Novel methodology for assessing biomaterial-biofluid interaction in cancellous bone.
Novel methodology for assessing biomaterial-biofluid interaction in cancellous bone.
复制标题
评估松质骨中生物材料-生物流体相互作用的新方法。
DOI：
10.1016/j.jmbbm.2015.02.027
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发表时间：
2015
影响因子：
3.9
通讯作者：
Bou-Francis A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bou-Francis A
了解骨水泥的流动行为并准确预测骨水泥在椎体内的位置极具挑战性。椎体松质骨在一系列长度尺度上显示出高度复杂的几何结构和结构不均匀性，因此在临床或尸体研究中难以科学地理解骨水泥注射行为。先前关于骨水泥流动的实验研究使用开孔泡沫铝来代表骨质疏松骨。虽然孔隙率得到很好的控制，但每种泡沫的几何结构本质上是独特的。本文提出了一种新的方法，使用定制的，可重复的和病理代表性的三维骨替代品，以帮助研究生物材料-生物流体相互作用。其目的是通过控制骨替代物形态和注射参数（即针头规格、针头放置、流速和注射体积）、测量注射压力并允许对扩散分布进行可视化和定量分析，为生物材料注射行为的综合评估提供一种稳健的工具。该方法提供了骨水泥流动模式的临床相关表示和用于验证计算模拟的工具。
Understanding the cement flow behaviour and accurately predicting the cement placement within the vertebral body is extremely challenging. Vertebral cancellous bone displays highly complex geometrical structures and architectural inhomogeneities over a range of length scales, thus making the scientific understanding of the cement injection behaviour difficult in clinical or cadaveric studies. Previous experimental studies on cement flow have used open-porous aluminum foam to represent osteoporotic bone. Although the porosity was well controlled, the geometrical structure of each of the foams was inherently unique. This paper presents novel methodology using customized, reproducible and pathologically representative three-dimensional bone surrogates to help study biomaterial–biofluid interaction. The aim was to provide a robust tool for comprehensive assessment of biomaterial injection behaviour through controlling the bone surrogate morphology and the injection parameters (i.e. needle gauge, needle placement, flow rate and injected volume), measuring the injection pressure, and allowing the visualization and quantitative analysis of the spreading distribution. This methodology provides a clinically relevant representation of cement flow patterns and a tool for validating computational simulations.
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