Name: 방법 및 대 퇴 골절 옆으로을-에서--엉덩이 위치에서 테스트를 위해 계측된 설비 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-17T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 58 s
Description: 배우세요 대퇴골 골절 강도 측정 프로토콜을 골다공증 연구에 활용하는 방법을. 계측된 장비를 사용하여 생리학적 낙상 상황을 모사하고 일관된 결과를 제공합니다.

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우리는 기술 지원에 대 한 자료 및 구조 테스트 핵심 시설 및 부문 엔지니어링의 메이 요 클리닉에 감사 하 고 싶습니다. 또한 우리는 로렌스 J. Berglund, 제임스 Bronk, 브 랜 트 뉴 먼, Jorn op 덴 Buijs, 박사, 연구 기간 동안 그들의 도움을 감사 하 고 싶습니다. 이 연구는 Grainger 재단에서 Grainger 혁신 기금에 의해 재정적으로 지원 되었다.

1. 큰 기구 첨부 <ol><li>컴퓨터에서 표준 기구 제거.</li>
	<li>사내 기구에 맞게 떨어져 크로스 헤드 이동.</li>
	<li>컴퓨터에 알루미늄 블록 ( 그림 1A에서 제 1 부)를 놓고 두 개의 볼트를 사용 하 여 컴퓨터에서 안전 하 게 고정, 중앙에 구멍 기계 로드 셀 수용.</li>
	<li>알루미늄 블록에 주요 설비 구조 ( 그림 1B에서 제 2 부)를 배치 하 고 안전 하 게 4 볼트를 사용 하 여 블록에 첨부.</li>
	<li>고정 장치 ( 그림 1C)을 지원 하기 위해 알루미늄 블록에 휴식 하지 않는 조명 기구 부분 아래 4 톤 잭 장소.</li>
	<li>주요 설비에 6 채널 로드 셀 고정 장치 ( 그림 1D에 제 3 부)를 탑재 하 고 6 나사를 사용 하 여 보안.</li>
</ol> 2. 크로스 헤드 고정 장치 부착 <ol><li>기계 크로스 헤드는 크로스 헤드 리프트 제어를 사용 하 여 절대 0으로 설정.</li>
	<li>7 나사를 사용 하 여 테스트 컴퓨터의 전면에 직면 하 고 그것의 곡선된 모서리와 크로스에 연결할 첫 번째 baseplate ( 그림 2B에서 제 4 부).</li>
	<li>연결 두 번째 baseplate ( 그림 2C에서 제 5 부)를 사용 하 여 하나의 피벗 나사. 나사는 테스트 하는 동안 왼쪽과 오른쪽 뼈를 수용 한다. 두 번째 baseplate (부분 5)에 대 한 첫 번째 baseplate (제 4 부)를 기준으로 피벗 스크류 회전 무료입니다. 두 번째 baseplate의 방향 인지 설치 오른쪽 또는 왼쪽 대 퇴 골에 대 한.</li>
	<li>두 슬라이드 베어링 ( 그림 2d에서 부분 6 호) 두 번째 baseplate (제 5 부)를 4 나사 (나사 2 개는 첫 번째 baseplate의 한쪽에서 액세스할 수 있습니다)를 사용 하 여 어셈블리를 연결 합니다. 첫 번째 baseplates의 상단에서 나사 두 번째 집합을 액세스할 수 있는 이러한 방법으로 두 번째 baseplate 회전. 
	참고:을 오른쪽 뼈 왼쪽된 뼈에서 슬라이드의 방향을 변경 하려면 첫 번째 baseplate 위에 4 나사는 없습니다 걸린, 그리고 다음 슬라이드 피벗 나사에 대 한 회전 필요한 방향에 다시 고정.</li>
	<li>컴퓨터 크로스 65 °의 상대 위치를 설정 하 여 수동으로 회전 슬라이드 6 채널 부하에 직교 하는 셀.</li>
</ol> 3. 계측 설비, 고속 카메라, 그리고 실험에 대 한 조명 설치 <ol><li>세트는 표준 서보 유압 테스트 계측된 하단 고정 장치를 기계. 이 정착 대 퇴 골을 개최 하 고 왼쪽 및 오른쪽 femora 엉덩이 구성 ( 그림 1)에을에서 수용.</li>
	<li>고속 카메라와 조명 장비 설정 ( 그림 3A-3D).
	<ol><li>삼각대 컴퓨터의 각 측면에 하나에 고 강도 빛을 놓고 ( 그림 3A) 보안.</li>
		<li>테스트의 양쪽에 고속 카메라 기계 및 데이터 수집 장치 ( 그림 3B -3 C)에 연결 하는 각 카메라 삼각대 설정.</li>
		<li>및 수집 장치에 연결 된 카메라, 카메라 설정을 구성 프레임 속도 (fps)와 해상도 1024 x 512 픽셀 당 6000 프레임 설정; 해상도 카메라 내부 메모리를 수용 하기 위하여 감소 될 수 있다 ( 3D 그림).</li>
		<li>설정 셔터 1 프레임/초 (1/6000 fps). 녹음 시작 액추에이터 (100 ms 빠른 테스트 및 느린 테스트 200 ms) 이동 하기 전에 카메라 옵션 설정.</li>
		<li>둘 사이의 동기화 케이블 연결 카메라, 카메라의 소프트웨어 설정에서 선택 트리거 모드.</li>
	</ol></li></ol> 4. 검사/보정 로드 셀 적절 한 데이터 수집 시스템 (DAQ) <ol><li>DAQ 단위 설정 <ol><li>연결 테스트에 DAQ 기계, 고속 비디오 카메라, 로드 셀, 및 배선 같이 선형 포 텐 쇼 미터 그림 4에 도식.</li>
		<li>말 로드 셀, 헤드 로드 셀, 선형 포 텐 쇼 미터, 6 개 채널 로드 셀의 적절 한 연결을 확인 하 고 수동으로 로드 셀에 추진 하 여 DAQ 소프트웨어의 보기 패널에서 데이터 신호 트레이스를 관찰 하 여 DAQ 디바이스에 신호를 트리거.</li>
		<li>DAQ, 신호 컨디셔너, 및 펄스 발생기는 모든 전원 ON 확인.</li>
