Name: Tema-específicas musculoesquelética modelo para estudiar la deformación del hueso durante el movimiento dinámico (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-11T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 32 s
Description: Aprende a crear un modelo musculoesquelético específico para analizar la deformación ósea durante movimientos dinámicos usando escaneo CT y análisis de elementos finitos. Este método no invasivo permite cuantificar la resistencia ósea.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Departamento del ejército #W81XWH-08-1-0587, #W81XWH-15-1-0006; Beca de bola estado Universidad 2010 ASPiRE.

<ol><li>Brukner, P., Bennell, K., Matheson, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrukner%2C+P+%22Stress+fracture%22">Stress fracture</a>. , Blackwell Science. Victoria, Australia. (1999).</li>
<li>Zadpoor, A., Nikooyan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+relationship+between+lower-extremity+stress+fractures+and+the+ground+reaction+force%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Biomech%22%5BJournal%5D)">The relationship between lower-extremity stress fractures and the ground reaction force: A systematic review.</a> Clin Biomech. 26, 23-28 (2011).</li>
<li>Matheson, G. O., Clement, D. B., McKenzie, D. C., Taunton, J. E., Lioyd-Smith, D. R., Maclntyre, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress+fractures+in+athletes.+A+study+of+320+cases%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Sports+Med%22%5BJournal%5D)">Stress fractures in athletes. A study of 320 cases.</a> Am J Sports Med. 15, 46-58 (1987).</li>
<li>Bennell, K., Grimston, S. Risk factors for developing stress fractures. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBennell%2C+K+%22Musculoskeletal+fatigue+and+stress+fractures%22">Musculoskeletal fatigue and stress fractures</a>. Burr, D., Milgrom, C. , CRC Press. New York. 15-33 (2001).</li>
<li>Milgrom, C., Giladi, M., Stein, M., Kashtan, H., Margulies, J. Y., Chisin, R., Stenberg, R., Aharonson, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress+fractures+in+military+recruits.+A+prospective+study+showing+an+unusually+high+incidence%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Joint+Surg+Br%22%5BJournal%5D)">Stress fractures in military recruits. A prospective study showing an unusually high incidence.</a> J Bone Joint Surg Br. 67, 732-735 (1985).</li>
<li>Almeida, S. A., Williams, K. M., Shaffer, R. A., Brodine, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidemiological+patterns+of+musculoskeletal+injuries+and+physical+training%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Sci+Sports+Exerc%22%5BJournal%5D)">Epidemiological patterns of musculoskeletal injuries and physical training.</a> Med Sci Sports Exerc. 31, 1176-1182 (1999).</li>
<li>Jones, B. H., Knapik, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+training+and+exercise-related+injuries%2C+surveillance%2C+research+and+injury+prevention+in+military+populations%5BTitle%5D)+AND+%22Sports+Med%22%5BJournal%5D)">Physical training and exercise-related injuries, surveillance, research and injury prevention in military populations.</a> Sports Med. 27, 111-125 (1999).</li>
<li>Jones, B. H., Thacker, S., Gilchrist, J., Kimsey, C. D., Sosin, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevention+of+lower+extremity+stress+fractures+in+athletes+and+soldiers%3A+a+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Epidemiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Prevention of lower extremity stress fractures in athletes and soldiers: a systematic review.</a> Epidemiol Rev. 24, 228-247 (2002).</li>
<li>Voloshin, A., Wosk, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vivo+study+of+low+back+pain+and+shock+absorption+in+the+human+locomotor+system%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">An in vivo study of low back pain and shock absorption in the human locomotor system.</a> J Biomech. 15, 21-27 (1982).</li>
<li>Burr, D. B., Milgrom, C., Fyhrie, D., Forwood, M., Nyska, M., Finestone, A., Hoshaw, S., Saiag, E., Simkin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+measurement+of+human+tibial+strains+during+vigorous+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">In vivo measurement of human tibial strains during vigorous activity.</a> Bone. 18, 405-410 (1996).</li>
<li>Ekenman, I., Halvorsen, K., Westblad, P., Fellander-Tsai, L., Rolf, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+reliability+and+validity+of+an+instrumented+staple+system+for+in+vivo+measurement+of+local+bone+deformation.+An+in+vitro+study%5BTitle%5D)+AND+%22Scand+J+Med+Sci+Sports%22%5BJournal%5D)">The reliability and validity of an instrumented staple system for in vivo measurement of local bone deformation. An in vitro study.</a> Scand J Med Sci Sports. 8, 172-176 (1998).</li>
<li>Lanyon, L. E., Hampson, W. G., Goodship, A. E., Shah, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+deformation+recorded+in+vivo+from+strain+gauges+attached+to+the+human+tibial+shaft%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Orthop+Scand%22%5BJournal%5D)">Bone deformation recorded in vivo from strain gauges attached to the human tibial shaft.</a> Acta Orthop Scand. 46, 256-268 (1975).</li>
