Name: Onderwerp-specifieke Musculoskeletal Model voor het bestuderen van bot-stam tijdens dynamische beweging (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-11T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 32 s
Description: Ontdek een niet-invasieve methode voor het analyseren van botdeformatie tijdens dynamische bewegingen met behulp van CT-scanning, antropometrische metingen en eindige-elementenanalyse. Deze techniek biedt waardevolle inzichten in botsterkte en stressblessures.

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

Afdeling van het leger #W81XWH-08-1-0587, #W81XWH-15-1-0006; Ball State University 2010 ASPiRE subsidie.

<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>

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen hebben.

Het doel van deze studie was een niet-invasieve methode om te bepalen van de tibia vervorming tijdens hoge impact activiteiten te ontwikkelen. Kwantificeren van de tibia spanning als gevolg van de impact laden zal leiden tot een beter begrip van stress fractuur van de tibia. In deze studie, een onderwerp-specifieke musculoskeletal model werd ontwikkeld en computersimulaties om te dupliceren van de bewegingen van de drop-landing uitgevoerd in een laboratorium-omgeving worden uitgevoerd. Het effect van drop-landing hoogte ...

Stress beenverwondingen, zoals stress fracturen, zijn ernstige overmatig gebruik verwondingen vereisen lange perioden van herstel en het ontstaan van belangrijke medische kosten1,2. Stress fracturen komen vaak beide in atletische en militaire populaties. Onder alle verwante sportblessures, stress fracturen goed voor 10% van de totale3. In het bijzonder track atleten worden geconfronteerd met een hoger percentage van de schade in 20%4. Soldaten ervaring ook een hoge mate van stress fracturen. Bijvoorbeeld, een tarief van 6% schade werd gemeld voor de US Army1 en een tarief van 31% schade werd gemeld in het Israëlische leger-5. Onder alle gerapporteerde stress fracturen is stressfractuur van de tibia de meest voorkomende één6,7,8.
Sport en fysieke trainingen met een hoger risico van stress fractuur van de tibia worden gewoonlijk geassocieerd met hoge grond effecten (bijvoorbeeld, springen, landing en snijden). Tijdens de motoriek, wordt een grond effect kracht toegepast op het lichaam wanneer de voet contact maakt met de grond. De kracht van dit effect is verdwenen door de houdings-en bewegingsapparaat en schoeisel. Het skelet fungeert als een reeks van hefbomen waardoor spieren toe te passen krachten op te vangen van de grond effect9. Wanneer de beenspieren kunnen niet voldoende de vermindering van de impact van de grond, moeten lager-lichaam botten absorberen de residuele werking. Botstructuur beleeft vervorming tijdens dit proces. Repetitieve absorptie van residuele effect kracht kan resulteren in microdamages in het bot, die zal zich ophopen en stress fracturen worden. Tot op heden, informatie met betrekking tot bot is reactie op externe grondtroepen van de gevolgen beperkt. Het is belangrijk om te bestuderen hoe de tibia bot reageert met de mechanische belasting geïntroduceerd door hoge botskrachten tijdens dynamische bewegingen. Behandeling van tibia bot vervorming tijdens hoge impact activiteiten kan leiden tot een beter begrip van het mechanisme van stress fractuur van de tibia.
Conventionele technieken die worden gebruikt voor het meten van bone vervorming in vivo is afhankelijk van geïnstrumenteerde spanningsmeters10,11,12,13,14,15. Chirurgische ingrepen zijn nodig om het implantaat rekstrookjes op bot oppervlak. Het invasieve karakter, zijn in vivo studies beperkt door een kleine steekproef van vrijwilligers. De spanningsmeter Activiteitenweergave daarnaast alleen een kleine regio van het oppervlak van bot. Een niet-invasieve methode met behulp van computersimulatie voor het analyseren van bot-stam was onlangs geïntroduceerde16,17. Deze methode zorgt voor de mogelijkheid om musculoskeletal modellering en computationele simulaties te combineren om te studeren bot stam tijdens Bewegingswetenschappen.
Een spier-en model wordt vertegenwoordigd door een skelet en debeenderspieren. Het skelet bestaat uit bot segmenten, die stijf of niet-vervormbare organen. Skeletspieren worden gemodelleerd als domeincontrollers met behulp van het progressief-integraal-afgeleide (PID) algoritme. Het drie-termijn PID besturingselement gebruikt fouten in de schatting voor verbeteren van de uitgang nauwkeurigheid18. In wezen, proberen PID-controllers die spieren te dupliceren van de bewegingen van het lichaam door het ontwikkelen van de nodige krachten tot wijzigingen van de lengte van de spieren na verloop van tijd. De PID-regelaar gebruikt de fout in de lengte/tijd-curve om te wijzigen de kracht om het verkeer te reproduceren. Deze simulatie proces zorgt voor een haalbare oplossing voor het coördineren van alle spieren om samen te werken om te verplaatsen van het skelet en de lichaamsbeweging produceren.
Een of meer segmenten in het skelet van de spier-en model kunnen worden gemodelleerd als flexibele organen om meting van vervorming. Bijvoorbeeld, kan de tibia bot worden uitgesplitst in een eindig aantal elementen, die uit duizenden onderdelen en knooppunten bestaat. Het effect van mechanische belasting op de flexibele tibia kan worden onderzocht door middel van eindige elementen (FE) analyse. De FE analyse berekent de reactie van de laden van afzonderlijke elementen na verloop van tijd. Als het aantal elementen en knooppunten verhoging van de bot, zal de rekentijd van de FE analyse aanzienlijk toenemen.
Verklein de computationele kosten met nauwkeurige evaluatie van flexibele organen vervorming en heeft modale FE analyse ontwikkeld en gebruikt binnen de automotive en aerospace industrie19,20. In plaats van afzonderlijke FE elementen reacties op mechanische belasting in het tijdsdomein analyseren, beoordeelt deze procedure mechanische reacties van een object op basis van verschillende vibrationele frequenties in het frequentiedomein. Deze methode resulteert in een significante vermindering van rekentijd terwijl het verstrekken van nauwkeurige meting van vervorming20. Hoewel modale FE analyse wijd verbeid gebruikt is om te studeren van mechanische vermoeidheid in automotive en aerospace gebieden, de toepassing van deze methode is zeer beperkt gebleven in de wetenschap van het menselijk bewegen. Al Nazer et al., gebruikt een modale FE analyse te onderzoeken tibiale vervorming tijdens menselijke gait en gerapporteerde resultaten16,17te stimuleren. Hun methode werd echter sterk beïnvloed door slechts met behulp van beperkte kinematische gegevens uit een experiment om te rijden de computersimulaties; Er waren geen echte botskrachten gebruikt om te helpen de simulaties op de grond. Deze aanpak kan worden voor het bestuderen van lage impact slow bewegingen zoals lopen redelijk, maar het is niet een haalbare oplossing te bestuderen van de gevolgen van hoge grondbewegingen. Om te onderzoeken lager-lichaam bot reacties tijdens dynamische hoge impact activiteiten, is het dus essentieel voor de ontwikkeling van een innovatieve aanpak om aan te pakken van de beperkingen die zijn gekoppeld aan de eerder gemelde methode. In het bijzonder een methode met behulp van nauwkeurige kinematische Proefgegevens en echte grond botskrachten moeten worden ontwikkeld. Daarom is het doel van deze studie was om een onderwerp-specifieke musculoskeletal model standaardinteracties multibody dynamische simulaties met modale FE analyse te onderzoeken tibiale stam tijdens hoge impact activiteiten te ontwikkelen. Een beweging van de dynamische hoge impact vertegenwoordigd door drop-aanvoer uit verschillende hoogtes werd geselecteerd voor het testen van de methode.

