Summary
この原稿を使用してインストルメント化された器具標準サーボ油圧フレームにマウントされている股関節の構成の横に秋でテスト切断肢の近位大腿骨を骨折するプロトコルを提案する.力、モーメント、および 2 つの高速ビデオ ストリームと共に変位を含む 9 つのデジタル化された信号は、テスト中に取得されます。
Abstract
大腿骨の機械的テスト骨ミネラル密度分布と大腿骨の力学的特性の幾何学などの臨床的に測定可能な変数の寄与を理解に貴重な洞察力をもたらします。現在、機械試験測定強度と剛性にこのような複雑な形状の骨のための標準プロトコルはありません。このギャップを埋める死体大腿骨骨折してそのバイオメカニカルなパラメーターを測定するためにテストするためのプロトコルを開発しました。このプロトコルでは、様々 な荷重の大きさと股関節の構成に秋に会計可能な骨の向きの方向に対応、スピード、骨のサイズ、および左脚右脚のバリエーションをテストする適応器具のセットについて説明します。クリーニングによってテストのため、大腿骨を調製、加工、スキャン、および遠位端、大転子をポッティング接触 poly(methyl methacrylate) で面別のプロトコルに提示されています。準備された標本は腰に横に秋を模倣した位置でテスト フィクスチャに配置され、破壊に読み込まれました。テスト中に、2 つの測定セル垂直荷重適用大腿骨頭と大転子、6 軸ロードセル測定力と遠位大腿骨骨幹部と変位センサーで瞬間測定間の変位を微分、転子と大腿骨頭は、サポートにお問い合わせください。高速度ビデオカメラを用いて同期的にテスト中に破壊イベントのシーケンスを記録します。このデータの削減は、強度、剛性を特徴付け、ほぼ 200 の骨粗鬆症、しょう、エネルギーを破壊することができました、骨粗鬆症の診断ツールの技術ベースの更なる発展のため通常の死体大腿骨の研究します。
Introduction
大腿骨骨折リスク評価のための手法と腰に秋の骨折予防の開発には、破壊に関係する生体力学的プロセスの包括的な理解が必要です。死体大腿骨近位部強度テストは、このプロセス1,2に重要な洞察を提供する大腿骨の構造性能に影響を与える要因と大腿骨の強度の関係を決定する上で効果的であること証明されています,3実験測定された大腿骨の強度が定量的コンピューター断層撮影に基づく有限要素解析 (QCT/FEA) 破壊強度4,5、非侵襲的推定を可能にする検証に使用されるも。 6,7。
日には、骨折する大腿骨全体の標本をテストするのには承認済みの標準的な手順はありません。臨床的に測定可能な変数 (など骨密度と幾何学) および大腿骨の強度への影響を分離するには、実験の制御されを反復可能な方法で実施することが不可欠です。死体大腿骨サイズ8で不規則な形状や範囲があるし、標準試験機の内蔵の器具を使用してテストすることは不可能、さまざまな年齢層の男性または女性の死体から入手できます。ヒップホップのイベントで横に秋に大転子が圧縮荷重、大腿骨近位部が圧縮、引張、曲げ、ねじりを含む複合負荷を経験しながら行われます。このような負荷シナリオをテストする実験的なデザインに複雑さを追加します。したがって、テスト プロトコルの 1 つの重要なコンポーネントとして、治具必要があります具体的設計、作製、およびインストールされるの異なった形およびサイズ、およびテスト速度が異なる大腿骨のサンプルに対応します。この器具も腰に秋から考えられる影響負荷をシミュレートするために必要な向きの範囲でテストするため試料を保持しなければなりません。このようなさまざまな条件を満たすためには、器具を複数の定常を持つ必要し、システムでプレイを最小限に抑えるため、滑らかな荷重-変位応答を取得する方法で接続されている構成部品の移動します。
