【摘 要】
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本研究尝试将生理行为的随机性耦合入拓扑优化模型,研究骨质疏松等条件下骨微结构的演变。通过采用实际股骨近端二维轮廓模型,用随机生成的多孔结构填充来获得优化的初始状态
【机 构】
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东南大学生物电子学国家重点实验室生物科学与医学工程学院; 香港城市大学机械工程学院;
【基金项目】
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中国国家自然科学基金(11572087)对本研究的资助
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本研究尝试将生理行为的随机性耦合入拓扑优化模型,研究骨质疏松等条件下骨微结构的演变。通过采用实际股骨近端二维轮廓模型,用随机生成的多孔结构填充来获得优化的初始状态;以最小应变能为目标函数,采用骨体积分数和结构周长约束,引入中年、老年生理条件下骨组织生成和吸收概率,对目标函数灵敏度进行修正;采用移动渐近线法求解优化问题,模拟了骨组织的多孔结构演变。结果表明:随机性的加入使得生成的多孔结构更复杂,更接近真实骨结构特征。根据计算结果,老年生理条件下平均骨小梁厚度增加,平均骨小梁间距增大,符合实际骨质疏松的结构变化规律。因此,通过耦合生理随机性,可将骨生理状态引入骨结构演变预测模型,更好的预测松质骨结构演变。
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