<table><tbody><tr><td>CT Scanner</td><td>GE Medical System</td><td>N/A</td><td>Light Speed VCT. Voor het uitvoeren van tibia CT-scan.</td></tr><tr><td>Motion Capture System</td><td>Vicon Inc</td><td>N/A</td><td>Vicon FX40 hogesnelheidscamera's. Voor het uitvoeren van 3D-bewegingsregistratie.</td></tr><tr><td>Force plates</td><td>AMTI Inc</td><td>N/A</td><td>Verzameling van 3D-grondreactiekrachten</td></tr><tr><td>Vicon Nexus</td><td>Vicon Inc</td><td>N/A</td><td>Softwareprogramma voor bewegingsregistratie. Voor het verwerken van visuele markertrajectgegevens.</td></tr><tr><td>Visual 3D</td><td>C-Motion Inc</td><td>N/A</td><td>Software voor biomechanische analyse. Voor het berekenen van 3D-kinematica en -kinetica van menselijke bewegingen.</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathworks Inc</td><td>N/A</td><td>Software voor computerprogrammering. Voor het uitvoeren van ruwe gegevensfiltering, gegevensconversie en gegevensverwerking.</td></tr><tr><td>ADAMS 2012</td><td>MSC Software Inc</td><td>N/A</td><td>Programma voor dynamische computersimulatie van meerdere lichamen.</td></tr><tr><td>LifeMOD</td><td>Lifemodeler Inc</td><td>N/A</td><td>Een software-plug-in in ADAMS. Voor het bouwen van musculo-skeletaal modellen van het menselijk lichaam.</td></tr><tr><td>MIMICS 13</td><td>Materialise Inc</td><td>N/A</td><td>Afbeeldingsverwerkingsprogramma. Een 3D-modelleringstool voor het verwerken van beeldgegevens. Voor het maken van 3D-tibia model uit CT-scans.</td></tr><tr><td>MARC 2012</td><td>MSC Software Inc</td><td>N/A</td><td>Software voor eindige-elementenanalyse. Voor het uitvoeren van volume-meshing, het genereren van tibia FE-model en het uitvoeren van modale FE-analyse.</td></tr><tr><td>SPSS 19</td><td>IBM Inc</td><td>N/A</td><td>Software voor statistische analyse.</td></tr></tbody></table>

onderwerp-specifieke musculoskeletal model voor het bestuderen van bot-stam tijdens dynamische beweging