		<li>로드 셀 및 선형 포 텐 쇼 미터에서 모든 신호를 위한 DAQ 소프트웨어를 구성합니다. DAQ 소프트웨어에서 선택 된 &#34; 단계 설치 &#62; &#62; 구성 &#34; 탭 및 각 부하 셀과 관련 된 각 신호 입력에 대 한 수집 속도 (Hz)를 설정. 에 &#34; 트리거링 &#34; 탭, 적절 한 트리거링 옵션을 선택 합니다. 비디오 장비 또한 트리거하도록 비디오/DAQ 시스템 동시성을 보장 하기 위해 시운전 중.</li>
	</ol></li> <li>공칭 부하 (예: 1600 파운드 최대 200 파운드의 최소) 대 퇴 골 머리에 적용 및 trochanter 로드 셀 합리적인 부하를 확인 하는 표준 서보 유압 기계를 사용 하 여 측정 셀 제조 업체 비교 교정 데이터 시트 ( 그림 5A).</li>
	마찬가지로, <li> 5B 그림에서 같이 죽은 무게를 사용 하 여 정적 부하 6 채널 로드 셀에 적용 됩니다. 기능을 확인 하 고 6-채널 로드셀의 성능 확인 ( 그림 5A -5B) 측정 및 이론적인 힘과 순간 값 사이의 퍼센트 차이 계산 하 여. 오류 5% 미만 이어야 한다. 
	참고: 모든 로드 셀 해야 합니다은 조정 되었습니다 그들의 제조 업체에 의해 사전에. 이 단계는만 로드 셀 작동, 모든 연결이 고, 신호는 합리적인 확인.</li>
	<li><ol><li>선형 포 텐 쇼 미터를 보정 크로스 헤드를 선형 포 텐 쇼 미터 조명 기구를 확보 하 고 고정 장치 ( 그림 5C)에서 선형 포 텐 쇼 미터를 배치. 포 텐 쇼 미터 몸 잠그고 DAQ 장치에 커넥터를 연결 하는 나사를 조여</li>
		<li>수동으로 이동 액츄에이터 (25 mm) 부하 프레임에 포 텐 쇼 미터 위치 최대 확장 및 기록 변위 및 (적어도 3 개의 데이터 요소)에 대 한 해당 전압 최대 압축에서 번역 합니다. 전압 대 변위 플롯 및 데이터에 선형 함수를 맞는 (R 2 &#62; 0.95). 선형 방정식 (m m/V)의 사면에 보정 계수 입력은 &#34; 매개 변수 스케일링 &#34; DAQ 소프트웨어의 상자.</li>
	</ol></li> <li>대리 유리 섬유 뼈 골절 되도록 모든 데이터 수집 기능과 합리적인를 테스트 하 여 전반적인 테스트 기계 설치를 확인 합니다. Trochanter 로드 셀, 대 퇴 골 머리 로드 셀, 선형 포 텐 쇼 미터, 6 채널 로드 셀 및 트리거 신호 ( 그림 6) 여기에 포함 됩니다.</li>
</ol> 5. 테스트에 대 한 뼈를 준비 <ol><li>뼈를 24 시간 실 온에서 해 동 하 고 수 분, 과잉 지방, 그리고 모든 나머지 부드러운 조직 pa를 사용 하 여 제거수건 당.</li>
	<li>검색 설비, 아크릴에 뼈 놓고 치과 시멘트를 준비 합니다. PMMA 분말 60 g을 측정 하 고 증기 두건에서 액체 수 지의 30 g 믹스 가루 해산 했다 때까지. 혼합물 pourable 해야 합니다. 이 프로세스에 대 한 일회용 종이 컵을 사용 합니다. 이 단계는 알루미늄 컵 ( 그림 7A)에 더 중대 한 trochanter potting.</li>
	<li>는 trochanter 아래 알루미늄 컵을 맞춥니다. 그리고는 컵의 절반 높이 PMMA 시멘트를 부 어 컵에 뼈에 맞게 고정 장치 플랫폼을 발생 합니다. 중 합에 대 한 10-15 분 허용.</li>
	<li>랩 뼈 식 염 수에 젖은 뼈 시멘트 중 합 하는 동안 조직의 건조를 피하기 위해 수건.</li>
	<li>알루미늄 컵 trochanter ( 그림 7B)에 연결 된 테스트 컴퓨터에서 테스트 정착 물에 뼈를 이동</li>
	<li>말 로드 셀에 연결 된 판에 알루미늄 컵을 센터 및 알루미늄 컵 약간 감동 로드 셀 슬라이드 베어링 조정. 비품의 회전 수 있도록 고정 장치에서 핀을 제거</li> <li>센터와 낮은 대 퇴 골 머리와 접촉에 대 한 크로스.</li>
	<li>검토 설치, 뼈 위치, 로드 셀 신호, 고 컵 위치. 또한 DAQ 디바이스 검토; 모든 장비 및 로드 셀 제대로 연결 되 고 모두에 전원을 켰는지 확인 합니다 확인 하십시오. 각 로드 셀에서 신호를 적절 한 응답에 대 한 소프트웨어 설치를 확인 하십시오.</li>
	<li>2 측면에서 설비에 대 퇴 골의 사진을 배치.</li>
	<li>는 카메라 센서에 충분 한 빛을 허용 하 고 필드의 깊이 제어 하는 조리개를 설정 합니다. 대 퇴 골 경부에 집중 하 여 이미지 품질을 확인 합니다. 이 과정 어떤 반사 및 광택 뼈 골절 이벤트 캡처에 영향을 미칠 것이 이미지에서 영역을 방지 해야.</li>
</ol> 6. 골절을 테스트 <ol><li>확인 서보 기계 부하 프레임 모두 로딩 및 언로딩에 대 한 서보 기계 부하 프레임에서 골절 테스트 25 m m의 적절 한 변위 제어를 위한 프로그램입니다. 
	참고:이 제조자 설정 해야 입력 고 제조자 사양에 따라 테스트 장비의 컨트롤 패널에서 확인.</li>
	<li>확인 한 마지막 시간 비디오 카메라 및 데이터 수집 시스템에서 반사를 최소화 하기 위해 조명.</li>
	<li>테스트 대 퇴 골 ( 그림 ℃) 골절을 테스트 시퀀스를 시작 하려면 제어판에서 시작 아이콘을 클릭 하십시오.</li>
	<li>2 측면에서 골절된 대 퇴 골의 사진을 찍을.</li>
	<li>수동으로 액추에이터를 철회 하 고 기계에서 대 퇴 골 제거.</li>
</ol> 7. 준비 후 골절 <ol><li>뼈 고정 장치에서 제거.</li>
	<li>테이프 샤프트, 젖은 수건 및 비닐 봉지 ( 그림 7D)에서 다음-20에 동결을 뼈의 인접 깨진된 끝 ° c.</li>
	<li>보존 추가 후 골절 x 선 및 CT 영상에 대 한 뼈. 
	참고:이 프로세스는 이전 설명 다른 프로토콜에서 (정돈에 검토중) 우리 그룹에서에 대 한 세부 사항 ( 그림 7E).</li>
</ol>

