Mathematische Modellierung der Knochenremodellierung

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:0297-zib-42010
  • Knochenremodellierung beinhaltet den Auf- und Abbau der Knochenmasse durch die verschiedenen Knochenzellen und findet fast überall, auch am Skelett Erwachsener, statt. Für die Erneuerung der Knochensubstanz sind die Osteoblasten zuständig. Sie ersetzen exakt die Menge der Knochenmasse, welche zuvor durch Osteoklasten abgebaut wurde. Störungen dieses, durch viele Faktoren beeinflussten Prozesses führen zu pathologischen Veränderungen, beispielsweise zu Osteoporose oder Arthritis. Auf der Grundlage analysierter publizierter Modelle wurde ein Modell entwickelt, welches den Einfluss einiger dieser Faktoren realistisch abbildet. Auf diese Weise kann die Wirkung von basalem PTH, des RANKL-OPG-Systems ( RANKL: Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand, OPG: Osteoprotegerin) und des Estradiols auf den Knochenstoffwechsel am vorgestellten System untersucht werden. Außerdem wurde durch Estradiolmangel hervorgerufene Osteoporose und der kurative Effekt von synthetischen Medikamenten wie Estradiol oder intermittierend verabreichtem PTH modelliert. Mit der Parameterschätzung anhand des Gauß-Newton-Verfahrens wird des Weiteren eine Methode vorgestellt, die es ermöglicht, mathematische Modelle bestmöglich durch Variation der Parameterwerte an experimentelle Daten anzupassen. Das am Zuse-Institut Berlin entwickelte Softwarepaket POEM wendet diesen Algorithmus an und wird ebenfalls erläutert.

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Metadaten
Author:Kristin Meisel, Susanna RöblitzORCiD
Document Type:ZIB-Report
Granting Institution:Hochschule Zittau/Görlitz
Date of first Publication:2013/08/19
Series (Serial Number):ZIB-Report (13-41)
ISSN:1438-0064
Licence (German):License LogoCreative Commons - Namensnennung