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

Bot spanningsverwondingen zijn gebruikelijk in sport- en militaire trainingen. Repetitieve grote grond botskrachten tijdens de training zou de oorzaak kunnen zijn. Het is essentieel om het effect van hoge grond effect krachten op lagere-lichaam bot vervorming om de mechanismen van beenverwondingen stress beter te begrijpen. Conventionele spanningsmeter meting is gebruikt om te studeren in vivo de vervorming van de tibia. Deze methode wordt geassocieerd met beperkingen, met inbegrip van invasiviteit van de procedure, de betrokkenheid van enkele menselijke proefpersonen, en de stam van de beperkte gegevens uit kleine bot oppervlakten. De huidige studie is van plan om een nieuwe benadering om te bestuderen van de tibia bot stam onder hoge impact belastingstoestanden. Een onderwerp-specifieke musculoskeletal model is gemaakt om aan te geven een gezonde man (19 jaar, 80 kg, 1.800 mm). Een flexibele eindige elementen tibia model werd gemaakt op basis van een computertomografie (CT) scan van de certificaathouder juiste tibia. Laboratorium motion-video vastleggen werd uitgevoerd om het verkrijgen van kinematica en grond reactiekrachten van drop-aanvoer uit verschillende hoogtes (26, 39, 52 cm). Multibody dynamische computersimulaties, gecombineerd met een modale analyse van de flexibele tibia werden uitgevoerd om te kwantificeren van tibia stam tijdens drop-aanvoer. Berekende tibia stam gegevens waren in goede overeenkomst met vorige in vivo studies. Het is duidelijk dat deze niet-invasieve benadering kan worden toegepast om te bestuderen van tibia bot stam tijdens hoge impact activiteiten voor een grote cohort, die leiden zal tot een beter begrip van letsel mechanisme van tibia stress fracturen.

Een gezonde Kaukasisch mannetje (19 jaar, hoogte 1.800 mm, massale 80 kg) als Vrijwilliger voor de studie. Voorafgaand aan het verzamelen van gegevens, het onderwerp herzien en ondertekend het toestemmingsformulier alvorens deel te nemen in de studie door de Universiteit institutionele Review Board werd goedgekeurd. Het experiment werd uitgevoerd onder de verklaring van Helsinki. Het experiment werd uitgevoerd op basis van het volgende protocol.
<p class="jove_content" fo:keep-togethe...

Tijdens de landing, lager lichaam botten Ervaar grote mechanische belastingen en zijn vervormd. Het is essentieel voor het meten van de vervorming van het bot voor een beter begrip van de mechanismen van beenverwondingen stress effecten zijn gekoppeld. Een nieuwe aanpak onderwerp-specifieke spier-en modellering en eindige elementen analyse wordt gebruikt om te meten tibiale stam tijdens dynamische bewegingen.

Onderwerp-specifieke Musculoskeletal Model voor het bestuderen van bot-stam tijdens dynamische beweging

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

Het algemene doel van deze procedure is om een onderwerpspecifiek musculoskeletal model te creëren voor botspanningsanalyse. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van sleutelvragen in het veld van biomedische techniek, zoals het kwantificeren van menselijke botvervorming tijdens dynamische beweging. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat een niet-invasieve aanpak wordt geïmplementeerd om botsterkte tijdens dynamische fysieke activiteiten te bestuderen.De procedure zal worden gedemonstreerd door Marisa Loo en Kerstyn Hall, afgestudeerde studenten uit mijn laboratorium. Om deze procedure te starten, voer een CT-scan en antropometrische meting uit op het onderwerp. Plaats vervolgens 14 mm reflecterende markers op het lichaam van de deelnemers zoals beschreven in het tekstprotocol.Plaats half-rigide plastic platen met vier markerclusters op de dijen en schenen van de deelnemers. Nadat de gegevens van de proefpersonen in het bewegingsregistratieprogramma zijn ingevoerd, vraag hen om stil te staan in het midden van de gekalibreerde ruimte met hun voeten op schouderbreedte uit elkaar. Vraag hen vervolgens om hun bovenste ledematen lateraal uit te strekken, zodat alle r

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

De huidige studie schrijft een gekoppelde experiment-eindige elementen simulatie methodologie om de uniaxiale dynamische mechanische respons van zacht biomaterialen (hersenen, lever, pezen, vet, enz.) Te verkrijgen. De multiaxiale experimentele resultaten die ontstond als gevolg van specimen uitpuilende verkregen uit Split-Hopkinson Pressure Bar testen werden verleend aan een eenassige echte spanning-rek gedrag wanneer gesimuleerd door middel van iteratieve optimalisatie van de eindige...