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</ol>

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우리는 골절을 프로토콜 테스트 인접 싱가포르로 femora는 우리가 성공적으로 약 200 샘플 테스트 엉덩이 구성에가 제안 했다. 프로토콜 대 퇴 강도 다른 로드 조건 하에서 테스트에 대 한 여러 사내 설계 설비를 포함 한다. 정착 물은 다른 테스트 속도 및 뼈 방향에 오른쪽 및 왼쪽 femora의 테스트 수 있습니다. 비품 및 측정 계기를 장착, 유리 섬유 대 퇴 골 골절 보장 모든 하드웨어 및 소프트웨어 도구 제대로 동기적으로 작업 연결 되어 있고 신호 및 비디오 제대로 기록 하기에 테스트 됩니다. 실제 시체 대 퇴 골 골절 테스트, 직전 PMMA에 화분 대 퇴 축 정착에 고정 이다. 기계적 테스트 프로토콜을 반복 하 고 일관 된 방식으로 테스트 하는 대 퇴 골절에 대 한 허용 합니다.
테스트 중 퇴 축 경험 굽 힘 및 비틀림 변형 대 퇴 골 머리와 큰 trochanter 동안 압축 됩니다. 시료의 측면 로드 하지 않으려면, 크로스 기구는 최소한의 마찰 수평 평면에 움직임을 ...

