Name: Methode und instrumentierte Befestigung zu Testzwecken femoralen Fraktur in einer seitwärts fallen auf Hüfte-Position (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-17T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 58 s
Description: Erfahren Sie eine Methode zur Prüfung kadaverischer Femora unter seitlichem Sturzbedingungen mit instrumentierten Vorrichtungen. Dieses Protokoll liefert reproduzierbare Bruchfestigkeitsmessungen für die Osteoporoseforschung.

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Wir möchten Materialien und strukturelle Prüfung Core Facility und Division Engineering an der Mayo-Klinik für technische Unterstützung danken. Darüber hinaus möchten wir danken, Lawrence J. Berglund, James Bronk, Brant Newman, Jorn Op Höhle Buijs, Ph.d., für ihre Hilfe während des Studiums. Diese Studie wurde von der Grainger Innovationsfonds der Grainger-Stiftung finanziell unterstützt.

1. großen Fixture-Anlage <ol><li>standard Armaturen aus der Maschine nehmen.</li>
	<li>Kreuzkopf auseinander zu bewegen, um das eigene Gerät unterzubringen.</li>
	<li>Aluminium-Block (Teil Nr. 1 in Abbildung 1A) auf die Maschine und auf der Maschine mit zwei Schrauben befestigen, das Loch in der Mitte Platz für die Maschine Wägezelle.</li>
	<li>Die wichtigsten Befestigung Struktur (Teil Nr. 2 in Abbildung 1 b) auf dem Aluminiumblock zu platzieren und sicher an den Block mit 4 Schrauben befestigen.</li>
	<li>Legen Sie eine vier-Tonnen Wagenheber unter dem Teil der Scheinwerfer, die nicht auf dem Aluminiumblock zur Unterstützung der Leuchte ( Abbildung 1) ruht.</li>
	<li>6-Kanal-Last Zelle Befestigung (Teil Nr. 3 in Abbildung 1) auf die wichtigsten Halterung montieren und mit 6 Schrauben sichern.</li>
</ol> 2. Kreuzkopf Befestigung Befestigung <ol><li>die Maschine Kreuzkopf auf absoluten Nullpunkt mit Kreuzkopf Lift Control festgelegt.</li>
	<li>Legen erste Grundplatte (Teil Nr. 4 in Abbildung 2 b) auf die Traverse mit den 7 Schrauben mit seinen abgerundeten Ecken auf der Vorderseite der Prüfmaschine.</li>
	<li>Anhängen zweite Grundplatte (Teil Nr. 5 in Abbildung 2) mit einer schwenkbaren Schraube. Die Schraube Pers. linke und Rechte Knochen während des Testens Die zweite Bodenplatte (Teil Nr. 5) kann sich über die Pivot-Schraube im Vergleich zu ersten Grundplatte (Teil Nr. 4) schwenken. Ausrichtung der zweite Bodenplatte legt fest, ob das Setup für rechten oder linken Femur ist.</li>
	<li>Befestigen die Montage von zwei Gleitlager (Teil Nr. 6 in Abb. 2D), die zweite Bodenplatte (Teil Nr. 5) mit 4 Schrauben (zwei Schrauben können von einer Seite der ersten Bodenplatte zugegriffen werden). Drehen Sie die zweite Bodenplatte in einer Weise, dass der zweite Satz von Schrauben vom oberen Rand der ersten Spielplatten zugegriffen werden kann. 
	Hinweis: Um die Ausrichtung der Folien aus linken Bein zu richtigen Knochen zu ändern, sind die 4 Schrauben auf der Oberseite der ersten Grundplatte gelöst und dann rutschen über die Pivot-Schraube gedreht und wieder befestigt, in der gewünschten Ausrichtung sind.</li>
	<li>Manuell drehen die Dias, die orthogonal zur 6-Kanal-Last sind Zelle indem die Maschine Kreuzkopf auf relative Position von 65°.</li>
</ol> 3. Instrumentiert, Befestigung, High-Speed Kamera und Licht-Setup für Experiment <ol><li>Set, instrumentierte unteren Befestigung auf einem standard Servo hydraulische Prüfung Maschine. Dieses Gerät hält den Oberschenkelknochen und Platz für linken und rechten Oberschenkelknochen im Herbst auf der hip-Konfiguration ( Abbildung 1).</li>
	<li>High-Speed-Kamera und Beleuchtungsanlagen einrichten ( Abbildung 3A-3D).
	<ol><li>Hoher Intensität Lichter auf Stative mit einer auf jeder Seite der Maschine zu positionieren und fixieren ( Abb. 3A).</li>