<li>Ekenman, I., Halvorsen, K., Westblad, P., Tsai, L. F., Rolf, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+bone+deformation+at+two+predominant+sites+for+stress+fractures+of+the+tibia%3A+an+in+vivo+study%5BTitle%5D)+AND+%22Foot+Ankle+Int%22%5BJournal%5D)">Local bone deformation at two predominant sites for stress fractures of the tibia: an in vivo study.</a> Foot Ankle Int. 19, 479-484 (1998).</li>
<li>Milgrom, C., Finestone, A., Levi, Y., Simkin, A., Ekenman, I., Mendelson, S., Millgram, M., Nyska, M., Benjuya, N., Burr, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Do+high+impact+exercises+produce+higher+tibial+strains+than+running%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Sports+Med%22%5BJournal%5D)">Do high impact exercises produce higher tibial strains than running?</a> Br J Sports Med. 34, 195-199 (2000).</li>
<li>Milgrom, C., Finestone, A., Simkin, A., Ekenman, I., Mendelson, S., Millgram, M., Nyska, M., Larsson, E., Burr, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-vivo+strain+measurements+to+evaluate+the+strengthening+potential+of+exercises+on+the+tibial+bone%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Joint+Surg+Br%22%5BJournal%5D)">In-vivo strain measurements to evaluate the strengthening potential of exercises on the tibial bone.</a> J Bone Joint Surg Br. 82, 591-594 (2000).</li>
<li>Al Nazer, R., Rantalainen, T., Heinonen, A., Sievanen, H., Mikkola, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+multibody+simulation+approach+in+the+analysis+of+tibial+strain+during+walking%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Flexible multibody simulation approach in the analysis of tibial strain during walking.</a> J Biomech. 41, 1036-1043 (2008).</li>
<li>Al Nazer, R., Klodowski, A., Rantalainen, T., Heinonen, A., Sievanen, H., Mikkola, A. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21302163">A full body musculoskeletal model based on flexible multibody simulation approach utilised in bone strain analysis during human locomotion.</a> Comput Method Biomec. 14, 573-579 (2011).</li>
<li>Johnson, M. A., Moradi, M. H., Crowe, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJohnson%2C+MA+%22PID+control%3A+new+identification+and+design+methods%22">PID control: new identification and design methods</a>. , Springer. New York. 543(2005).</li>
<li>Craig, R. R., Bampton, M. C. C. <a target="_blank" href="https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/3.4741">Coupling of substructures for dynamics analysis.</a> American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal. 6, 1313-1319 (1968).</li>
<li>Wasfy, T. M., Noor, A. K. <a target="_blank" href="http://appliedmechanicsreviews.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1397819">Computational strategies for flexible multibody systems.</a> Appl Mech Rev. 56, 553-613 (2003).</li>
<li>Kadaba, M. P., Ramakrishnan, H. k, Wootten, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+lower+extremity+kinematics+during+level+walking%5BTitle%5D)+AND+%22J+Orthop+Res%22%5BJournal%5D)">Measurement of lower extremity kinematics during level walking.</a> J Orthop Res. 8, 383-392 (1990).</li>
<li>Schwartz, M. H., Rozumalski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+method+for+estimating+joint+parameters+from+motion+data%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">A new method for estimating joint parameters from motion data.</a> J Biomech. 38, 107-116 (2005).</li>
<li>Devita, P., Skelly, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+landing+stiffness+on+joint+kenetics+and+energetic+in+the+lower+extremity%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Sci+Sports+Exerc%22%5BJournal%5D)">Effect of landing stiffness on joint kenetics and energetic in the lower extremity.</a> Med Sci Sports Exerc. 24, 108-115 (1992).</li>
<li>Dong, X. N., Guo, X. E. <a target="_blank" href="http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.467.4983&rep=rep1&type=pdf">The dependence of transversely isotropic elasticity of human femoral cortical bone on porosity.</a> J Biomech. 37, 1281-1287 (2004).</li>
<li>Schileo, E., Taddei, F., Malandrino, A., Cristofolini, L., Viceconti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subject-specific+finite+element+models+can+accurately+predict+strain+levels+in+long+bones%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Subject-specific finite element models can accurately predict strain levels in long bones.</a> J Biomech. 40, 2982-2989 (2007).</li>
<li>Pattin, C. A., Caler, W. E., Carter, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclic+mechanical+property+degradation+during+fatigue+loading+of+cortical+bone%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Cyclic mechanical property degradation during fatigue loading of cortical bone.</a> J Biomech. 29, 69-79 (1996).</li>
<li>Lifemodeler, I. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLifemodeler%2C+I+%22Lifemod+Manual%22">Lifemod Manual</a>. , Lifemodeler Inc. San Clemente, CA. (2010).</li>
</ol>