Een combinatie Experiment-eindige elementen modellering Methodologie voor het beoordelen van Hoge Strain Rate mechanische respons van Soft Biomaterialen

In dit protocol, worden het dijbeen oppervlakte stammen geschat tijdens fractuur testen met behulp van de digitale afbeelding correlatie techniek. De nieuwigheid van de methode gaat om toepassing van een hoog contrast stochastische spikkel patroon op het dijbeen oppervlak, zorgvuldig opgegeven verlichting, hoge snelheid video-opname en digitale beeldanalyse correlatie voor stam berekeningen.

Een methode voor het schatten van dode foetussen dijbeen corticale stammen tijdens fractuur testen met behulp van digitale beeld correlatie

Dit protocol beschrijft een minimaal invasieve osteosynthese techniek met een schroef intramedullaire voor gestandaardiseerde stabilisatie van fracturen van het dijbeen, die kan worden gebruikt voor het analyseren van endochondral bot genezing in muizen.

Een minimaal invasieve Model voor het analyseren van Endochondral fractuur genezing in muizen onder gestandaardiseerde condities van de biomechanische

Het protocol beschrijft efficiënte en reproduceerbare Trek-biomechanische testmethoden voor muriene pezen door het gebruik van Custom-Fit 3D-gedrukte armaturen.

Biomechanische beproeving van Muriene pezen

Het doel van dit protocol is om de methode te beschrijven voor het creëren van een realistisch, skeletmodel van een paard dat kan worden gebruikt voor functionele anatomische en biomechanische modellering om de mechanica van het hele lichaam te karakteriseren.

Constructie van een realistisch, whole-body, driedimensionaal paardenskeletmodel met behulp van computertomografiegegevens

Het protocol maakt het mogelijk om de vervorming van de botmicrostructuur in het gehele proximale menselijke dijbeen en de taaiheid ervan te meten door micro-CT-scans met een groot volume, een op maat gemaakte compressiefase en geavanceerde beeldverwerkingstools te combineren.

Beeldvorming van het microstructurele faalmechanisme in de menselijke heup

Mechanisch testen van knaagdierbotten is een waardevolle methode om informatie te verkrijgen over de gevoeligheid van een bot voor breuken. Bij gebrek aan een goed praktisch begrip kunnen de resultaten te veel worden geïnterpreteerd of niet valide zijn. Dit protocol dient als leidraad om ervoor te zorgen dat mechanische tests nauwkeurig worden uitgevoerd om geldige en functionele gegevens te verkrijgen.

Praktische overwegingen voor het ontwerp, de uitvoering en de interpretatie van studies met tests voor het buigen van hele botten van knaagdierbotten

Dit protocol presenteert een gestandaardiseerd muismodel voor hechtingsexpansie en een 3D-visualisatiemethode om de mechanobiologische veranderingen van de hechting en botremodellering onder trekkrachtbelasting te bestuderen.

Een 3D-visualisatietechniek voor botremodellering in een muismodel met hechtingsexpansie

Deze studie stelde een model voor een half-segmentaal defect bij ratten op om de mechanische en osteogene prestaties van botsubstitutiematerialen onder dragende omstandigheden te evalueren zonder gebruik van interne of externe fixatie.

Half-segmentaal diafysaire botdefectmodel bij ratten voor het evalueren van botsubstitutieprestaties in dragende gebieden

In dit protocol, tonen we de fabricage van een Microactuator reeks van verticaal verschoven berichten op de technologie gebaseerd is, en hoe deze basistechnologie kunnen worden gewijzigd om high-throughput mechanisch dynamische celkweek te voeren in zowel twee-dimensionale en drie-dimensionale cultuur paradigma's.

Microfabricated Platforms voor Mechanisch Dynamic Cel Cultuur

Ontdek een niet-invasieve methode voor het analyseren van botdeformatie tijdens dynamische bewegingen met behulp van CT-scanning, antropometrische metingen en eindige-elementenanalyse. Deze techniek biedt waardevolle inzichten in botsterkte en stressblessures.

Onderwerp-specifieke Musculoskeletal Model voor het bestuderen van bot-stam tijdens dynamische beweging

Meer video's verkennen