		<li>Richten Sie Stative für High-Speed-Kameras auf beiden Seiten des Tests Maschine und schließen Sie jede Kamera an Daten Erfassungsgeräte ( Abb. 3 b -3 C).</li>
		<li>Mit den Kameras auf und an der Aufnahmeeinheit, Kamera-Einstellungen zu konfigurieren; 6000 Frames pro Sekunde (fps) und die Auflösung auf 1.024 x 512 Pixel Bildrate soll; Auflösung reduziert werden, um internen Kameraspeicher unterzubringen ( 3D Abbildung).</li>
		<li>Satz Blende bis 1 Frame/SEK (1/6.000 fps). Auch die Kameraoption so eingestellt, dass die Aufnahmen beginnen, bevor der Antrieb bewegt (100 ms für Schnelltests und 200 ms für langsame Tests).</li>
		<li>Synchronisierung Kabel zwischen den beiden Kameras; wählen Sie Trigger-Modus in der Softwareeinstellung der Kameras.</li>
	</ol></li></ol> 4. Prüfung/Kalibrierung laden Zellen für richtige Data Acquisition System (DAQ) <ol><li>Einrichtung DAQ-Einheit <ol><li>Connect DAQ zum Testen Maschine, High-Speed-Video-Kamera, Wägezellen und lineare Potentiometer siehe Verkabelung schematisch in Abbildung 4.</li>
		<li>Überprüfen Sie den korrekten Anschluss der Trochanter Wägezelle, Kopf Wägezelle, lineare Potentiometer, 6-Kanal-Wägezelle und Signal an das Datenerfassungsgerät auslösen, indem Sie beobachten Signal Datenspuren im Bedienfeld "Ansicht" der DAQ Software indem Sie manuell auf die Wägezelle.</li>
		<li>Überprüfen, ob die DAQ, Signaltrenner und Impulsgeber sind alle eingeschaltet.</li>
		<li>Konfigurieren Sie die DAQ Software für alle Signale aus der Wägezellen und die lineare Potentiometer. In der DAQ Software, wählen Sie die &#34; Schritteinstellungen &#62; &#62; Konfiguration &#34; Registerkarte, und richten Sie die Erfassungsrate (Hz) für jedes Signal-Eingang jede Wägezelle zugeordnet. Auf die &#34; Auslösung &#34; Registerkarte, wählen Sie die entsprechende auslösende Option. Video-Ausrüstung sollte auch ausgelöst werden, während der Testläufe zu Video/Datenerfassungssystem Synchronizität zu gewährleisten.</li>
	</ol></li> <li>Der Femurkopf Nennlast (z. B. mindestens 200 lbs bis maximal 1600 lbs) zuweisen und Trochanter Wägezellen mit der standard Servo-hydraulische Maschine um zu angemessenen Belastung überprüfen Zell-Messungen und vergleichen Sie mit Hersteller Kalibrierung-Datenblätter ( Abb. 5A).</li>
	<li>Gelten in ähnlicher Weise statische Belastungen für die 6-Kanal-Wägezelle mit einem Eigengewicht, wie in Abbildung 5 b gezeigt. Überprüfen Sie die Funktionalität und die Leistung der 6-Kanal-Wägezelle ( Abbildung 5A -5 b) durch die Berechnung Prozent Unterschiede zwischen gemessenen und theoretische Kraft und Moment Werte. Der Fehler sollte weniger als 5 % sein. 
	Hinweis: Alle Wägezellen müssen vom Hersteller vorab kalibriert haben. Dieser Schritt nur prüft, ob die Wägezellen sind funktionsfähig, alle Verbindungen hergestellt und die Signale vernünftig sind.</li>
	<li><ol><li>Kalibrierung der linearen Potentiometer sichern die lineare Potentiometer-Befestigung für die Traverse und legen Sie die lineare Potentiometer in der Halterung ( Abbildung 5). Schrauben anziehen, um sperren die Potentiometer-Körper und stecken Sie den Stecker in den DAQ-Einheit</li>
		<li>Bewegen den Antrieb (25 mm) manuell auf dem Lastrahmen, so dass die Potentiometer-Position von maximale Kompression für maximale Ausdehnung und Rekord Verschiebungen und die entsprechende Spannung (für mindestens drei Datenpunkte) übersetzt. Plot-Verschiebung vs. Spannung und eine lineare Funktion zu den Daten passen (R 2 &#62; 0,95). Geben Sie die Steigung der linearen Gleichung (mm/V) als der Kalibrierfaktor in der &#34; Parameter Skalierung &#34; Feld der DAQ Software.</li>