信頼性の高いデータ集録は、テスト中にも重要です。信号増幅器の実験的なデザインが必要なロードセル、変位計を組み込む必要があり、正確に測定力と瞬間にエアコンをすべてサポートしています。さらに、軍の買収を同期取得大腿骨の前部と後部の両方のビューの高速度ビデオが破壊、破壊形態を特徴付ける主要なイベントのシーケンスを理解するために必要な正確に大腿骨の強度4,9を定義します。
全体大腿骨試験に関する文献の貴重な実験的研究をありますが、公開されたプロトコルがテストの実行方法の詳細については不足または別ように本当に再現性のある10、1 つの研究から非常に異なって 11。現在の仕事の目標は、骨組織を再現できるテストを標準化する努力のための出発点として使用できる大腿のサンプルの機械的試験のプロトコルを導入することだった。このため、設計し、約 200 の死体大腿骨をテストに使用した治具を作製しました。下部治具とクロスヘッド治具、治具が含まれています。下治具 (図 1A-E) は、テスト中に所望の方向に大腿骨を保持し、転子と大腿骨骨幹部に接続している 6 ch ロードセルが含まれています。それはまた破壊試験のボーンの位置決めを許可する 3 つの独立した翻訳を収容します。回転ポイントは、膝継手を模倣に追加されます。下部治具の主要な部分は、非常に硬い治具にするステンレス鋼とアルミニウムの厚い部分の成っていた。ロードセルは、テスト中に大転子に圧縮力を測定する下部治具に添付されます。クロスヘッド フィクスチャ (図 2 a-2E) 2 つのアルミニウム ベース プレートと (一緒に添付アルミ板による)、アカウントのテスト中に大腿骨頭の動きも調整するため、2 つの非常に硬いスライド ボール ベアリングが含まれています右と左の大腿骨。ロードセルは、圧縮力クロスヘッド フィクスチャの対策に含まれています。ロードセルに接続されているアルミのカップを使用して、大腿骨頭に圧縮荷重を適用します。男女ともに、さまざまなサイズの左と右の大腿骨に手法が使用された、首軸角度、骨密度、および模倣、横荷重が腰に落ちる。我々 の実験のテスト速度が 5、100、700 mm/s で設定されたが、試験機で使用可能な任意の値に設定できます。設計された治具、試験機のクロスヘッドに接続するものやその他のテスト フレームに接続されている 2 つの主要なコンポーネントを持っていた。ロードセル力を測定するのに十分な計測された両方の部品と瞬間境界条件をすべてサポートしています。さらに、テスト中に破壊イベントを記録する 2 つの高速ビデオカメラが使用されました。骨折では、一連の x 線写真と計算された断層レントゲン写真撮影 (CT) スキャン ポスト破壊に関する実験的解析が得られました。破壊強度を含むこれらの実験から得られた結果と最終的に骨粗鬆症患者における近位破壊強度の評価を改善するために、エネルギーを診断ツールの追加研究のため現在使用します。
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Protocol
1 大きな治具添付ファイル
- 標準的な器具をマシンから削除します。 。
- 離れてクロスヘッドを社内治具に合わせて移動します 。
- 中央の穴に対応機ロードセル; マシンにアルミ ブロック ( 図 1 a の部分第 1) を配置し、マシン 2 つのボルトを使用するしっかりと固定します 。
- アルミ ブロックのメイン器具構造 ( 図 1 b の部分第 2) を置き、しっかりと 4 本のボルトを使用してブロックに接続します 。
- アルミ ブロック治具 ( 図 1) をサポートするために残りはしない器具の部分の下に 4 トン ジャッキを配置します 。
- 主な器具の 6 チャネル負荷セル フィクスチャ ( 図 1 で第 3 部分) をマウントし、6 本のネジを使用して保護します 。
2。クロスヘッド治具添付ファイル
- 機のクロスヘッドはクロスヘッド エレベーター コントロールを使用して絶対ゼロに設定します 。
- 試験機の正面を向いてその曲線エッジと 7 本のネジを使用してクロスヘッドに最初ベース プレート (図 2 b に部分の第 4) をアタッチします 。
