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학술저널
저자정보
Gholamreza Rouhi (Amirkabir University of Technology) Ali Vahdati (Cleveland Clinic) Xianjie Li (University of Ottawa) Les Jozef Sudak (University of Calgary)
저널정보
대한의용생체공학회 Biomedical Engineering Letters (BMEL) Biomedical Engineering Letters (BMEL) Vol.5 No.4
발행연도
2015.1
수록면
302 - 310 (9page)

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Purpose Optimal bone remodeling is responsible for bonehealth and strength, and an imbalance in this process maycause diseases such as osteoporosis. Both osteocyte densityand mechanosensitivity are effective parameters in changingbone apparent density. This study aimed at investigating theeffects of osteocyte density in healthy adults, and osteocytemechanosensitivity in osteoporotic bones, on bone loss usinga semi-mechanistic bone remodeling theory. Methods A 2-D finite element model of trabecular bone wasdeveloped in order to simulate the process of boneremodeling. The structure was loaded by a sinusoidal stress,cycling between 0 and 2 MPa, and at frequency of 1 Hz. Itwas assumed that the stimulus sensed by osteocytes is themaximal strain energy density rate. By changing osteocytedensity and mechanosensitivity, the effects of alteringexternal load magnitude and/or direction were investigated. Results First, trabecular-like structures were obtained fromthe initial configuration, in which trabeculae were lined upwith the loading direction as verification of model’simplementation. Secondly, it was demonstrated that boneloss could occur in healthy older trabecular bone model,compared to healthy young bone model. Finally, this in silicostudy showed that by decreasing osteocyte mechanosensitivity,assuming a constant osteocyte density, a decrease in boneapparent density is predicted. Conclusions Results of this work indicated that the semimechanisticmodel used here may reasonably explain boneloss in healthy adults and in osteoporotic patients. Moreover,this study sheds more light on the possible effects that osteocytedensity in healthy adults, and osteocyte mechanosensitivityin osteoporotic individuals, may have on bone apparentdensity predictions.

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참고문헌 (32)

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Ruimerman R / 2005 / Development of a unifying theory for mechanical adaptation and maintenance of trabecular bone / Theor Issues Ergon Sci 6(3-4):225~238 google schola Ruimerman R / 2005 / A theoretical framework for strain-related trabecular bone maintenance and adaptation / J Biomech 38(4):931~941 google schola Rouhi G / 2012 / Osteoporosis / Intech :59~80 google schola Rouhi G / 2007 / Modeling bone resorption using mixture theory with chemical reactions / J Mech Mater Struct 2(6):1141~1155 google schola Rouhi G / 2011 / A tri-phasic mixture model of bone resorption:theoretical investigations / J Mech Behav Biomed Mater 4(8):1947~1954 google schola

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