	</ol></li> <li>Den Gesamtaufbau Test Maschine durch ein Surrogat Fiberglas Knochen zum Bruch um sicherzustellen, dass alle Datenerfassung ist funktional und vernünftigen Tests zu überprüfen. Dazu gehören Trochanter Wägezelle, femoral Kopf Wägezelle, lineare Potentiometer, die 6-Kanal-Wägezelle und das Triggersignal ( Abbildung 6).</li>
</ol> 5. Testing Knochen vorbereiten <ol><li>Knochen bei Raumtemperatur für 24 Std. Auftauen und entfernen Sie Feuchtigkeit, überschüssiges Fett und alle übrigen Weichteile mit Papro Handtücher.</li>
	<li>Knochen in das Acryl Halterung scannen und dental Zement vorzubereiten. Messen Sie 60 g PMMA Pulver zu und mit 30 g flüssiges Harz unter Abzug zu mischen Sie, bis sich das Pulver aufgelöst hat. Die Mischung sollte gießbar. Verwenden Sie einen Einweg-Pappbecher für diesen Prozess. Dieser Schritt ist zum Topfen der Trochanter Major in eine Aluminium-Schale ( Abb. 7A).</li>
	<li>Ausrichten den Aluminium-Cup unter den Trochanter. Dann gießen Sie PMMA-Zement auf halber Höhe der Tasse, und erhöhen Sie die Befestigung-Plattform, um die Knochen in die Tasse passt. 10-15 min für die Polymerisation lassen.</li>
	<li>Wrap Knochen in Kochsalzlösung getränkt Handtücher Gewebe Trockenheit bei Knochen-Zement-Polymerisation zu vermeiden.</li>
	<li>Knochen, die Prüfvorrichtung in der Prüfmaschine mit Aluminium-Tasse an Trochanter ( Abb. 7 b) angebracht zu bewegen</li>
	<li>Zentrieren Sie den Aluminium-Cup auf der Platte befestigt die Trochanter Wägezelle und Gleitlager so einstellen, dass die Aluminium-Schale leicht die Wägezelle berührt. Entfernen Sie den Stift aus der Vorrichtung für die Drehung des Gerätes ermöglichen</li> <li>Center und senken die Traverse für den Kontakt mit der Femurkopf.</li>
	<li>Review Setup, Knochen-Position, Zelle Lastsignale und Tasse Position. Auch Überprüfung Datenerfassungsgerät; Stellen Sie sicher, dass alle Geräte und Last Zellen korrekt angeschlossen sind, und stellen Sie sicher, dass alle eingeschaltet sind. Überprüfen Sie Software-Setup auf korrektes Signalantwort vom jede Wägezelle.</li>
	<li>Fotografieren des Oberschenkelknochens in der Halterung von 2 Seiten platziert.</li>
	<li>Stellen Sie die Blende, damit genügend Licht auf den Kamerasensor und die Schärfentiefe zu steuern. Überprüfen Sie die Bildqualität durch die Konzentration auf den Schenkelhals. Dieser Prozess sollte verhindern, dass Blendung und glänzend Knochen Regionen in das Bild, das Erfassen der Fraktur Veranstaltung beeinträchtigen würde.</li>
</ol> 6. Prüfung nach Fraktur <ol><li>Überprüfen Sie die Servo-mechanische Lastrahmen für entsprechende Verschiebungssteuerung von 25 mm für den Test Bruch in der Servo-mechanische Belastung-Rahmen sowohl be-und Entladen programmiert. 
	Hinweis: Diese sind Hersteller spezifische Einstellungen und Eingang und werden in der Systemsteuerung von Prüfgeräten nach Herstellervorgabe überprüft.</li>
	<li>Beleuchtung zur Minimierung von Reflexionen in der Video-Kameras und das Datenerfassungssystem ein letztes Mal zu überprüfen.</li>
	<li>Klicken Sie auf das Start-Symbol aus der Systemsteuerung Testsequenz um Test Femur ( Abbildung 7) Bruch initiieren.</li>
	<li>Bilder von den gebrochenen Oberschenkelknochen von 2 Seiten.</li>
	<li>Manuell zurückzuziehen Antrieb und Maschine Oberschenkelknochen entfernen.</li>
</ol> 7. Post-Fraktur Vorbereitung <ol><li>Knochen von Befestigung entfernen.</li>
	<li>Band proximale gebrochen Ende des Knochens, Welle, wickeln Sie in nasse Handtücher und Plastiktüten ( Abbildung 7) und dann Einfrieren bei-20 ° c</li>
	<li>Bewahren die Knochen für die weitere Post-Fraktur Röntgen- und CT-Bildgebung. 
	Hinweis: Details für diese Prozesse bisher aus unserer Gruppe (im Berichtsjahr bei Jupiter) in ein anderes Protokoll erklärt wurden ( Abbildung 7E).</li>
</ol>