- アタッチ 2 番目ベース プレート ( 図 2 第第 5 報) を使用して 1 つのピボット ネジ。テスト中に左と右の骨をネジに対応します。2 番目のベース プレート (一部号 5) は最初のベース プレート (一部第 4) を基準にしてピボット スクリューについて回転する無料です。かどうかセットアップは、右または左の大腿骨 2 番目のベース プレートの方向によって決まります 。
- は、2 つのスライド ベアリング ( 図 2 D でその号 6) 2 番目のベース プレート (一部第 5) に 4 本のネジ (2 本のネジは、最初のベース プレートの 1 つの側面からアクセスできます) を使用してアセンブリを取り付けます。最初のベース プレートの上からネジの 2 番目のセットにアクセスできることそのような方法で 2 番目のベース プレートを回転します
。 注: 右骨左骨からスライドの向きを変更する最初のベース プレートの上に 4 本のネジ留められたは、スライドがピボット スクリューの周りを回転し、必要なオリエンテーションで再度留まる 。
- 6 チャネル負荷に直交であるスライド携帯機のクロスヘッドを 65 ° の位置に設定すると、手動で回転します 。
3。計測器具、高速カメラ、および実験のための照明セットアップ
- 標準サーボ油圧テストのインストルメント化された下部治具をセット
- マシン。このフィクスチャは大腿骨を保持し、股関節の構成 ( 図 1) に秋の左と右の大腿骨に対応します 。
- 高速カメラと照明器具を設定 ( 図 3 a-3D).
- マシンの各側に 1 つの三脚の高輝度ライトを配置し、( 図 3 a) をセキュリティで保護します 。
- テストのどちら側に高速カメラ機し、各カメラ ( 3 b を図 -3 C) データ収集ユニットに接続の三脚を設定します 。
- に、集録ユニットに接続のカメラ、カメラの設定を構成する; 6000 フレーム/秒 (fps) や解像度 1,024 × 512 ピクセルにフレーム レートを設定; カメラ内部のメモリに合わせて解像度を減らすことが (図 3 D). 1 フレーム/秒 (fps 1/6,000)
- セット シャッター。アクチュエータ移動 (100 ms 高速試験と低速テスト 200 ms) 前に録音を開始するようもカメラのオプションを設定します 。
- 2 つの同期ケーブル接続カメラ; カメラのソフトウェアの設定の選択のトリガー モード 。
4。チェック/キャリブレーションを読み込むセルの適切なデータ集録システム (DAQ)
- DAQ ユニットの設定
- 接続テストする DAQ マシン、高速ビデオカメラ、負荷セル、および配線のように、線形電位差計 図 4 の図 。
- 転ロードセル、頭ロードセル、線形電位差計、6 ch ロードセルの適切な接続を確認し、ロードセルに手動で押すことで表示パネルの DAQ ソフトウェアのデータ信号トレースを観察することによって DAQ デバイスに信号をトリガーします 。
- DAQ、シグナルコンディショナ、およびパルス発生器がすべて電源を ON であることを確認します 。
- は、負荷セルおよび線形ポテンショメータからのすべての信号を DAQ ソフトウェアを構成します。DAQ ソフトウェアで選択、" ステップ設定 > > 構成 " タブし、各ロードセルに関連付けられている各信号入力の集録レート (Hz) を設定します。" トリガー "] タブで、適切なトリガ オプションを選択します。ビデオ機器がまたビデオ/DAQ システムの共時性を確保するための試験実行中にトリガーされるようにします 。
- 大腿骨頭に公称負荷 (たとえば 1600 ポンドの最大 200 ポンドの最小値) を適用し、標準サーボ油圧マシンを使用して適度な負荷を確認する転子ロードセル測定セルし比較するメーカー校正データ ・ シート ( 図 5 a).