Los autores declaran que no tienen intereses financieros que compiten.

El propósito de este estudio fue desarrollar un método no invasivo para determinar la deformación de la tibia durante las actividades de alto impacto. Cuantificación de la tensión de la tibia debido a carga de impacto dará lugar a un mejor entendimiento de la fractura de estrés de la tibia. En este estudio, se desarrolló un modelo de aparato locomotor de temas específicos y simulaciones de computadora se ejecutan para duplicar los movimientos de caída de aterrizaje realizados en un entorno de laboratorio. Se examinó el e...

Lesiones de estrés óseas, tales como fracturas de estrés, son las lesiones de sobreuso severo que requieren largos períodos de recuperación y de incurrir en importantes costos médicos1,2. Las fracturas por estrés son comunes tanto en población atlética y militar. Entre todos los deportes relacionados con lesiones, las fracturas por estrés representan 10% del total3. En particular, los atletas de pista enfrentan a una mayor tasa de lesiones en el 20%4. Soldados también experimentan una alta tasa de fracturas de estrés. Por ejemplo, una tasa de 6% lesiones fue divulgada por el ejército de los E.e.u.u.1 y una tasa de 31% de lesiones fue divulgada en el ejército israelí5. Entre todas las fracturas de tensión reportadas, fractura de estrés de la tibia es el más común de7,6,8.
Deportes y entrenamiento físico con un mayor riesgo de fractura de estrés de la tibia están normalmente asociado con altos impactos (por ejemplo, salto, aterrizando y corte). Durante la locomoción, se aplica una fuerza de impacto de la tierra al cuerpo cuando el pie entra en contacto con el suelo. Esta fuerza es disipada por el sistema músculo-esquelético y del calzado. El sistema esquelético sirve como una serie de palancas que permite a los músculos para aplicar fuerzas para absorber el impacto de tierra9. Cuando los músculos de las piernas adecuadamente no pueden reducir el impacto de la tierra, los huesos de la parte inferior del cuerpo deben absorber la fuerza residual. Estructura ósea experimentarán deformación durante este proceso. Puede resultar repetitiva absorción de fuerza de impacto residual en microdamages en el hueso, que se acumulan y se convierten en las fracturas por estrés. Hasta la fecha, la información relacionada con hueso reacción a las fuerzas de impacto de tierra externo es limitada. Es importante estudiar cómo el hueso tibia responde a la carga mecánica introducida por las fuerzas de alto impacto durante movimientos dinámicos. Examen de deformación ósea de tibia durante las actividades de alto impacto podría conducir a una mejor comprensión del mecanismo de fractura de estrés de la tibia.
Las técnicas convencionales utilizadas para medir la deformación ósea en vivo dependen instrumentada galgas10,11,12,13,14,15. Procedimientos quirúrgicos son necesarios para implantar galgas en la superficie del hueso. Debido a la naturaleza invasiva en vivo estudios están limitados por una pequeña muestra de voluntarios. Además, el calibrador de tensión sólo puede controlar una región pequeña de la superficie del hueso. Recientemente, un método no invasivo utilizando simulación por ordenador para analizar la tensión ósea fue introducido16,17. Esta metodología permite la capacidad de combinar musculoesquelético modelado y simulaciones computacionales para estudiar hueso tensión durante el movimiento humano.