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</ol>

Die Autoren haben keine relevanten Angaben.

Wir vorgeschlagen, ein Protokoll zum Bruch testen proximale cadaveric Oberschenkelknochen bei einem Sturz auf die Hüfte Konfiguration, mit denen wir etwa 200 Proben erfolgreich getestet haben. Das Protokoll enthält mehrere hauseigene gestaltete Befestigungen für femoral Stärke Tests unter verschiedenen Lastbedingungen. Das Gerät erlaubt die Prüfung des rechten und linken Oberschenkelknochen mit unterschiedlichen Tests Geschwindigkeiten und Knochen Orientierungen. Nach der Montage der Leuchte und die Messgeräte, ist ein G...

Entwicklung von neuartigen Methoden für die Risikobewertung femoralen Fraktur und Fraktur-Prävention bei einem Sturz auf die Hüfte erfordern ein umfassendes Verständnis der biomechanischen Prozesse während der Fraktur. Cadaveric proximalen Femur Stärke testen hat sich als wirksam erwiesen bei der Bestimmung der Beziehung zwischen femoralen Stärke und Faktoren, die die strukturelle Kapazität des Oberschenkelknochens wichtige Einblicke in diesem Prozess1,2 , 3. experimentell gemessenen femoralen Stärke dient außerdem zur Validierung der quantitativen Computertomographie-basierte Finite Element Analysis (QCT/FEM) ermöglicht eine nicht-invasive Abschätzung der Fraktur Stärke4,5, 6,7.
Bisher gibt es keine anerkannten Standardverfahren, ganze femoralen Exemplare zum Bruch zu testen. Um klinisch messbare Variablen (z. B. Knochendichte und Geometrie) und ihr Einfluss auf die femorale Stärke zu isolieren, ist es unerlässlich für experimentelle Tests in einer kontrollierten und wiederholbaren Weise durchgeführt werden. Cadaveric Oberschenkelknochen haben unregelmäßige Formen und in Größen8 und können entweder männlich oder weiblich Kadaver der unterschiedlichen Alters macht es unmöglich, mit eingebauten Armaturen Standard Prüfmaschinen testen entnommen werden. Bei einem seitlich Sturz auf die Hüfte Ereignis durchläuft den Trochanter Major zusammenpressende Belastung, während der proximale Femur komplexe Belastung einschließlich Komprimierung, Spannung, Biege-Moment und Torsion auftreten kann. So laden Testszenarios erhöht die Komplexität der Versuchsplanung. Daher muss eine feste Größe, als ein wichtiger Bestandteil der Testprotokoll speziell entworfen, hergestellt, und installiert femorale Proben von verschiedenen Formen und Größen und verschiedenen Tests Geschwindigkeiten angepasst. Diese Vorrichtung muss auch die Exemplare halten, zum Testen in einer Reihe von gewünschten Orientierungen möglich Stoßbelastungen durch einen Sturz auf die Hüfte zu simulieren. Um solch eine Vielzahl von Bedingungen zu erfüllen, muss die Leuchte haben mehrere stationäre und bewegliche Teile in einer Art und Weise spielen in das System zu minimieren und eine glatte Last-Verschiebung-Antwort zu erhalten verbunden.
Entscheidend ist die zuverlässige Datenerfassung auch während des Tests. Das experimentelle Design integrieren muss, die notwendigen Wägezellen, Hubraum Wandler, signal-Verstärker und Klimaanlagen zu genau messen Kräfte und Momente überhaupt unterstützt. Darüber hinaus sind high-Speed-Videos von den Front- und Seitenzahnbereich Ansichten des Oberschenkelknochens erhalten synchron mit dem Erwerb der Kräfte notwendig, um die Abfolge der Ereignisse führt zu Bruch, charakterisieren Frakturtypen, zu verstehen und präzise definieren Sie femorale Stärke4,9.
Während in der Literatur gibt es wertvolle experimentelle Studien über ganze Femur testen, veröffentlichten Protokolle fehlen Details wie die Prüfung durchgeführt wurde oder sind sehr verschieden von einer Studie zu einem anderen zu wirklich reproduzierbare10, 11. Das Ziel der aktuellen Arbeit war einzuführen ein Protokoll für die mechanische Prüfung von femoralen Proben, die als Ausgangspunkt für eine Anstrengung um zu standardisieren Knochengewebe testen, die wiederholbar und reproduzierbar sein können verwendet werden. Zu diesem Zweck wir entworfen und fabriziert eine Prüfung Befestigung, die verwendet wurde, um etwa 200 cadaveric Oberschenkelknochen zu testen. Die Tests Leuchte enthalten eine untere Befestigung und Kreuzkopf fester Bestandteil. Die untere Befestigung (Abbildung 1A-E) hält das Femur auf eine gewünschte Orientierung während des Tests und beinhaltet eine Wägezelle Trochanter und einer 6-Kanal-Wägezelle mit der femoral Welle verbunden. Es beherbergt auch drei unabhängige Übersetzungen für Positionierung des Knochens zu Testzwecken Fraktur zu ermöglichen. Ein Drehpunkt wird hinzugefügt, um das Kniegelenk zu imitieren. Die Hauptteile der unteren Befestigung waren dicke Stücke aus Edelstahl und Aluminium bestehend, eine sehr steife Befestigung zu machen. Eine Wägezelle ist die untere Befestigung Druckkräfte auf den Trochanter Major während des Tests messen beigefügt. Die Kreuzkopf-Befestigung (Abbildung 2A-2E) umfasst zwei Aluminium-Grundplatten und zwei sehr steifen Folie Kugellager (beigefügt zusammen durch eine Alu-Platte), um die Bewegung der Femurkopf während des Tests zu berücksichtigen und auch Platz für für rechten und linken Oberschenkelknochen. Eine Wägezelle enthalten in der Kreuzkopf Befestigung Maßnahmen Druckkräfte. Eine Aluminium-Cup an der Wägezelle angeschlossen wird verwendet, um die Druckbelastungen auf der Femurkopf anwenden. Unsere Methode diente für linken und rechten Oberschenkelknochen beiderlei Geschlechts, mit verschiedenen Größen, Hals-Welle Winkeln, Knochendichte und Belastungsbedingungen imitiert ein seitlich auf der Hüfte fallen. Die Tests Geschwindigkeiten in unseren Experimenten wurden bei 5, 100 und 700 mm/s eingestellt, aber sie können auf einen beliebigen Wert auf der Prüfmaschine gesetzt werden. Die entworfene Leuchte hatte zwei Hauptkomponenten, eine an die Traverse der Prüfmaschine angeschlossen und die andere mit dem Test Rahmen verbunden. Beide Teile waren instrumentiert mit ausreichend Kraft messen Wägezellen und Augenblick Randbedingungen überhaupt unterstützt. Darüber hinaus wurden zwei High-Speed-Video-Kameras verwendet, um während der Prüfung bei der Fraktur aufzuzeichnen. Scannt nach Fraktur, eine Reihe von Röntgen- und Computertomographie (CT) wurden für Post experimentelle Fraktur Analysen erhalten. Ergebnisse aus diesen Experimenten einschließlich Bruchfestigkeit und Energie werden derzeit für die weitere Forschung in Diagnose-Tools verwendet, um schließlich die Beurteilung des proximalen Bruchfestigkeit bei osteoporotischen Patienten zu verbessern.