- は、同様に、 図 5 b に示すように死んで体重を使用して 6 ch ロードセルに静的荷重を適用します。機能をチェックして、6 ch ロードセルの性能 ( 図 5 a -5B) 測定と理論的な力と瞬間値のパーセントの違いを計算することによって。エラーが 5% 未満にする必要があります
。 注: 負荷のすべてのセルする必要があるされています自分の製造元が事前に。この手順でのみこと、ロードセルが機能している、すべての接続がなされ、信号が合理的な確認します 。
- の 線形電位差計のキャリブレーション はクロスヘッドに線形電位差計フィクスチャを確保し、フィクスチャ ( 図 5) の線形電位差計を配置します。ポテンショ メーター本体をロックし、DAQ ユニット コネクタに差し込みますネジ
- は、ポテンショ メーター位置が最大圧縮から最大延長とレコードの変位と (少なくとも 3 つのデータ ポイント) の対応する電圧に変換するよう手動でアクチュエータ (25 mm) とロード フレームに移動します。電圧対変位をプロットし、フィット データを線形機能 (R 2 > 0.95)。校正係数として線形方程式 (mm/V) の傾きを入力、" パラメーターのスケーリング " DAQ ソフトウェア ボックス 。
- すべてのデータ集録が機能的で合理的な確認して破壊するサロゲート グラスファイバー骨をテストすることによって全体的なテスト コンピューターのセットアップを確認します。これは転子ロードセル、大腿骨頭ロードセル、線形電位差計、6 チャネル負荷セル、およびトリガー信号 ( 図 6) が含まれています 。
5。テスト用の骨を準備する
- 24 時間室温で骨を解凍し、水分、余分な脂肪や pa を使用して任意の残りの軟部組織を除去タオルあたり 。
- 骨スキャンのフィクスチャは、アクリルで置き、歯科用セメントを準備します。Pmma の 60 g を測定し、ヒューム フードの下で液体の樹脂の 30 g を混ぜて粉が溶けるまで。混合物は、pourable する必要があります。このプロセスを使い捨ての紙カップを使用します。このステップでは、アルミニウム カップ ( 図 7 a) の大転子をポッティングします 。 転下アルミのカップを
- に合わせます。カップの高さの半分に PMMA セメントを注ぐし、カップに骨に合わせて器具のプラットフォームを調達します。重合のための 10-15 分を許可します 。
- 生理食塩水でラップ骨は骨セメントの重合中に組織の乾燥を避けるためにタオルを浸した 。
- 転子 ( 図 7 b) に接続されているアルミのカップを持つテスト機でテスト ・ フィクスチャにボーンを移動
- センターの大転子のロードセルを接続されているプレートにアルミニウム カップとアルミのカップに少し触れるロードセル スライド ベアリングを調整します。可能にする治具の回転治具からピンを削除
- センターと大腿骨頭との接触のクロスヘッド 。
- レビュー セットアップ、ボーンの位置、負荷セル信号とカップ位置。また、DAQ デバイスを確認します。機器や負荷のすべてのセルが適切に接続されている、すべてが入っていることを確認ことを確認します。各ロードセルから適切な信号応答のソフトウェアのセットアップを確認してください 。
- 大腿骨の写真を撮っては、2 つの側面からフィクスチャ 。
- は、カメラのセンサーに十分な光を許可し、被写し界深度を制御する絞り値を設定します。大腿骨頚部に焦点を当て、画像の品質を確認してください。このプロセスは、まぶしさと破壊イベントをキャプチャに影響を与えるイメージで光沢のある骨領域を防ぐ必要があります 。
6。破壊テスト
- サーボ機械ロード フレームは適切な変位制御サーボ機械ロード フレームの両方をロードおよびアンロードのための破壊試験では 25 mm のためプログラムを確認します
。 注: これらの製造元固有の設定は、する必要がありますが入力し、メーカーの仕様によるとテスト機器のコントロール パネルで確認します 。
- 照明反射ビデオ カメラやデータ集録システムの最後の一時間を最小限に抑えることを確認してください 。
- テスト ( 図 7) 大腿骨を骨折するテスト シーケンスを開始するコントロール パネルから開始アイコンをクリックします 。
- 2 つの側面から骨折大腿骨の写真を撮ます 。
- 手動でアクチュエータを撤回し、大腿骨をマシンから削除します 。
7。準備を破壊後
- フィクスチャから骨を削除します 。
- シャフト、濡れたタオルやビニール袋 ( 図 7) で折り返しおよび-20 でフリーズし骨の近位壊れた端をテープ ° C
- X 線写真と CT 画像をさらに骨折後の骨を保持します
。 注: 詳細 (ゼウスのレビュー) の下で私達のグループから以前これらのプロセス別のプロトコルで説明されているため ( 図 7E).