Un modelo de aparato locomotor está representado por un esqueleto y los músculos esqueléticos. El esqueleto consiste en segmentos de hueso, que son cuerpos rígidos o indeformables. Los músculos esqueléticos están modelados como controladores utilizando el algoritmo de progresivo-integral-derivado (PID). El control PID de tres períodos utiliza errores en la estimación para mejorar la exactitud de salida18. En esencia, Controladores PID que representan los músculos intentan duplicar los movimientos del cuerpo mediante el desarrollo de las fuerzas necesarias para producir cambios de longitud de los músculos con el tiempo. Controlador PID utiliza el error en la curva longitud/tiempo para modificar la fuerza para reproducir el movimiento. Este proceso de simulación crea una solución factible para coordinar todos los músculos a trabajar juntos para mover el esqueleto y producir el movimiento del cuerpo.
Uno o más segmentos en el esqueleto del modelo músculo-esquelético pueden ser modelados como cuerpos flexibles para permitir la medición de la deformación. Por ejemplo, el hueso de la tibia puede dividirse en un número finito de elementos, que consiste en miles de elementos y nodos. El efecto de la carga mecánica en la tibia flexible puede ser examinado mediante análisis de elementos finitos (FE). El análisis calcula la respuesta de carga de elementos individuales con el tiempo. Como el número de aumento de nodos y elementos de hueso, aumentará significativamente el tiempo de cálculo de los análisis.
Para reducir el coste computacional con una evaluación precisa de la deformación de los cuerpos flexibles, análisis modal de la FE ha sido desarrollado y utilizado en la industria automotriz y aeroespacial19,20. En lugar de analizar las respuestas individuales de los elementos FE a carga mecánica en el dominio del tiempo, este procedimiento evalúa las respuestas mecánicas de un objeto basadas en diferentes frecuencias de vibración en el dominio de la frecuencia. Este método resulta en una reducción significativa en el tiempo de cómputo mientras que proporciona una medición precisa de la deformación20. Aunque el análisis modal se ha utilizado ampliamente para estudiar fatiga mecánica en las áreas automotrices y aeroespaciales, la aplicación de este método ha sido muy limitada en Ciencias del movimiento humano. Al Nazer et al., utilizaron un análisis modal para examinar deformación tibial durante la marcha humana y divulgado fomentar resultados16,17. Sin embargo, su método fue afectado grandemente usando sólo limitados datos cinemáticos de un experimento para las simulaciones de computadora; No había ningún real utilizadas para las simulaciones de las fuerzas de impacto a tierra. Este enfoque puede ser razonable para el estudio de movimientos lento de bajo impacto como caminar, pero no es una solución viable para el estudio de movimientos de suelo de alto impacto. Por lo tanto, para examinar las reacciones de la parte inferior del cuerpo del hueso durante las actividades dinámicas de alto impacto, es esencial desarrollar un enfoque innovador para abordar las limitaciones asociadas con el método previamente divulgado. Específicamente, un método utilizando datos cinemáticos experimentales exacta y real deben desarrollar las fuerzas de impacto de la tierra. Por tanto, el objetivo de este estudio fue desarrollar un modelo de aparato locomotor de temas específicos para realizar simulaciones dinámicas multicuerpo con análisis modal para examinar la tensión tibial durante actividades de alto impacto. Un movimiento de alto impacto dinámico representado por desembarques de caída desde distintas alturas fue seleccionado para probar el método.

