Multiscale Simulation and Validation of the Elastic Microstructure of Vertebral Bodies

椎体弹性微观结构的多尺度模拟与验证

基本信息

  • 批准号:
    5446327
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Research Grants
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2004-12-31 至 2009-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Osteoporotic bone loss and the associated occurrence of fragility fractures is one of the most serious future burdens of our aging society. We will develop the mathematical and algorithmic tools for a reliable simulation of the elastic properties of vertebral bodies and validate the results with experiments. A multigrid composite finite element approach will be considered for the Lame-Navier equations of elasticity on the micro structure of the spongiosa in 3D, where geometric details are incorporated in a finite element discretization via special shape functions. Hence, the complicated and time-consuming explicit 2D meshing of 3D segment boundaries and a 3D grid generation for the interior of the segment domains is avoided. The simulations will be validated with experiments for aluminum foams, bovine and human trabecular bone specimens, and complete human vertebral bodies.This approach will lead to an improvement in the ability to predict the future risk of fractures and may lead to earlier and more accurate detection of patients that require adequate treatment for osteoporotic bone loss.
骨质疏松性骨丢失和脆性骨折的相关发生是我们老龄化社会最严重的未来负担之一。我们将开发数学和算法工具,用于可靠地模拟椎体的弹性特性,并通过实验验证结果。一个多重网格复合有限元方法将被认为是在3D中的海绵体的微观结构上的弹性Lame-Navier方程,其中几何细节通过特殊的形状函数被纳入有限元离散化。因此,避免了3D段边界的复杂且耗时的显式2D网格化和段域内部的3D网格生成。该模拟将通过泡沫铝、牛和人类松质骨标本以及完整的人类椎体的实验进行验证,这种方法将提高预测未来骨折风险的能力,并可能导致更早和更准确地检测需要适当治疗骨质疏松性骨丢失的患者。

项目成果

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    --
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  • 批准号:
    RGPIN-2018-05787
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
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