<table><tbody><tr><td>CT-Scanner</td><td>Siemens</td><td>Somatom Definition Scanner (Siemens, Malvern, PA)</td><td>CT-Scan-Gerät</td></tr><tr><td>Quantitative CT Phantom</td><td>Midways Inc, San Francisco, CA</td><td>Model 3 CT-Kalibrierung Phantom</td><td>Wird verwendet, um BMD-Werte von Hounsfield-Einheiten im CT-Bild zu erhalten</td></tr><tr><td>Hygienisches kieferorthopädisches Harz (PMMA)</td><td>Patterson Dental Supply</td><td>H02252</td><td>Kontrollierte Substanz und kann mit der richtigen gekauft werden Zulassung</td></tr><tr><td>Gefrierschrank</td><td>Kenmore N</td><td>/A</td><td>Hierbei handelt es sich um ein -20oC-Speicher für Knochen-Röntgenscanner</td></tr><tr><td></td><td>General Electric</td><td>46-270615P1</td><td>Röntgenbildgebungsgerät.</td></tr><tr><td>Röntgenfilme</td><td>Kodak</td><td>N/A</td><td>Zur Darstellung von Röntgenbildern</td></tr><tr><td>Röntgenentwickler</td><td>Kodak X-Omatic</td><td>M35A X-OMAT</td><td>Zur Entwicklung von Röntgenbildern</td></tr><tr><td>Röntgenkassette</td><td>Kodak X-Omatic</td><td>N/A</td><td>Zur Aufnahme von Röntgenfilmen</td></tr><tr><td>Physiologische Kochsalzlösung (0,9 % Natriumchlorid)</td><td>Baxter</td><td>NDC 0338-0048-04</td><td>Zur Flüssigkeitszufuhr von Proben</td></tr><tr><td>Skalpelle und Abstreifer</td><td>Bard-Parker</td><td>N/A</td><td>Wird verwendet, um den Knochen von weichem Gewebe</td></tr><tr><td>zu reinigen Abzug</td><td>Hamilton</td><td>70532</td><td>Wird zur Belüftung bei der Vorbereitung von PMMA für den Verguss von Proben verwendet</td></tr><tr><td>Einachsige Wägezelle</td><td>Wandlertechniken, Temecula, CA, USA</td><td>LPU-3K; S / N 219627</td><td>Kapazität 3000 lbs</td></tr><tr><td>Sechskanal-Wägezelle</td><td>JR3, Woodland, CA</td><td>45E15A4</td><td>Mechanische Tragzahl 1000N</td></tr><tr><td>Linearpotentiometer</td><td>Novotechnik, Southborough, MA, USA</td><td></td><td>Wird verwendet, um lineare Verschiebungen während der Prüfung</td></tr><tr><td>zu erfassen Gleitkugellager</td><td>Schneeberger</td><td>Typ NK</td><td>Teil der Prüfvorrichtung</td></tr><tr><td>Mechanische Prüfmaschine</td><td>MTS, Minneapolis, MN</td><td>858 Mini Bionix II</td><td>Wird für die Kompression des Oberschenkelknochens</td></tr><tr><td>verwendet Beleuchtungseinheit</td><td>ARRI</td><td></td><td>Benötigt für Hochgeschwindigkeits-Videoaufzeichnungen</td></tr><tr><td>Hochgeschwindigkeits-Videokamera</td><td>Photron Inc., San Diego, CA, USA</td><td>Photron Fastcam APX-RS Wird</td><td>verwendet, um die Hochgeschwindigkeits-Videoaufzeichnungen der Frakturereignisse</td></tr> aufzunehmen <tr><td>Photron FASTCAM Viewer</td><td>Photron Inc., San Diego, CA, USA</td><td>Ver.3392 (x64)</td><td>Wird zum Betrachten von Hochgeschwindigkeits-Videoaufzeichnungen verwendet</td></tr><tr><td>Kameraobjektiv</td><td>Zeiss</td><td>Zeiss Planar L4/50 ZF-Objektiv</td><td>Erforderlich für hohe Bildauflösung</td></tr><tr><td>Signalaufbereiterplatine (DAQ)</td><td>National Instruments</td><td></td><td>Eingangs-/Ausgangssignalanschluss</td></tr><tr><td>Signal Express</td><td>National Instruments</td><td>N/A</td><td>Datenerfassungssoftware</td></tr><tr><td>Laptop Computer</td><td>Dell</td><td>N/A</td><td>Wird verwendet, um alle Signale aus dem Testverfahren zu überwachen und zu erfassen</td></tr></tbody></table>