<table><tbody><tr><td>Escáner de tomografía computarizada</td><td>GE Medical System</td><td>N/A</td><td>Velocidad de la luz VCT. Para la realización de una tomografía computarizada de la tibia.</td></tr><tr><td>Sistema de captura de movimiento</td><td>Vicon Inc</td><td>N/A</td><td>Cámaras de alta velocidad Vicon FX40. Para realizar captura de movimiento en 3D.</td></tr><tr><td>Placas de fuerza</td><td>AMTI Inc</td><td>N/A</td><td>Recolección de fuerzas de reacción del suelo en 3D</td></tr><tr><td>Vicon Nexus</td><td>Vicon Inc</td><td>N/A</td><td>Programa de software de captura de movimiento. Para el procesamiento de datos de trayectoria de marcadores visuales.</td></tr><tr>Software de análisis de biomecánica <td>Visual 3D</td><td>C-Motion Inc</td><td>N/A</td><td>. Para el cálculo de la cinemática 3D y la cinética de los movimientos humanos.</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathworks Inc</td><td>N/A</td><td>Software de programación informática. Para realizar el filtrado de datos sin procesar, la conversión de datos y el procesamiento de datos.</td></tr><tr><td>ADAMS 2012</td><td>MSC Software Inc</td><td>N/A Programa</td> de <td>simulación dinámica por computadora multicuerpo.</td></tr><tr><td>LifeMOD</td><td>Lifemodeler Inc</td><td>N/A</td><td>Un plug-in de software en ADAMS. Para la construcción de modelos musculo-esqueléticos del cuerpo humano.</td></tr><tr><td>MIMICS 13</td><td>Materialise Inc</td><td>N/A</td><td>Programa de procesamiento de imágenes. Una herramienta de modelado 3D para procesar datos de imágenes. Para crear un modelo de tibia en 3D a partir de tomografías computarizadas.</td></tr><tr><td>MARC 2012</td><td>MSC Software Inc</td><td>N/A Software de análisis de</td><td>elementos finitos. Para realizar el mallado de volumn, generar el modelo FE de la tibia y ejecutar el análisis FE modal.</td></tr><tr><td>SPSS 19</td><td>IBM Inc</td><td>N/A</td><td>Software de análisis estadístico.</td></tr></tbody></table>

tema-específicas musculoesquelética modelo para estudiar la deformación del hueso durante el movimiento dinámico

Subject-specific Musculoskeletal Model for Studying Bone Strain During Dynamic Motion