대 퇴 골절 위험 평가 대 한 새로운 방법 및 골절 예방 엉덩이에 대 한 개발 골절 중 관련 된 biomechanical 프로세스의 포괄적인 이해를 요구 한다. 대 퇴 골 강도 및이 과정1,2 에 중요 한 통찰력을 제공 하는 대 퇴 골의 구조적 용량에 영향을 미치는 요인 사이 관계 결정에 효과가 입증 싱가포르로 근 위 대 퇴 골 강도 테스트 , 3. 실험적으로 측정 된 대 퇴 골 강도 양적 단층 기반 유한 요소 해석 (QCT/FEA) 골절 강도4,5, 비-침략 적 예측을 가능 하 게의 유효성 검사에도 사용 6,7.
날짜 하려면, 골절 대 퇴 전체 표본을 테스트를 더 허용된 표준 절차가입니다. (뼈 미네랄 밀도 형상 등) 임상 측정 가능 변수 및 대 퇴 골 강도에 그들 영향을, 통제 되 고 반복 가능한 방식으로 실행 될 실험 테스트에 대 한 필수적입니다. 싱가포르로 femora 불규칙 한 모양 및 범위 크기8 에 있고 남성 또는 여성 시신 다른 연령대의 표준 기계 테스트의 기본 제공 비품을 사용 하 여 테스트 불가능에서 얻어질 수 있다. 힙합 이벤트에 옆으로에 더 중대 한 trochanter 압축 로드, 근 위 대 퇴 골 압축, 긴장, 구 부리는 순간, 그리고 비틀림을 포함 한 복잡 한 로드를 발생할 수 있습니다 동안 겪 습. 이러한 로드 시나리오를 테스트 실험 설계에 복잡성을 추가 합니다. 따라서, 테스트 프로토콜을 하나의 중요 한 구성 요소로 정착 물, 특히 설계, 조작, 고 대 퇴 샘플은 다른 모양 및 크기, 및 다른 테스트 속도 맞게 설치 있습니다. 이 정착도 엉덩이에 에서 가능한 충격 부하를 시뮬레이션 하기 위해 원하는 방향의 범위에서 테스트는 견본을 보유 해야 합니다. 같은 다양 한 조건에 맞게 정착 해야 여러 고정 하 고 시스템에서 재생을 최소화 하 고 부드러운 하 중-변위 응답을 얻기 위해 방식으로 연결 된 구성 요소를 이동.
신뢰할 수 있는 데이터 수집이 테스트 중에 중요 합니다. 실험 설계를 통합 해야 합니다 필요한 로드 셀, 변위 변환기, 신호 증폭기와 정확 하 게 측정 힘 및 순간 컨디셔너 전혀 지원 합니다. 또한, 세력의 취득으로 동기적으로 얻은 대 퇴 골의 앞쪽 및 후부 전망의 고속 동영상은 골절, 골절 종류, 특징을 선도 하는 이벤트의 순서를 이해할 수 있도록 하는 데 필요한 그리고 정확 하 게 대 퇴 골 강도4,9를 정의 합니다.
거기 있는 동안 귀중 한 실험 연구 문학 전체 대 퇴 골 테스트, 게시 프로토콜 테스트 수행 방법에 대 한 내용은 부족 또는 진정으로 그들에 게 재현10, 다른 한 연구에서 매우 다른 11. 현재 작업의 목표는 뼈 조직 반복 하 고 재현할 수 있는 테스트를 표준화 하기 위한 노력에 대 한 시작 지점으로 사용할 수 있는 대 퇴 샘플의 기계적 테스트 프로토콜을 소개 했다. 이 위해, 우리는 설계 및 약 200 싱가포르로 femora 테스트 하는 데 사용 된 테스트 고정 물 조작. 테스트 설비 하단 고정 물 및 크로스 헤드 고정 장치 포함. 하단 고정 장치 (그림 1A-E) 테스트 하는 동안 원하는 방향에서 대 퇴 골을 보유 하 고 trochanter 로드 셀 및 대 퇴 축에 연결 된 6 채널 로드 셀 포함. 그것은 또한 골절 테스트에 대 한 뼈의 위치에 대 한 수 있도록 3 개의 독립적인 번역을 수용 한다. 회전의 포인트는 무릎 관절을 모방에 추가 됩니다. 바닥 정착의 중요 한 부분 했다 이루어진 스테인레스 스틸과 알루미늄의 두꺼운 조각 매우 뻣 뻣 한 기구를 만들기 위해. 로드 셀 테스트 하는 동안에 더 중대 한 trochanter 압축 힘을 측정 하는 하단 정착 물에 붙어 있다. 크로스 헤드 고정 장치 (그림 2A-2E) 2 개의 알루미늄 기본 격판덮개 및 (첨부 함께 알루미늄 격판덮개에 의해), 테스트 중 대 퇴 골 머리의 움직임을 담당 하 고 수용 하는 두 매우 뻣 뻣 한 슬라이드 볼 베어링 포함 오른쪽과 왼쪽 femora에 대 한. 로드 셀 크로스 기구 측정에 압축 력을 포함. 로드 셀에 연결 하는 알루미늄 컵 대 퇴 골 머리에 압축 부하를 적용 하는 데 사용 됩니다. 우리의 방법은 두 남녀, 다양 한 크기의 왼쪽 및 오른쪽 femora 위해 사용 되었다, 목-샤프트 각도, 골밀도, 및 로드 조건을 흉내내는 옆으로 엉덩이에을. 우리의 실험에서 테스트 속도 5, 100, 및 700 m m/s에서 설정 하지만 그들은 테스트 컴퓨터에서 사용할 수 있는 값으로 설정할 수 있습니다. 설계 된 조명 기구는 하나 테스트 컴퓨터의 크로스 헤드에 연결 되 고 다른 테스트 프레임에 연결 된 두 가지 주요 구성 요소를 했다. 두 부분 로드 셀 힘을 측정 하기 위해 충분 한 기구 있었다 고 순간 경계 조건 전혀 지원 합니다. 또한, 두 개의 고속 비디오 카메라 테스트 중 골절 이벤트를 기록 하는 데 사용 되었다. 골절 후 엑스레이 계산 된 단층 촬영 (CT) 스캔 게시물 실험 골절 분석에 대 한 가져온. 결과 골절 강도 포함 한 이러한 실험에서 얻은 고 에너지 현재 결국 골다공증 환자에서 근 위 골절의 평가 개선 하기 위해 추가 연구 진단 도구에 대 한 사용.

