骨关节炎(osteoarthritis,OA)是关节炎类疾病中很常见的一种,目前的观点是骨关节炎不仅影响关节软骨还影响到了滑膜和软骨下骨。早期的研究中,研究者一般只关注关节软骨的变化,后来逐渐认识到软骨下骨在骨关节炎的病程中起着很重要的作用和软骨下骨在关节炎早期发生了异常的骨重建。生物体的骨重建受力学和生物学因素的共同调节,但力学研究者只关注力学因素对骨重建的影响而忽视了其中生物学对骨重建的影响。本课题通过对软骨下骨骨重建的有限元模拟,研究了力学因素在有生物学因素的作用下对骨重建过程的影响。针对生物因素对骨重建的机制的调节,本文总结了对骨重建比较有影响的两类细胞因子。一类细胞因子为促进骨吸收的白细胞介素和肿瘤坏死因子,另一类为促进骨形成的胰岛素生长因子和转化生长因子。这两类细胞因子对骨再造阈值有影响。在以往的骨重建模拟中,由于没有考虑生物因素,每个研究者对骨再造阈值的取值都不一样,没有一个固定的标准。本文通过对骨重建的有限元模拟和文献中对照组大鼠的股骨软骨下骨在起始和第4个月的骨密度,模拟计算出了大鼠正常状态下的骨再造阈值为0.458 J/g,用同样的方法模拟计算实验组(有骨关节炎疾病)的大鼠,得出大鼠在病态下的骨再造阈值为0.486 J/g。在对照组和实验组大鼠体内因这两类生化因子的含量不同而导致骨再造阈值的不同。利用计算出的骨再造阈值,模拟了计算了文献中对照组和实验组大鼠胫骨软骨下骨的第2个月的骨密度,和文献中的骨密度相差4.3%和3.5%,说明本文中的计算出骨再造阈值具有参考价值。通过以上研究,得出大鼠健康状态下和骨关节炎状态下的准确的骨再造阈值的数值,而且骨关节炎下的骨骨再造阈值变大,这为以后更能准确地模拟骨重建过程提供了比较可靠的数据。