methode und instrumentierte befestigung zu testzwecken femoralen fraktur in einer seitwärts fallen auf hüfte-position

Method and Instrumented Fixture for Femoral Fracture Testing in a Sideways Fall-on-the-Hip Position

Mechanische Prüfung von Oberschenkelknochen bringt wertvolle Einblicke in das Verständnis des Beitrags der klinisch messbare Variablen wie Bone Mineral Dichteverteilung und Geometrie auf die femoralen mechanischen Eigenschaften. Derzeit gibt es keine standard-Protokoll für die mechanische Prüfung von solchen geometrisch komplexen Knochen zu messen Festigkeit und Steifigkeit. Um diese Lücke zu schließen haben wir ein Protokoll zum Testen cadaveric Oberschenkelknochen zum Bruch und deren biomechanischen Parameter zu messen entwickelt. Dieses Protokoll beschreibt eine Reihe von anpassungsfähige Installationen, um Platz für die verschiedenen Last Größen und Richtungen Bilanzierung möglich Knochen Orientierungen bei einem Sturz auf die Hüfte Konfiguration, Geschwindigkeit, Größe und linkes Bein rechten Bein Variationen zu testen. Der Oberschenkelknochen waren bereit für die Prüfung von Reinigung, schneiden, scannen und Blumenerde distales Ende und Trochanter Major Kontaktflächen in Poly(methyl methacrylate) (PMMA) in ein anderes Protokoll präsentiert. Die vorbereiteten Proben wurden in die Tests Vorrichtung in der Lage, die imitiert eines seitwärts Sturzes auf die Hüfte gelegt und geladen, um Bruch. Während des Tests zwei Last Zellen gemessen Vertikalkräfte der Femurkopf und Trochanter Major, ein Sechs-Achs-Wägezelle gemessenen Kräfte und Momente an der distalen femoralen Schaft und einen Wegsensor gemessen differentielle Verschiebung zwischen den femoral Kopf und Trochanter kontaktieren Sie unterstützt. High-Speed-Videokameras wurden verwendet, um synchron Fraktur Ereignisabfolge während des Tests erfassen. Die Reduzierung dieser Daten konnten wir charakterisieren die Festigkeit, Steifigkeit, und Energie für fast 200 osteoporotischen, Osteopenic, Bruch und normalen cadaveric Oberschenkelknochen zur Weiterentwicklung der Technik basierende Diagnose-Tools für Osteoporose Forschung.

Hauseigene Befestigungen sind montiert, nachdem die standard Armaturen aus der Prüfmaschine entfernt sind. Erstens ist die Unterseite schwere Leuchte montiert und gesichert (Abbildung 1). Dazu gehören einen verlängerten Arm die 6-Kanal-Wägezelle halten ermöglicht auch die femorale Welle in einem gewünschten Adduktion Winkel ausgerichtet werden. Als nächstes ist einschließlich zwei reibungsfreie Gleitlager Kreuzkopf-Befestigung montiert, um die Anwendung der L...

In diesem Manuskript präsentieren wir ein Protokoll, um Test cadaveric proximalen Oberschenkelknochen bei einem seitlichen Sturz auf der hip-Konfiguration mit instrumentierten Leuchten montiert auf einem standard Servo-hydraulische Rahmen zu Bruch. Neun digitalisierte Signale bestehend aus Verschiebung zusammen mit zwei high-Speed-video-Streams, Kräfte und Momente sind während des Tests erfasst.

Methode und instrumentierte Befestigung zu Testzwecken femoralen Fraktur in einer seitwärts fallen auf Hüfte-Position

Mechanical testing of femora brings valuable insights into understanding the contribution of clinically-measureable variables such as bone mineral density ...

