人体股骨近端骨小梁结构拓扑形态的内角表征-OrthoDesign西交假体设计
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1.研究背景
骨小梁是由支柱或平板组成的复杂3D网状结构。通常采用体素图像法主要研究骨小梁结构的基本特征参数，如体积、数量、厚度、跨距、形态和连接等。同时，根据弹性张量计算骨小梁结构的各向异性高槻泉，以实现宏观结构的定量表征。然而郭振玺，3D结构在平面投影分析可能产生不完整信息。另外红警三，根据骨小梁薄层表面有序的胶原纤维交替排列方向与骨小梁长轴平行或成夹角（约为70°）的观察韩芝萍，因此假定该角与具有分层特征的组织内部的杆状连接角相似日本福冈天气，通过测量股骨近端的骨小梁连接角约为110°吉林东北虎吧 ，两角的互补关系更是验证了分层结构之间关联性。天藤湘子尽管骨小梁的结构与功能关系已广泛研究，但关于表征结构稳定性和弹性的参数一直存在争议。为此，该研究测量了相邻两个小梁之间的夹角（骨小梁内角），以表征骨小梁结构拓扑形态孕妇能吃香瓜吗。
2.研究方法
该研究选择了五位成年人股骨样本进行CT扫描，通过设定灰度阈值提取骨小梁模型。将所有支柱或平板都均匀地简化为一条线，使得骨架对图像二值化的细微变化并不太敏感。同时宝华现代城 ，骨小梁结构的轴向采用逼近直线和欧几里德距离来描述李春江简历。最终通过边线的3D矩阵来形象地表示骨小梁结构的三维网状结构，如图1所示。将输出的数据导入Matlab软件中通过自定义算法进一步分析，其中排除下列四种情况：边长为0和小于200μm的边，重复边线以及一端没有连线，约占所有边线数量的30%。根据统计结果最终分析3结点、4结点和5结点的骨小梁夹角。
图1 骨小梁结构的骨架化算法：(A) 20体素厚的切片图，其中：黄色表示灰度处理后的小梁结构，蓝绿色表示线性骨架结构；(B) 原始骨小梁结构骨架化的局部视图，其中紫色和蓝绿色代表节点，黑直线代表小梁，通过节点的坐标来计算小梁连接角；(C)和(D)分别举例说明节点相连被排除的情况，其中绿箭头显示为末端没有相连线，红箭头显示边长小于骨小梁平均厚度。
3.研究结果
根据统计结果显示：三边相连的结点约占65-75%蜀山绿袍，四结点约占19-27%，五结点约占4-7%，三者的比例为12: 4: 1；三结点的骨小梁夹角约为116°±29°索多玛城，四结点均值约为107°±32°，五结点约为103°±33°谢军碎心石。下图列举了几种不同结点的多孔结构和对应的骨小梁形态。
4.研究结论
通过研究骨小梁结构的夹角发现，3结点、4结点与5结点之间的数量比为12:4:1，而且该比例并不随股骨近端取样位置和性别差异而发生改变娇妻十九岁，由此表明正常运动功能与骨小梁结构之间存在一定关联。同时，骨小梁夹角的均值也期望值相近，因此，骨小梁三维分布可能有助于网状结构的稳定性和应力的重新分配。
该文章围绕人体股骨近端骨小梁结构内部小梁之间的夹角进行统计分析，以此构建结构相似的多孔结构来仿生自然骨小梁结构良好的轻质、弹性和稳定特征，同时也为现有多孔结构的设计提供了良好的参考依据。然而，由于文中将小梁简化为线条，则在多孔结构的几何尺寸设计时仍需要实际情况进行优化分析荣臣驾校 ，而且仍然需要更多的性能表征参数来衡量自然骨小梁结构与多孔结构之间的差异，从而真正意义实现功能性仿生。
翻译：康建峰
参考文献：Reznikov N, Chase H钱智民, Zvi Y B, et al. Inter-trabecular angle: a parameter of trabecular bone architecture in the human proximal femur that reveals underlying topological motifs[J]. Acta Biomaterialia, 2016, 44:65-72.