Lesiones de estrés óseas son comunes en los deportes y entrenamientos militares. Repetitivos tierra grandes fuerzas de impacto durante el entrenamiento podrían ser la causa. Es esencial para determinar el efecto de impacto elevada fuerzas de deformación de la parte inferior del cuerpo del hueso para comprender mejor los mecanismos de lesiones de estrés óseas. Medición de galgas convencionales se ha utilizado para estudiar en vivo la deformación tibia. Este método se asocia con limitaciones incluyendo la invasividad del procedimiento, participación de algunos seres humanos y datos de cepa limitada de las superficies óseas pequeñas. El presente estudio pretende introducir un nuevo enfoque para estudiar la tensión ósea de tibia bajo alto impacto de las condiciones de carga. Un tema-específicas musculoesquelético modelo fue creado para representar a un varón sano (19 años, 80 kg, 1.800 mm). Un flexible modelo tibia fue creado basado en una exploración de la tomografía computada (CT) de la tibia derecha del sujeto. Captura de movimiento de laboratorio fue realizado para obtener la cinemática y la tierra las fuerzas de reacción de gota-aterrizajes de diferentes alturas (26, 39, 52 cm). Se realizaron simulaciones por ordenador dinámica multicuerpo combinadas con un análisis modal de la tibia flexible para cuantificar la tensión tibia durante los aterrizajes de la gota. Datos de tensión calculado tibia fueron en buen acuerdo con estudios previos en vivo . Es evidente que este enfoque no invasivo puede aplicarse para estudiar la deformación ósea de tibia durante las actividades de alto impacto para una cohorte grande, que conducirá a una mejor comprensión del mecanismo de la lesión de las fracturas de estrés de tibia.

Un saludable varón caucásico (19 años, 1.800 mm de masa 80 kg) se ofreció como voluntario para el estudio. Antes de la recogida de datos, el tema revisado y firmado el formulario de consentimiento aprobado por la Junta de revisión institucional de la Universidad antes de participar en el estudio. El experimento se realizó bajo la declaración de Helsinki. El experimento se realizó según el siguiente protocolo.
Con el fin de verif...

Durante el aterrizaje, los huesos de la parte inferior del cuerpo experimentan grandes cargas mecánicas y se deforman. Es esencial para medir la deformación del hueso para comprender mejor los mecanismos de lesiones de estrés óseas asociadas con impactos. Un nuevo enfoque de integración de tema-específicas musculoesquelética modelado y análisis de elementos finitos se utiliza para medir tensión tibial durante movimientos dinámicos.

Tema-específicas musculoesquelética modelo para estudiar la deformación del hueso durante el movimiento dinámico

Bone stress injuries are common in sports and military trainings. Repetitive large ground impact forces during training could be the cause. It is ...

El objetivo general de este procedimiento es crear un modelo musculoesquelético específico del sujeto para el análisis de la deformación ósea. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la ingeniería biomédica, como la cuantificación de la deformación ósea humana durante el movimiento dinámico. La principal ventaja de esta técnica es que se implementa un enfoque no invasivo para estudiar la fuerza ósea durante las actividades físicas dinámicas.Las demostradoras del procedimiento serán Marisa Loo y Kerstyn Hall, estudiantes de posgrado de mi laboratorio. Para comenzar este procedimiento, realice una tomografía computarizada y una medición antropométrica en el sujeto. Después de esto, coloque marcadores reflectantes de 14 mm en el cuerpo de los participantes como se describe en el protocolo de texto.Coloque placas de plástico semirrígidas con cuatro grupos de marcadores en los muslos y piernas de los participantes. Después de ingresar la información de los sujetos en el programa de captura de movimiento, pídales que permanezcan inmóviles en el centro de la habitación calibrada con los pies separados a la altura de los hombros. Luego pídales que extiendan sus

subject-specific-musculoskeletal-model-for-studying-bone-strain

Research

Investigación

JoVE Journal

Bioengineering

Bioingeniería

El estudio actual establece una metodología de simulación de elemento finito-experimento acoplado a obtener la respuesta mecánica dinámica uniaxial de biomateriales blandos (cerebro, hígado, tendón, grasa, etc.). Los resultados experimentales multiaxiales que surgieron a causa de la muestra abombamiento obtuvieron de Split-Hopkinson pruebas de presión bares fueron prestados a un comportamiento tensión-deformación uniaxial cierto cuando simulado mediante la optimización iterativa del análisis...