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Representative Results
社内の備品は、標準的な器具を試験機から削除した後にマウントされています。まず、下重い器具がマウント、(図 1) をセキュリティで保護します。これも目的の内転角度で配置する大腿骨骨幹部を可能にする 6 ch ロードセルを保持するために拡張アームが含まれます。次に、2 つの摩擦滑り軸受を含むクロスヘッドの据え付け品は、破壊 (図 2) の中にロードと大腿骨頭の動きのアプリケーションに対応するマウントされます。上治具は、左と右の両方の足をテストするために調整可能です。すべての器具をマウントすると、高速ビデオカメラと照明器具がインストールされます。カメラの画像は、フォーカス、コントラスト、およびフィールド (図 3) の深さのためテストされます。すべての楽器が DAQ 単位 (図 4) に接続され、単軸、6 軸ロードセル、線形電位差計、機能チェック、校正、それぞれ (図 5)。すべての楽器は、異なる負荷細胞 (図 6) から適切な信号を確保するためテストされます。大転子は次にポッティング用アクリル什器に配置されます。大腿骨は、治具に読み込まれ、骨折。骨折後、大腿骨は据え付け品から削除されます。壊れた部品は一緒に録音された、全てのサンプルがビニール袋に包まれています。サンプルを x 線イメージを作成し、さらに骨折型の分類 (図 7) の ct スキャンします。測定結果には、3 勢力、大腿骨頭で強制的に 6 ch ロードセルとの反応を測定する大腿骨骨幹部で 3 の瞬間があります。しかし、さらなる QCT/FEA の検証に使用される主な結果が大転子で記録力と変位の大腿骨頭 (図 8) で記録。
図 1: 下の据え付け品の取付け。(A) 置くメインの下部治具構造 (第 2 部分) を配置して、アルミ ブロック、(C) メイン構造をセキュリティで保護する (B) マシン テーブルにアルミ ブロック (一部第 1) がインストールされていると (D) でセキュリティで保護された場所全体の底フィクスチャのインストール後メインの下部構造 (第 2 報 6 チャネル負荷セル フィクスチャ (一部第 3)、(E) 調整大腿骨骨幹部の角度にマウント。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2: クロスヘッド据え付け品の取付け。(A) 機械アクチュエータから器具を削除、(B) の最初のベース プレート (一部第 4) は (C) を最初に、インストールされている 2 番目ベース プレート (第 5 部分)、(D) 2 つのスライド ベアリング (一部第 6) のアセンブリをアタッチ アタッチ、2 番目のベース プレート、上治具; (E) 完成品インストール(F) 全体のフィクスチャのマシンにインストールをテストします。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3: 照明とカメラ インストールします。(A) 設定ランプと盾。(B) 高速; 三脚に取り付(C) カメラ本体にレンズをインストールします。(D) カメラをコンピューターに接続します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4: 概略図。すべての入力/出力デバイスと DAQ ユニットは DAQ に接続されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5: 校正と検証プロセス。大腿骨頭と大転子力測定 (A) 単一の軸ロードセルおよび大腿骨骨幹部の力とモーメントの測定; (B) 6 ch ロードセルの機能をチェックします。(C) 大腿骨頭変位計測のための線形電位差計の校正。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 6: 機械試験セットアップします。すべての計測器が接続され、同期機とビデオカメラと通信します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 7: 破壊試験前後の大腿骨。(A) ポッティング アルミニウム カップで大転子いっぱい pmma;テスト フィクスチャのクロスヘッド フィクスチャは、大腿骨頭と接触しながら低いロードセルに載って大転子に骨 (B)(C) 破砕機械テスト後の右を骨します。(D) 取り外しを一緒に壊れた部品をテーピング マシンから大腿骨骨折プラスチック バッグで大腿骨を包む(E) x 線と CT スキャン破壊後。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 8: 力-変位曲線。5 と 100 mm/s で骨折する大腿骨の力-変位曲線をテストしました。大転子と目で力を記録します。e 変位は、大腿骨頭で記録されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