<table><tbody><tr><td>CT 스캐너</td><td>Siemens</td><td>Somatom 정의 스캐너 (Siemens, Malvern, PA)</td> <td>CT 스캐닝 장비</td></tr><tr><td>정량적 CT Phantom</td><td>Midways Inc, San Francisco, CA</td><td>Model 3 CT 보정 Phantom</td><td>CT 이미지의 Hounsfield 단위에서 BMD 값을 얻는 데 사용</td></tr><tr><td>Hygenic Orthodontic Resin (PMMA)</td> <td>Patterson Dental Supply</td><td>H02252</td><td>규제 물질 및 적절한 승인</td></tr><tr><td>냉동고</td><td>Kenmore</td><td>N/A</td><td>이것은 뼈를 위한 -20oC 저장</td></tr><tr><td>X-선 스캐너</td><td>General Electric</td><td>46-270615P1</td><td>X-선 이미징 장비입니다.</td></tr><tr><td>X-선 필름</td><td>Kodak</td><td>N/A</td><td>X-ray 이미지를 표시하는 데 사용</td></tr><tr><td>X-ray 현상액</td><td>Kodak X-Omatic</td><td>M35A X-OMAT</td><td>X-ray 이미지 현상에 사용</td></tr><tr><td>X-ray 카세트</td><td>Kodak X-Omatic</td><td>N/A</td><td>X-ray 필름 고정에 사용</td></tr><tr><td>생리식염수(0.9% 염화나트륨)</td><td>Baxter</td><td>NDC 0338-0048-04</td><td>샘플을 수화하게 유지하는 데 사용</td></tr><tr><td>메스 및 스크레이퍼</td><td>Bard-Parker</td><td>N/A</td><td>연조직에서 뼈를 청소하는 데 사용</td></tr><tr><td>흄 후드</td><td>Hamilton</td><td>70532</td><td>표본 포팅을 위해 PMMA를 준비할 때 환기에 사용</td></tr><tr><td>단축 로드셀</td><td>변환기 기술, Temecula, CA,</td><td>USA LPU-3K; S/N 219627</td>용량 <td>3000lbs</td></tr><tr><td>6채널 로드셀</td><td>JR3, Woodland, CA</td><td>45E15A4</td><td>기계적 부하 등급 1000N</td></tr><tr><td>선형 전위차계</td><td>Novotechnik, Southborough, MA, USA</td><td></td><td>테스트 중 선형 변위를 획득하는 데 사용</td></tr><tr><td>슬라이드 볼 베어링</td><td>Schneeberger</td><td>유형 NK</td><td>테스트 고정 장치의 일부</td></tr><tr><td>기계적 시험기</td><td>MTS, Minneapolis, MN</td><td>858 Mini Bionix II</td><td>대퇴골 압축에 사용</td></tr><tr><td>조명 장치</td><td>ARRI</td><td></td><td>고속 비디오 녹화에 필요</td></tr><tr><td>고속 비디오 카메라</td><td>Photron Inc., San Diego, CA, USA</td><td>Photron Fastcam APX-RS</td><td>골절 이벤트의 고속 비디오 녹화를 캡처하는 데 사용</td></tr><tr><td>Photron FASTCAM Viewer</td><td>Photron Inc., San Diego, CA, USA</td><td>Ver.3392(x64)</td><td>고속 비디오 녹화를 보는 데 사용</td></tr><tr><td>카메라 렌즈</td><td>Zeiss</td><td>Zeiss Planar L4/50 ZF 렌즈</td><td>고화질</td></tr><tr><td>신호 컨디셔너 보드(DAQ)</td><td>National Instruments</td><td></td><td>입력/출력 신호 커넥터</td></tr><tr><td>Signal Express</td><td>National Instruments</td><td>N/A</td><td>데이터 수집 소프트웨어</td></tr><tr><td>노트북 컴퓨터</td><td>Dell</td><td>N/A</td><td>테스트 절차에서 모든 신호를 모니터링하고 획득하는 데 사용됩니다.</td></tr></tbody></table>