Das übergeordnete Ziel dieses experimentellen Testprotokolls für Leichenfemurfrakturen ist es, konsistente, reproduzierbare Bruchfestigkeitsmessungen zu erhalten. Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen in der Osteoporoseforschung zu beantworten, indem sie die Unterschiede zwischen osteoporotischer und normaler Femurkraft misst. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass das Testgerät einen physiologischen Sturz auf der Hüfte nachahmt.Zur Befestigung der großen Vorrichtung befestigen Sie zunächst den Aluminiumblock sicher an der Maschine. Verwenden Sie als Nächstes Schrauben, um die Hauptvorrichtungsstruktur auf dem Aluminiumblock zu befestigen, und stützen Sie die Halterung mit der Platzierung eines vier Tonnen schweren Wagenhebers unter dem Teil der Vorrichtung, der nicht auf dem Aluminiumblock ruht. Verwenden Sie dann weitere Schrauben, um eine Wägezellenhalterung mit sechs Kanälen an der Hauptvorrichtung zu befestigen.Für die Befestigung der Traversenhalterung wird die erste Grundplatte mit der auf den absoluten Nullpunkt eingestellten Maschinentraverse und den gebogenen Kanten der Grundplatte zur Vorderseite der Prüfmaschine hin befestigt. Verwenden Sie eine schwenkbare Schraube, um die zweite Grundplatte zu befestigen. Befestigen Sie dann die Baugruppe der beiden Gleitlager an der zweiten Grundplatte.Drehen Sie die zweite Grundplatte so, dass der zweite Schraubensatz von der Oberseite der ersten Grundplatte aus zugänglich ist. Stellen Sie dann die Traverse der Maschine in eine relative Position von 65 Grad ein, um eine manuelle Drehung der Schlitten orthogonal zur Wägezelle mit sechs Kanälen zu ermöglichen. Sobald die instrumentierte Leuchte auf der Standard-Serverhydraulikmaschine montiert wurde, befestigen Sie eine Hochgeschwindigkeitskamera und eine Beleuchtungsausrüstung an Stativen.Positionieren Sie die Kamera in Richtung der Prüfmaschine und verbinden Sie die Kamera mit der Datenerfassungseinheit. Nachdem Sie das Datenerfassungssystem angeschlossen haben, schieben Sie die Wägezelle manuell an und beobachten Sie die Datensignalspuren im Ansichtsfenster der Datenerfassungssoftware. Um den ordnungsgemäßen Anschluss und die Synchronisierung des Triggersignals zu bestätigen, werden eine trikanterische Wägezelle, eine Kopfwägezelle, ein lineares Potentiometer und eine sechskanalige Wägezelle verwendet.Kalibrieren Sie das lineare Potentiometer, befestigen Sie die lineare Potentiometerhalterung an der Traverse und befestigen Sie das Potentiometer an der Vorrichtung. Ziehen Sie die Schrauben fest, um das Potentiometergehäuse zu verriegeln, und stecken Sie den Stecker in die Messeinheit. Bewegen Sie dann den Aktuator manuell 25 Millimeter auf einem Lastrahmen, so dass die Position des Potentiometers von der maximalen Verdichtung in die maximale Ausdehnung übersetzt und die Auslenkungen und die entsprechende Spannung für mindestens drei Datenpunkte aufzeichnet.Plotten Sie die Verschiebung in Abhängigkeit von der Spannung und passen Sie eine lineare Funktion an die Daten an. Geben Sie dann die Steigung der linearen Gleichung als Kalibrierungsfaktor in die Scanning-Parameterbox der Datenerfassungssoftware ein. Um den Knochen für den Test vorzubereiten, legen Sie einen sauberen, 24 Stunden aufgetauten Knochen in die Acryl-Scanvorrichtung und mischen Sie 60 Gramm Poly- oder PMMA-Pulver mit 30 Gramm flüssigem Harz in einem Einwegbecher unter einem Abzug, bis sich das Pulver aufgelöst hat.Wenn das PMMA gießbar ist, richten Sie einen Aluminiumbecher unter dem Trikanter aus und dekantieren Sie den PMMA-Zement auf die Hälfte der Höhe des Bechers. Heben Sie die Vorrichtungsplattform an, um den Knochen in die Pfanne einzupassen, und lassen Sie das PMMA 10 bis 15 Minuten lang polymerisieren. Wenn das PMMA klar und hart ist, bewegen Sie den Knochen zur Testvorrichtung und zentrieren Sie den Aluminiumbecher auf der Platte, die an der trikanterischen Wägezelle befestigt ist.Stellen Sie die Lineartische der Wägezelle mit sechs Kanälen so ein, dass der Aluminiumbecher die Wägezelle leicht berührt, und entfernen Sie den Stift von der Vorrichtung, um eine seitliche Drehung der Vorrichtung zu ermöglichen. Zentrieren und senken Sie dann die Traverse für den Kontakt mit dem Hüftkopf und bilden Sie den Oberschenkelknochen von zwei Seiten ab. Nachdem Sie überprüft haben, ob der servomechanische Lastrahmen ordnungsgemäß programmiert ist, klicken Sie auf Start, um die Prüfsequenz für den Bruch des Oberschenkelknochens zu starten.Nachdem der Test abgeschlossen ist, ziehen Sie den Aktuator manuell ein. Entfernen Sie den Knochen von der Halterung und kleben Sie das proximale gebrochene Ende des Knochens mit dem Schaft zusammen. Wickeln Sie dann den Knochen in nasse Handtücher und Plastiktüten ein und bringen Sie den Knochen in eine 20 Grad Celsius heiße Lagerung.Nach der Fraktur können die am großen Trikanter aufgezeichnete Kraft und die am Femurkopf aufgezeichnete Verschiebung mit der Sechskanal-Wägezelle aufgezeichnet werden. Die gebrochenen Teile des Knochens können dann für die weitere Bildgebung und Klassifizierung des Frakturtyps zusammengeklebt werden. Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, vor dem Testen der Leichenproben zu überprüfen, ob alle Datenerfassungssysteme ordnungsgemäß mit Fiberglas-Oberschenkelknochen funktionieren.Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher auf dem Gebiet der computergestützten Biomechanik, um quantitative Computertomographie-basierte Finite-Elemente-Vorhersagen der Festigkeit in osteoporotischen Femuren zu validieren. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Leichenschenkelknochen bei einem Sturz auf eine Hüftkonfiguration testet.