Un elemento de modelado Metodología Junto Experimento-finito para la evaluación de alta Strain Tasa de respuesta mecánica de Biomateriales Soft

En el presente Protocolo, las tensiones superficiales de fémur se estiman durante la prueba de fractura mediante la técnica de correlación digital de imágenes. La novedad del método consiste en la aplicación de un patrón de punto estocástico de alto contraste en la superficie del fémur, iluminación cuidadosamente especificada, captura de vídeo de alta velocidad y análisis de correlación digital de imágenes para los cálculos de tensión.

Un método para estimar las cepas Cortical fémur cadavérico durante fractura correlación Digital de imágenes usando la prueba

Este protocolo describe una técnica de osteosíntesis mínimamente invasiva utilizando un tornillo intramedular para estandardizado estabilización de fracturas de fémur, que puede utilizarse para analizar el hueso endocondral en ratones.

Un modelo mínimamente invasivo para analizar la fractura endocondral en ratones en condiciones biomecánicas estandarizadas

El propósito de este protocolo es describir el método de creación de un modelo esquelético realista de cuerpo entero de un caballo que se puede utilizar para el modelado anatómico y biomecánico funcional para caracterizar la mecánica de todo el cuerpo.

Construcción de un modelo esquelético equino tridimensional realista, de cuerpo entero utilizando datos de tomografía computarizada

El protocolo permite medir la deformación de la microestructura ósea en todo el fémur humano proximal y su dureza mediante la combinación de microtomografías computarizadas de gran volumen, una etapa compresiva hecha a medida y herramientas avanzadas de procesamiento de imágenes.

Imágenes del mecanismo de falla microestructural en la cadera humana

Las pruebas mecánicas de huesos de roedores son un método valioso para extraer información sobre la susceptibilidad de un hueso a las fracturas. Al carecer de una comprensión práctica adecuada, los resultados pueden sobreinterpretarse o carecer de validez. Este protocolo servirá como guía para garantizar que las pruebas mecánicas se realicen con precisión para proporcionar datos válidos y funcionales.

Consideraciones prácticas para el diseño, la ejecución y la interpretación de estudios que involucran ensayos de flexión de huesos enteros de huesos de roedores

Este protocolo presenta un modelo de ratón estandarizado de expansión de sutura y un método de visualización 3D para estudiar los cambios mecanobiológicos de la sutura y la remodelación ósea bajo carga de fuerza de tracción.

Una técnica de visualización en 3D para la remodelación ósea en un modelo de ratón de expansión de sutura

Este protocolo presenta un sistema de pruebas utilizado para inducir lesiones por fatiga cuantificables y controladas en el tendón de Aquiles de una rata para un modelo in vivo de tendinopatía inducida por uso excesivo. El procedimiento consiste en asegurar el tobillo de la rata a un actuador articular que realiza la dorsiflexión pasiva del tobillo con un script de MATLAB escrito a medida.

Un sistema pasivo de prueba de dorsiflexión de tobillo para un modelo in vivo de tendinopatía inducida por uso excesivo

Este estudio estableció un modelo de defecto semisegmentario femoral de rata para evaluar el rendimiento mecánico y osteogénico de materiales sustitutos óseos bajo condiciones portantes sin el uso de fijación interna o externa.

Modelo de defecto óseo diáfisario semisegmentario en ratas para evaluar el rendimiento de sustitutos óseos en regiones portantes

En este protocolo, se demuestra la fabricación de una amplia microactuator de mensajes desplazadas verticalmente en que se basa la tecnología, y cómo esta tecnología de base pueden ser modificados para llevar a cabo de alto rendimiento de cultivo de células mecánica dinámica, tanto en la cultura de dos dimensiones y tres dimensiones paradigmas.

Plataformas microfabricated para el cultivo celular mecánico dinámico

Aprende a crear un modelo musculoesquelético específico para analizar la deformación ósea durante movimientos dinámicos usando escaneo CT y análisis de elementos finitos. Este método no invasivo permite cuantificar la resistencia ósea.

Tema-específicas musculoesquelética modelo para estudiar la deformación del hueso durante el movimiento dinámico

Explorar más videos