Vol. 11, No 1, 2004 pp. 35 - 39
UC 617-089.843:616.711]:611.018.4:612.017
BIOMECHANICAL MODEL OF VERTEBRA BASED
ON BONE REMODELING
Janko D. Jovanović1, Miomir Lj.
Jovanović2
1Mechanical Engineering Faculty, Podgorica
2Mechanical Engineering Faculty, Niš,
Serbia and Montenegro
Summary. Mechanical load is related to morphology of bone tissue,
in a way that bone tissue structure is adapted to load of which influence
is exposed to. Process that regulates this relationship is named bone remodeling.
Bone remodeling can be mathematically described by bone remodeling equation
and integrating this equation with finite element method sequence of bone
remodeling can be simulated. Being familiar with mechanisms of bone remodeling
is of great importance for implants design because it enables monitoring
of bone tissue behavior during post-operative implanted conditions. Post-operative
implanted conditions change mechanical load of bone tissue that could be
cause of initialization of bone remodeling. Therefore, this paper deals
with possibility of biomechanical modeling of lumbar vertebra L5 based
on bone remodeling. Model, formed in accordance with mechanical load caused
by every days activities, represents initial model for analysis of bone
tissue behavior during post-operative implanted conditions.
Key words: Biomechanical model, vertebra, implant, bone remodeling,
finite element method - FEM
BIOMEHANIČKI MODEL PRŠLJENA BAZIRAN NA
PROCESU ADAPTACIJE KOŠTANOG TKIVA NA MEHANIČKO OPTEREĆENJE
Kratak sadržaj: Mehaničko opterećenje je povezano sa strukturom
koštanog tkiva, tako što se ista prilagođava opterećenju čijem je uticaju
izložena. Proces koji reguliše ovu vezu poznat je kao proces adaptacije
koštanog tkiva. Proces adaptacije koštanog tkiva na mehaničko opterećenje
je moguće matematički opisati jednačinom adaptacije i integrisanjem iste
sa metodom konačnih elemenata simulirati tok adaptivnog procesa. Poznavanje
mehanizama procesa adaptacije koštanog tkiva od izuzetnog je značaja za
projektovanje implantata jer omogućava praćenje ponašanja koštanog tkiva
nakon njihove ugradnje. Ugradnjom implantata dolazi do promjene mehaničkog
opterećenja koštanog tkiva što može biti uzročnik pokretanja adaptivnog
procesa. Stoga se u ovom radu razmatra mogućnost biomehaničkog modeliranja
slabinskog pršljena L5 baziranog na procesu adaptacije koštanog tkiva na
mehaničko opterećenje. Model, formiran prema mehaničkom opterećenju koje
odgovara svakodnevnim aktivnostima, predstavljao bi polazni model za analizu
ponašanja koštanog tkiva pršljena nakon ugradnje implantata.
Ključne reči: Biomehanički model, pršljen, implantat, adaptacija
koštanog tkiva, metoda konačnih elemenata - FEM