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Proximale Cadaveric Femur Vorbereitung für die Bruchfestigkeit Prüfung und quantitative CT-basierte Finite-Elemente-Analyse

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Eine Methode, um Cadaveric Femur kortikalen Stämme während Fraktur Tests mit digitaler Bildkorrelation schätzen

Das murine geschlossenen femoralen Fraktur-Modell ist eine leistungsfähige Plattform, Frakturheilung zu studieren und neue therapeutische Strategien zur Knochenregeneration zu beschleunigen. Das Ziel dieses chirurgischen Protokolls soll einseitige geschlossenen femorale Frakturen bei Mäusen mit einem intramedullären Stahl-Stab Femur zu stabilisieren.

Die Generation der geschlossenen femoralen Frakturen bei Mäusen: ein Modell zur Knochenheilung

Das Ziel des Protokolls ist die Fraktur Generation Parameter, um konsistente Frakturen führen zu optimieren. Dieses Protokoll entfallen die Variationen in Größe und Morphologie, die zwischen den Tieren bestehen können. Darüber hinaus ist eine kostengünstige, verstellbare Fraktur Apparat beschrieben.

Fraktur Apparat Design und Protokoll-Optimierung für geschlossen-stabilisierten Frakturen bei Nagern

Das vorliegende Protokoll beschreibt die Entwicklung einer reproduzierbaren Testplattform für murine Femurhälse in einem Freischwinger-Biegeaufbau. Kundenspezifische 3D-gedruckte Führungen wurden verwendet, um die Oberschenkelknochen konsequent und starr in optimaler Ausrichtung zu fixieren.

Cantilever Bending von murinen Oberschenkelhälsen

Hier stellen wir ein Protokoll für den Zugang zum Führungsdraht der intramedullären Femurnagelung bei adipösen Patienten mit einer eigens entwickelten Ahle vor. Die Verwendung der neuen Ahle mit einem distalen Positionierer für das Einführen des Führungsdrahts und das Öffnen des Knochens kann die Effizienz beim Einführen des Führungsdrahts erhöhen und die Schwierigkeit der Operation verringern.

Behandlung mit einer Verriegelung des Marknagels bei intertrochantärer Fraktur des Femurs unter Verwendung einer neuen Ahle mit einem distalen Positionierer

Das Protokoll ermöglicht die Messung der Verformung der Knochenmikrostruktur im gesamten proximalen menschlichen Oberschenkelknochen und seiner Zähigkeit durch die Kombination von großvolumigem Mikro-CT-Scanning, einem maßgeschneiderten Kompressionstisch und fortschrittlichen Bildverarbeitungswerkzeugen.

Bildgebung des mikrostrukturellen Versagensmechanismus in der menschlichen Hüfte

Die mechanische Prüfung von Nagetierknochen ist eine wertvolle Methode, um Informationen über die Bruchanfälligkeit eines Knochens zu gewinnen. Mangels angemessenem praktischem Verständnis können die Ergebnisse überinterpretiert werden oder keine Gültigkeit haben. Dieses Protokoll dient als Leitfaden, um sicherzustellen, dass mechanische Tests genau durchgeführt werden, um gültige und funktionsfähige Daten zu liefern.

Praktische Überlegungen für das Design, die Durchführung und die Interpretation von Studien mit Ganzknochenbiegetests an Nagetierknochen

Source:Anthony J. Yosick1,2, Christine Massie1, Emma Knapp2, Hani A. Awad1,2,31Department of Biomedical Engineering, University of Rochester, US2Center for Musculoskeletal Research, Department of Orthopedics, University of Rochester Medical Center, USA3Department of Orthopedics, University of Rochester Medical Center, USAThe video demonstrates fall-related wrist fractures using human cadaver forearms with varying bone densities. Specimens are standardized by removing upper soft tissue,...

Simulating Fall-Induced Wrist Fractures Using a Cadaveric Human Forearm Specimen

Erfahren Sie eine Methode zur Prüfung kadaverischer Femora unter seitlichem Sturzbedingungen mit instrumentierten Vorrichtungen. Dieses Protokoll liefert reproduzierbare Bruchfestigkeitsmessungen für die Osteoporoseforschung.

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