破壊するためのプロトコルが正常に約 200 のサンプルをテストしたのと股関節の構成に秋に死体の近位大腿骨をテストを提案します。プロトコルには、いくつかの社内設計の治具大腿骨の強度が異なる荷重条件下でのテストが含まれています。器具試験速度と骨の向きで右と左の大腿骨のテストことができます。器具や測定機器をマウントした後グラスファイバー大腿骨をテストして、すべてのハードウェアおよびソフトウェア ツールが正しく接続されて、同期的に動作し、信号とビデオを適切に記録を確保するために破壊します。実際死体大腿骨破壊試験直前の治具で PMMA の鉢植え大腿骨骨幹部をクランプします。反復可能な一貫した方法でテスト大腿骨骨折の機械的試験プロトコルを許可します。
テスト中に曲げ大腿骨骨幹部経験、大腿骨頭と大転子のねじれ変形が圧縮されます。試験体の水平加力実験を避けるためには、クロスヘッドの据え付け品は、最小限の摩擦と水平面の運動を許可する 2 つのクロス ベアリングを設計されています。これは、テスト中に鉛直荷重の骨の変形に関係なく大腿骨頭への応用と頭の空間的な動きを保証します。さらに、この上治具はプレート コンポーネント図 2に示すように回転させることによって左と右大腿骨を対応するために設計されています。
下治具、試験機の下部に接続してテスト中に必要な内転角度で死体の大腿骨を保持するために設計されています。このフィクスチャは、転で 3 つの力とシャフトの 3 つの瞬間を測定する大腿骨の遠位端に接続されている 6 ch ロードセルの圧縮荷重を測定する単軸ロードセルも含まれます。さらに、フィクスチャ大腿骨膝関節をシミュレートする仮想点についての回転に対応します。
骨、その他の生体組織に似たひずみ速度依存特性がありスピード12のテストとその結果大腿骨の強度・破壊特性が変わります。したがって、プロトコルと治具がさまざまな速度で機械大腿骨テストに使用される、データ収集装置、サンプル周波数、高速カメラの種類、照明条件の範囲のために収容することができるはず。現在のプロトコルでは、我々 は様々 な大腿骨をテストに合格した 2 つの一桁によって異なった速度 (5、100、および 700 mm/s) 様々 な外傷的出来事の速度を模倣します。
高速ビデオカメラ許可破壊一連のさらなる分析のためのイベントを記録します。有用なデータを得るためにすべてのテスト コンポーネントは正しく破壊の力学を視覚化するためのテスト中に同期されました。同期負荷セルまでの変位データ、およびき裂の発生と伝ぱデータの破壊の包括的な画像を形成する一緒に分析できます。
不均一接触と望ましくない接触応力により大転子の粉砕を避けるために濃度、転は PMMA 充填カップの鉢植えです。また、カップの底が丸い低い器具表面のロールを許可します。これは、破壊強度や種類に影響を与える可能性がありますサポートから横方向の制約を防ぎながら垂直反力につながります。このデザインを選択正確な大腿骨の強度を取得し、臨床的に観察したものと同様のモードを破壊する必要があります。
他の実験研究で最も近位大腿骨部のみはサンプル、非常に短い片13につながるから大腿骨骨幹部の主要な部分の切断によってテストされました。対照的に、現在のプロトコルは 255 mm 長い近位大腿骨標本をテストします。フィクスチャは、腰に横に秋をより現実的に模倣する削除された膝関節付近の回転点を含めるサンプルの長さを拡張する鋼の腕を持つ設計されています。このエクス テンション アームは、3 つの力と破壊のテスト中に大腿骨骨幹部で開発された 3 つの瞬間を測定するために使用 6 コンポーネント ロードセルを搭載しています。これらの考慮事項前の調査で説明したようなより正確に私たちを助ける、骨折し、大腿骨の剛性と強度14推定貢献力を理解します。
3 ロードセルの力のバランスを分析することができました、取得データの冗長性と主な垂直方向のモーメントにつながって私たちの据え付け品で使用されています。転子ピークの時に強制的に、我々 は非常に同じような大きさ、このカテゴリーの生体力学的テストの非常に満足のいく実験誤差である、約 2% の相対誤差の平均値と、異なるロードセルによる測定を観察しました。
