От интегративной информационной связи в кости к микроструктуре костной ткани

Автор: Нутини А.

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 4 (66) т.18, 2014 года.

Бесплатный доступ

В работе рассмотрено функционирование интегративной информационной связи в кости, что позволило предположить о существовании энтропийной информационной сети как механизма, описывающего развитие структурных взаимодействий, необходимых для перестройки костной ткани. Рассмотрен возможный набор правил сохранения данных, что позволило проанализировать изменения в микроструктуре ткани. Установлена тесная связь между перестройкой кости и действием предложенной энтропийной сети. Это позволяет объяснить, до некоторой степени, проявление костной адаптации при моделировании действия нагрузки. Благодаря исследованию интегративной информационной связи в кости можно объяснить действие нагрузки на процесс перестройки не только теоретическим способом, но и экспериментальным, кроме того, эта информация дает надежный прогноз. Введение в научный обиход понятия «интегративная информационная связь в кости» позволяет объединить исследования микроструктурной морфологии, определяемой изменениями в окружающей среде, с точкой зрения, согласно которой понятие информации рассматривается как сущность каждого механического процесса морфологического приспособления. Структура нагруженной кости и сигнал остеоцита о равновесной перестройке костной ткани становятся двумя событиями одного и того же процесса. Они образуют сложную информационную сеть, непосредственно направляющую перестройку кости. Для лучшего анализа (и демонстрации) этого особого представления мы рассматриваем алгоритм перестройки, который был взят из работы Р. Christen, К. Ito et al. Представлен пример структурного анализа на множественных уровнях, который показывает действие информационной сети, присущей костной ткани.

Еще

Перестройка костной ткани, алгоритм перестройки, изменяемость кости, соотношение памяти костной ткани, костный сигнал, энтропийная костная сеть

Короткий адрес: https://sciup.org/146216156

IDR: 146216156

Список литературы От интегративной информационной связи в кости к микроструктуре костной ткани

  • Нутини А., Маццони Ф. Интегративная информация кости: «информационная сеть» кости при перестройке//Российский журнал биомеханики. -2008. -Т. 12, № 2. -С. 71-79.
  • Нутини А. Ядро костной интегративной коммуникации: информационная и энтропийная сети//Российский журнал биомеханики. -2011. -Т. 15, № 3. -С. 49-59.
  • Al Nazer R., Lanovaz J., Kawalilak C., Johnson J.D., Kontulainen S. Direct in vivo strain measurements in human bone -a systematic literature review//Journal of Biomechanics. -2012. -Т. 45. -C. 27-40.
  • Bougherara H., Klika V., Marsík F., Marík I.A., Yahia L. New predictive model for monitoring bone remodeling//Journal of Biomedical Materials Research. -2010. -Т. 95, №. 1. -C. 9-24.
  • Christen P., Ito K., Andrade dos Santos A., Müller M., Van Rietbergen B. Validation of a bone loading estimation algorithm for patient -specific bone remodelling simulations//Journal of Biomechanics. -2013. -Т. 46. -C. 941-958.
  • Christen P., Van Rietbergen B., Lambers F.M., Müller R., Ito K. Bone morphology allows estimation of loading history in a murine model of bone adaptation//Biomechanics and Modelling in Mechanobiology. -2012. -Т. 11. -С. 483-492.
  • Klika V., Maršík F. A thermodynamic model of bone remodelling: the influence of dynamic loading together with biochemical control//Journal of Musculoskeletal and Neuronal Interaction. -2010. -Т. 10, № 3. -C. 220-230.
  • Lawson C.L., Hanson R.J. Solving Least Square Problems. -Englewood Cliffs: Prentice Hall, 1974.
  • Ruimerman R., Hilbers P., Van Rietbergen B., Huiskes R. A theoretical framework for strain related trabecular bone maintenance and adaptation//Journal of Biomechanics. -2005. -Т. 38, № 3. -C. 931-941.
  • Tsubota K., Adachi T., Tomita Y. Functional adaptation of cancellous bone in human proximal femur predicted by trabecular surface remodelling simulation toward uniform stress state//Journal of Biomechanics. -2002. -Т. 35. -C. 1541-1551.
  • Van Rietbergen B., Weinans H., Huiskes R., Polman B.J. Computational strategies for iterative solutions of large FEM applications employing voxel data//International Journal of Numerical Methods in Engineering. -1996. -Т. 39. -С. 2743-2767.
Еще
Статья научная