방법 및 대 퇴 골절 옆으로을-에서--엉덩이 위치에서 테스트를 위해 계측된 설비

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

Femora의 기계적 테스트 임상 측정 가능 변수 뼈 미네랄 밀도 분포 등 형상 대 퇴 기계적 성질에의 기여를 이해 하는 귀중 한 통찰력을 제공 합니다. 현재, 측정, 강도와 강성을 기하학적으로 복잡 한 뼈 등의 기계적 테스트에 대 한 없는 표준 프로토콜이 이다. 이 간격을 해결 하기 위해 우리는 싱가포르로 femora 골절 하 고 그들의 biomechanical 매개 변수 측정 테스트 프로토콜을 개발 했습니다. 이 프로토콜 적응 기구를 다양 한 부하 크기 및 방향 엉덩이 구성에는을에 가능한 뼈 방향에 대 한 회계, 속도, 뼈 크기와 왼쪽된 다리 오른쪽 다리 변형 테스트 집합을 설명 합니다. femora 청소 하 여 테스트를 위해 준비 했다, 절단, 검색 및 화분 용 선단부 및 더 중대 한 trochanter 문의 poly(methyl methacrylate) (아크릴) 표면 다른 프로토콜에 제시 된으로. 준비 된 표본 엉덩이에 옆으로 흉내 낸 위치에 고정 하는 테스트 장치에 배치 하 고 골절을 로드 했다. 테스트, 중 2 개의 부하 측정 셀 수직 힘에 적용 대 퇴 골 머리와 큰 trochanter, 6 축 로드셀 측정된 힘 및 순간 원심 대 퇴 축 및 변위 센서에서 측정 사이 차동 변위는 대 퇴 골 머리와 trochanter 지원 문의. 고속 카메라는 동기적으로 테스트 하는 동안 골절 이벤트의 순서를 기록 하는 데 사용 되었다. 이 데이터 감소 허용 강도, 강성, 특성화 및 거의 200 골다공증, osteopenic, 에너지 골절 및 골다공증에 대 한 엔지니어링 기반의 진단 도구 개발에 대 한 정상적인 시체 femora 연구.

사내 설비 표준 기구 테스트 컴퓨터에서 제거 된 후에 거치 된다. 첫째, 바닥 무거운 기구 탑재 이며 보안 (그림 1). 6 개 채널 로드 셀 원하는 예증 각도로 정렬 대 퇴 축 수 확장된 팔 포함 됩니다. 다음, 두 마찰 슬라이드 베어링을 포함 하 여 크로스 헤드 고정 물 골절 (그림 2) 동안 부하 및 대 퇴 골 머리의 움직임의 응용 프로그램에 맞게 장착 됩니다. 상단 고정 장치 왼쪽 및 오른쪽 다리를 테스트 하기 위해 조정 됩니다. 모든 기구는 탑재 고속 비디오 카메라와 조명 기구 설치 됩니다. 카메라의 이미지는 대비, 초점과 피사계 심도 (그림 3)에 대 한 테스트. 모든 악기는 다음 DAQ 장치 (그림 4)에 연결 된 및 단일 축, 6 축 로드 셀, ...

이 원고는 프로토콜 표준 서보 유압 프레임에 장착 된 계측된 설비를 사용 하 여 hip 구성에 옆으로을에 시험 시체 인접 femora 골절을 선물이. 9 디지털된 신호 세력, 순간, 및 2 개의 고속 비디오 스트림 함께 변위 테스트 중 획득 됩니다.

