Wie können wir den Steifigkeitsverlust von Knochen vorhersagen, nachdem sie beschädigt wurden? Diese Forschung entwickelt ein Modell zur Vorhersage des Steifigkeitsverlusts in bovinem Trabekelknochen basierend auf dem Vorhandensein von Mikroschäden, die durch Kompression verursacht werden. Der Modellierungsansatz wird auf drei Ebenen angewendet: eine einzelne Trabekel, ein zellulärer Festkörper und eine Probe mit einem lokalisierten Schadensband. Wie könnte ein solches Modell Vorhersagen über die Knochenqualität beim Menschen ermöglichen? Das Modell berücksichtigt das Vorhandensein von intakten, beschädigten und frakturierten Trabekeln. Die Vorhersagen des reduzierten Moduls zeigen eine gute Übereinstimmung mit experimentell gemessenen Modulreduktionen bei Nachgiebigkeitskompression. Die Studie zeigt, dass das vorhergesagte reduzierte Modul relativ unempfindlich gegenüber Änderungen der Eingangsparameter ist. Die Ergebnisse liefern ein Werkzeug zum Verständnis und zur Vorhersage des mechanischen Verhaltens von geschädigtem Knochengewebe. Dies hat Auswirkungen auf die Entwicklung besserer Diagnosetechniken und Behandlungen für Osteoporose und andere knochenbedingte Erkrankungen sowie auf die Optimierung von Interventionen, die die Knochenfestigkeit verbessern.
Diese im Journal of Biomechanical Engineering veröffentlichte Forschung steht im Einklang mit dem Fokus der Zeitschrift auf die Anwendung ingenieurwissenschaftlicher Prinzipien zum Verständnis biologischer Systeme. Durch die Entwicklung eines Modells, das das mechanische Verhalten von Knochengewebe vorhersagt, fällt die Studie in den Bereich des biomechanischen Engineerings und seiner Anwendungen zum Verständnis und zur Behandlung von Erkrankungen des Bewegungsapparates.