کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
10432040 910233 2014 6 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Numerical exploration of the combined effect of nutrient supply, tissue condition and deformation in the intervertebral disc
ترجمه فارسی عنوان
اکتشاف عددی اثر ترکیبی عرضه مواد مغذی، وضعیت بافت و تغییر شکل در دیسک بین مهره ای
ترجمه چکیده
استراتژی های نوین برای بهبود زخم کمر درد دیسکوژن می تواند به شدت از مطالعات بیوفیزیولوژیکی جامع برخوردار باشد که هر دو عوامل مکانیکی و بیولوژیکی درگیر در انحطاط دیسک بین مهره ای را در نظر می گیرند. کاهش میزان دسترسی به مواد مغذی در رابط دیسک استخوان به عنوان یک عامل خطر مرتبط و به عنوان یک آغازگر ممکن برای فرایندهای مرگ سلولی مشخص شده است. رفتار مکانیکی هر دو دیسک سالم و دژنرسانس می تواند به شدت با مرگ سلولی در این شرایط آسیب دیده ارتباط برقرار کند. در مطالعه حاضر، یک مدل عنصر محدود با استفاده از مکاننویسی برای بررسی ماهیت اثرات مکانیکی بر فرایندهای مرگ سلولی از طریق تغییرات حمل و نقل متابولیکی ناشی از بار استفاده شد. چرخه فشرده سازی پایدار ثابت برای شبیه سازی فعالیت روزانه انسان انتخاب شد. موارد سالم و دژنره شده شبیه سازی شده و همچنین کاهش میزان عرضه و افزایش میزان مبادله محلول در دیسک استخوان. نتایج نشان داد که کاهش غلظت متابولیت در مرزهای دیسک استخوان موجب مرگ سلولی شد، حتی زمانی که منطقه افزایش مبادله شبیه سازی شد. پیشرفت های مکانیکی ناحیه موضعی گلوکز در مرکز دیسک قادر به کاهش مرگ سلول بود اما تنها با خواص مکانیکی سالم رخ داد. با این حال، تغییر شکل های مکانیکی ناشی از مرگ و میر سلولی در حلقه درونی، ناحیه محروم دور از عرضه مرزی بود که با افزایش تقاضای افزایش سلول و کاهش انتشار نفوذ وابسته است. چنین اثرات مکانیکی ناخوشایند هنگامی که خواص دژنراتیو شبیه سازی شد، بیشتر شد. به طور کلی، این مطالعه راه را برای استفاده از مدل های بیوفیزیکی برای درک یکپارچه درک پاتوفیزیولوژی دیسک بین لگنی راه می دهد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی پزشکی
چکیده انگلیسی
Novel strategies to heal discogenic low back pain could highly benefit from comprehensive biophysical studies that consider both mechanical and biological factors involved in intervertebral disc degeneration. A decrease in nutrient availability at the bone-disc interface has been indicated as a relevant risk factor and as a possible initiator of cell death processes. Mechanical behaviour of both healthy and degenerated discs could highly interact with cell death in these compromised situations. In the present study, a mechano-transport finite element model was used to investigate the nature of mechanical effects on cell death processes via load-induced metabolic transport variations. Cycles of static sustained compression were chosen to simulate daily human activity. Healthy and degenerated cases were simulated as well as a reduced supply of solutes and an increase in solute exchange area at the bone-disc interface. Results showed that a reduction in metabolite concentrations at the bone-disc boundaries induced cell death, even when the increased exchange area was simulated. Slight local mechanical enhancements of glucose in the disc centre were capable of decelerating cell death but occurred only with healthy mechanical properties. However, mechanical deformations were responsible for a worsening in terms of cell death in the inner annulus, a disadvantaged zone far from the boundary supply with both an increased cell demand and a strain-dependent decrease of diffusivity. Such adverse mechanical effects were more accentuated when degenerative properties were simulated. Overall, this study paves the way for the use of biophysical models for a more integrated understanding of intervertebral disc pathophysiology.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Biomechanics - Volume 47, Issue 6, 11 April 2014, Pages 1520-1525
نویسندگان
, , ,