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

이 실험적인 사체 대퇴골 골절 검사 프로토콜의 전반적인 목표는 일관되고 재현 가능한 파괴 강도 측정을 얻는 것입니다. 이 방법은 골다공증 근력과 정상 대퇴골 근력의 차이를 측정함으로써 골다공증 연구의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 테스트 장치가 엉덩이에 대한 낙상을 기반으로 한 생리학적 부위를 모방한다는 것입니다.대형 고정 장치를 부착하려면 먼저 알루미늄 블록을 기계에 단단히 고정하십시오. 다음으로, 볼트를 사용하여 주 고정 장치 구조를 알루미늄 블록에 고정하고 알루미늄 블록에 놓이지 않는 고정 장치 부분 아래에 4 톤 잭을 배치하여 고정 장치를지지합니다. 그런 다음 더 많은 볼트를 사용하여 6채널 로드셀 고정 장치를 주 고정 장치에 고정합니다.크로스 헤드 고정장치를 부착하려면 시험기 크로스헤드가 절대 영점으로 설정되고 베이스 플레이트의 곡선 모서리가 시험기 전면을 향하도록 첫 번째 베이스 플레이트를 부착합니다. 하나의 피벗 나사를 사용하여 두 번째 베이스 플레이트를 부착합니다. 그런 다음 두 개의 슬라이드 베어링 어셈블리를 두 번째 베이스 플레이트에 부착합니다.첫 번째 베이스 플레이트의 상단에서 두 번째 나사 세트에 접근할 수 있는 방식으로 두 번째 베이스 플레이트를 회전합니다. 그런 다음 기계 크로스 헤드를 65도의 상대 위치로 설정하여 6채널 로드 셀에 직교하는 슬라이드의 수동 회전을 허용합니다. 계장화 설비가 표준 서버 유압 기계에 조립되면 고속 카메라와 조명 장비를 삼각대에 부착합니다.카메라를 시험기를 향하게 놓고 카메라를 데이터 수집 장치에 연결합니다. 데이터 수집 시스템을 연결한 후 수동으로 로드 셀을 누르고 DAQ 소프트웨어의 보기 패널에서 데이터 신호 추적을 관찰합니다. 트리거 신호, tricanteric 로드셀, 헤드 로드셀, 선형 전위차계 및 6채널 로드셀의 적절한 연결 및 동기화를 확인합니다.선형 전위차계를 보정하고 선형 전위차계 고정 장치를 크로스 헤드에 고정하고 전위차계를 고정 장치에 부착합니다. 나사를 조여 전위차계 본체를 잠그고 커넥터를 DAQ 장치에 꽂습니다. 다음으로, 로드 프레임에서 액추에이터를 수동으로 25mm 이동하여 전위차계 위치가 최대 압축에서 최대 확장으로 변환되고 최소 3개의 데이터 포인트에 대한 변위 및 해당 전압을 기록하도록 합니다.전압 대비 변위를 플로팅하고 선형 함수를 데이터에 피팅합니다. 그런 다음 선형 방정식의 기울기를 교정 계수로 DAQ 소프트웨어의 스캐닝 파라미터 상자에 입력합니다. 테스트를 위해 뼈를 준비하려면 24시간 동안 해동된 깨끗한 뼈를 아크릴 스캐닝 고정 장치에 넣고 분말이 녹을 때까지 흄 후드 아래의 일회용 컵에 60g의 폴리 또는 PMMA 분말과 30g의 액체 수지를 혼합합니다.PMMA를 부을 수 있을 때 알루미늄 컵을 트리칸터 아래에 정렬하고 PMMA 시멘트를 컵 높이의 절반으로 기울입니다. 뼈가 컵에 맞도록 고정 플랫폼을 올리고 PMMA가 10-15분 동안 중합되도록 합니다. PMMA가 명확하고 단단하면 뼈를 테스트 픽스처로 이동하고 알루미늄 컵을 tricanteric 로드 셀에 부착된 플레이트의 중앙에 놓습니다.6 개의 채널로드셀 선형 단계를 조정하여 알루미늄 컵이로드 셀에 가볍게 닿도록하고 고정 장치에서 핀을 제거하여 고정 장치의 측면 회전을 수행합니다. 그런 다음 대퇴골두와 접촉하기 위해 크로스헤드를 중앙에 놓고 내리고 양쪽에서 대퇴골을 이미지화합니다. 서보 기계적 하중 프레임이 적절하게 프로그래밍되었는지 확인한 후 시작을 클릭하여 테스트 대퇴골 파괴를 위한 테스트 시퀀스를 시작합니다.테스트가 완료되면 액추에이터를 수동으로 집어넣습니다. 고정 장치에서 뼈를 제거하고 뼈의 근위 부러진 끝을 샤프트에 테이프로 붙입니다. 그런 다음 뼈를 싸서 젖은 수건과 비닐 봉지를 싸서 뼈를 섭씨 20도의 창고에 다시 보관하십시오.골절 후, 6 채널 로드셀을 사용하여 더 큰 tricanter에 기록 된 힘과 대퇴골두에 기록 된 변위를 플롯 할 수 있습니다. 그런 다음 뼈의 부러진 부분을 함께 테이프로 붙여서 추가 골절 유형 이미징 및 분류를 할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 사체 표본을 테스트하기 전에 모든 데이터 수집 시스템이 유리 섬유 대퇴골과 함께 제대로 작동하는지 확인하는 것을 기억하는 것이 중요합니다.개발 후, 이 기술은 컴퓨터 생체 역학 분야의 연구자들이 골다공증성 대퇴골의 강도에 대한 유한 요소 예측을 기반으로 한 정량적 컴퓨터 단층 촬영을 검증할 수 있는 길을 열었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 고관절 구성에서 낙상 시 사체 대퇴골을 테스트하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

이 문서는 수정된 Ilizarov 외부의 fixators의 적용을 기반으로 긴 뼈 골절을 안정화하는 방법을...

