局部机械应力调控下颌骨重建后骨愈合的机制：一项计算模拟研究

《Clinical Oral Investigations》：Local mechanical stresses can explain the mechanoregulation of bone healing after mandibular reconstruction: an in silico study

本研究针对下颌骨重建术后骨愈合机械环境优化难题，开发了有限元-智能体耦合的力学生物学模型。通过模拟分析发现，将骨化阈值提高至0.30 MPa时，前/后截骨间隙90天骨形成量分别达39%和69%，更符合临床观测。该模型为个性化固定装置的力学优化提供了重要计算框架。

　　

近年来，虚拟手术规划和患者特异性3D打印重建板等技术的进步虽然提升了下颌骨重建的手术精度，但尚未完全优化骨愈合所需的机械环境。为探究促进骨再生的机械信号水平，研究人员开发了一种结合有限元分析（Finite Element Model, FEM）与基于智能体（Agent-Based）模型的力学生物学耦合计算模型。

该模型通过建立单节段下颌骨重建的有限元模型，模拟患者佩戴个性化3D打印重建板时单侧咬合的生物力学环境，并将其与三维智能体模型相结合，动态模拟截骨部位的细胞活动。基于成熟的力学调控理论，研究人员根据局部机械信号模拟了组织形成与吸收过程，并通过系统调整力学阈值参数来匹配临床观察结果。

研究结果显示，将骨化阈值从0.15 MPa提升至0.30 MPa后，模型预测与临床数据的一致性显著改善：术后90天，前部间隙与后部间隙的骨形成量分别达到39%和69%。这一发现表明，下颌骨的骨再生可能需要在比长骨更高的机械应力水平下发生。

该计算框架未来可整合至临床虚拟手术规划流程中，为个性化固定装置的力学优化提供理论支持，最终改善骨愈合结局。