dzięki temu można dobrać optymalny sposób leczenia, np. w przypadku osteoporozy czy po alloplastyce stawu biodrowego.

EN

The bone remodeling is the process which is responsible for the continuous alteration of bone structure. These alterations are visible in cortical, and specially in the cancellous bone. This process is completely natural and rely on the balance between resorption and formation of a new bone. When the natural balance is impaired, the bone resorption dominates over the formation process. Locally, such disorders may be caused by external factors e.g. hip replacement. In this paper, an algorithm of functional adaptation of bone tissue, is proposed, enabling prediction of structural and mechanical changes. It can be helpful in planning of optimal treatment, e.g. in the case of osteoporosis or hip alloplasty.

Słowa kluczowe

PL

proces przebudowy kości gąbczastej; adaptacja funkcjonalna kości; symulacja komputerowa

EN

bone remodeling; functional adaptation of bone; computer simulation

• Wydawca: Jacek Doskocz
• Czasopismo: Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 20, nr 1
• Strony: 1--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Wrona A.

• Instytut Inżynierii Biomedycznej i Pomiarowej, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27

Bibliografia

• [1] J.E. Aaron, N.B. Makins, K. Sagreiya: The Microanatomy of Trabecular Bone Loss in Normal Aging Men and Women, Clinical Orthopedics and Related Research, vol. 215, 1987, s. 260–271.
• [2] R. Będziński, E. Gawin: Badanie właściwości mechanicznych struktur tkankowych, [w:] Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna, R. Będziński, K. Kędzior, J. Kiwerski, A. Morecki, K. Skalski, A. Wall, A. Wit, (red.), Tom 5, 2000, s. 21–42.
• [3] E. Wakamatsu, H.A. Sissons: The Cancellous bone of the Iliac Crest, Calcified Tissue (Research) International, vol. 4, 1969, s. 147–161.
• [4] H.M. Frost: Bone’s mechanostat: a 2003 update, The Anatomical Record Part A, vol. 275A, 2003, s. 1081–1101.
• [5] T. Lekszycki: Wybrane zagadnienia modelowania w biomechanice kości, Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk, 2007.
• [6] R. Będziński, K. Ścigała: Biomechanical basis of tissue – implant interactions, [w:] Computer methods in mechanics: CMM, Springer, Berlin – Heidelberg 2010, s. 379–390.
• [7] A. Wrona: Analiza parametrów strukturalnych tkanki kostnej gąbczastej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2007, s.335–340
• [8] R. Będziński: Biomechanika Inżynierska. Zagadnienia wybrane, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1997.
• [9] A.M. Parfitt: Age-related structural changes in trabecular and cortical bone: cellular mechanisms and biomechanical consequences, Calcified Tissue International, vol.36, 1984, s. 123–128.
• [10] M. Stanisławowski, Z. Kmieć: Udział RANK, RANKL i OPG w osteolizie towarzyszącej nowotworom, Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, vol. 63, 2009, s. 234–241.
• [11] L. Cox, M.W. Lagemaat, C.C. van Donkelaar, B. van Rietbergen, M.L. Reilingh, L. Blankevoort, C.N. van Dijk, K. Ito: The role of pressurized fluid in subchondral bone cyst growth, Bone, vol. 49(4), 2011, s. 762–8.
• [12] I.G. Jang, I.Y. Kim: Computational simulation of simultaneous cortical and trabecular bone change in human proximal femur during bone remodeling, Journal of Biomechanics, vol. 43, 2010, s. 294–301.
• [13] M.G. Mullender, R. Huiskes: Proposal for the regulatory mechanisms of Wolff’s law, The Journal of Orthopaedic Res., vol. 13, 1995, s.503–512.
• [14] A. Odgaard: Three-dimensional methods for quantification of cancellous bone architecture, Bone, vol. 20(4), 1997, s. 315–328.
• [15] K. Tsubota, Y. Suzuki, T. Yamada, M. Hojo, A. Makinouchi, T. Adachi: Computer simulation of trabecular remodeling in human proximal femur using large-scale voxel FE models: Approach to understanding Wolff’s law, Journal of Biomechanics, vol. 42, 2009, s. 1088–1094.