산만 Osteogenesis, 또는 임계 크기의 결함의 치유는 Intramembranous 골화을 평가하기위한 Rigidly 안정 골절 만들기

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뼈 이식 앵커리지 평가하는 향상된 기계적 시험 방법

우리는 신중하게 보존 및 파괴 시험 및 정량적 전산화 단층 촬영 영상에 대한 사체 대퇴골을 준비하는 방법에 대한 강력한 프로토콜을 제시한다. 상기 방법은 골밀도, 파괴 강도 사이의 관계를 판정하고, 유한 요소 모델의 형상 및 속성을 정의하기위한 목적의 입력 조건을 정밀 제어를 제공한다.

파괴 강도 시험 및 정량 CT 기반의 유한 요소 분석을위한 근위 대퇴골 사체 준비

이 프로토콜에서 대 퇴 골 표면 긴장 골절 디지털 이미지 상호 관계 기술을 사용 하 여 테스트 하는 동안에 견적 된다. 방법의 참신 대 퇴 골 표면, 신중 하 게 지정 된 조명, 고속 비디오 캡처 및 스트레인 계산에 대 한 디지털 이미지 상호 관계 분석에 높은 대비 확률적 얼룩 패턴의 응용 프로그램을 포함 한다.

방법 골절 디지털 이미지 상관 관계를 사용 하 여 테스트 하는 동안 싱가포르로 대 퇴 골 피 질 긴장을 예상

Murine 닫힌된 대 퇴 골절 모델 골절 치유를 공부 하는 강력한 플랫폼 이며 뼈 재생을 촉진 하는 새로운 치료 전략. 이 수술 프로토콜의 목표는 일방적인 폐쇄 대 퇴 골절 대 퇴 골을 안정화 하는 intramedullary 강철 막대를 사용 하 여 마우스에 생성.

마우스에 닫힌된 대 퇴 골절의 발생: 뼈 치유 연구 모델

프로토콜의 목표를 일관 된 골절 골절 생성 매개 변수를 최적화 하는 것입니다. 이 프로토콜은 뼈 크기와 동물 사이 존재할 수 있는 형태 변화에 대 한 계정. 또한, 비용 효과적인, 조정 가능한 분쇄 장치 설명 되어 있습니다.

골절 기구 디자인 및 설치류에서 폐쇄 안정 골절에 대 한 프로토콜 최적화

본 프로토콜은 캔틸레버 굽힘 설정에서 뮤린 대퇴목에 대한 재현 가능한 테스트 플랫폼의 개발을 설명합니다. 사용자 지정 3D 인쇄 가이드는 최적의 정렬로 대퇴골을 일관되고 엄격하게 고정하는 데 사용되었습니다.

뮤린 대퇴목의 캔틸레버 굽힘

여기에서는 사내에서 설계된 송곳을 사용하여 비만 환자의 골수내 대퇴골 못을 박기 위한 가이드와이어에 접근하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 가이드와이어 삽입을 위해 원위 포지셔너가 있는 새 송곳을 사용하고 뼈를 열면 가이드와이어 삽입의 효율성을 높이고 수술의 어려움을 줄일 수 있습니다.

대퇴골의 전자간 골절에 대한 Locking Intraramedullary Nailing을 사용한 치료: 원위 포지셔너가 있는 새로운 송곳을 활용

이 프로토콜은 대용량 마이크로 CT 스캔, 맞춤형 압축 단계 및 고급 이미지 처리 도구를 결합하여 전체 근위 인간 대퇴골의 뼈 미세 구조 변형과 인성을 측정할 수 있습니다.

인간 고관절의 미세구조 실패 메커니즘 이미징

설치류 뼈의 기계적 검사는 뼈의 골절 민감도에 관한 정보를 추출하는 데 유용한 방법입니다. 적절한 실제적 이해가 부족하면 결과가 과도하게 해석되거나 타당성이 부족할 수 있습니다. 이 프로토콜은 유효하고 기능적인 데이터를 제공하기 위해 기계적 테스트가 정확하게 수행되도록 하는 가이드 역할을 합니다.

설치류 뼈의 전체 뼈 굽힘 시험과 관련된 연구의 설계, 실행 및 해석에 대한 실용적인 고려 사항

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

배우세요 대퇴골 골절 강도 측정 프로토콜을 골다공증 연구에 활용하는 방법을. 계측된 장비를 사용하여 생리학적 낙상 상황을 모사하고 일관된 결과를 제공합니다.

방법 및 대 퇴 골절 옆으로을-에서--엉덩이 위치에서 테스트를 위해 계측된 설비

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