このプロトコルには、いくつかの潜在的な制限があります。主な制限は、治具、試験機のコンプライアンスが測定変位と剛性15に影響を与えることができます可能性があります。破壊より大きな負荷を必要とする通常の大腿骨に関連したになります。しかし、我々 は剛性を維持するために鋼鉄およびアルミニウム厚板と当社の治具を設計している、少なくとも 1 桁の大腿骨の剛性よりも大きい。約 200 の大腿骨のサンプルを使用して、フィクスチャ遵守のため大腿骨剛性の測定の約 5% の平均誤差に気づいた。補正係数を計算した各大腿骨剛性値を修正します。エラーにつながることができます追加の潜在的な制限は、テスト手順のシーケンスが厳密に従う必要があります。たとえば、最初の標本は、テスト、大腿骨を維持するピン配置前に頭と転子治具表面と接触するが削除されませんでした、破壊試験 (固定端) 遠位端の回転点なし完成します。プロトコルの変更が必要 (図 1E) ピンとピンをテストする前に削除されたことを確認する 2 番目の演算子に接続されている長いリボン赤。また、速度をテスト中 5-700 の mm から大きく変化した/s は、我々 のテストした準静的それにもかかわらず実験。大腿骨近位部骨折などの影響から結果の読み込みより高い速度の下での動的挙動に洞察力を得るために落下塔実験は雇われた16かもしれない。
テストは、異なる時刻と異なる演算子によって実行されました、間、同じプロトコル、器具、実験の再現性に関連する不確実性を削除するためのロードセルを使用してすべて大腿骨がフラクチャされました。似たようなアプローチは、現在のプロトコルを採用することができます、器具設計姿勢の構成でテストするまたは他の骨の種類を破壊します。
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Disclosures
著者関連の開示があります。
Acknowledgments
テクニカル サポートの材料と構造テストの中核施設とメイヨー クリニックのエンジニア リング部門に感謝したいと思います。さらにローレンス ・ j ・ ベルグルンド、ジェームズ ・稚児、ブラント ニューマン、ジョーン op デン Buijs 博士は、研究の間に彼らの助けに感謝したいと思います。この研究は、グレイン ジャー財団からグレイン ジャーの技術革新基金による財政的に支えられました。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| CT scanner | Siemens | Somatom Definition scanner (Siemens, Malvern, PA) | CT scanning equipment |
| Quantitative CT Phantom | Midways Inc, San Francisco, CA | Model 3 CT calibration Phantom | Used for obtaining BMD values from Hounsfield units in the CT image |
| Hygenic Orthodontic Resin (PMMA) | Patterson Dental Supply | H02252 | Controlled substance and can be purchased with proper approval |
| Freezer | Kenmore | N/A | This is a -20oC storage for bones |
| X-ray scanner | General Electric | 46-270615P1 | X-ray imaging equipment. |
| X-ray films | Kodak | N/A | Used to display x-ray images |
| X-ray developer | Kodak X-Omatic | M35A X-OMAT | Used for developing X-ray images |
| X-ray Cassette | Kodak X-Omatic | N/A | Used for holding x-ray films |
| Physiologic Saline (0.9% Sodium Chloride) | Baxter | NDC 0338-0048-04 | Used for keeping samples hydrated |
| Scalpels and scrapers | Bard-Parker | N/A | Used to clean the bone from soft tissue |
| Fume Hood | Hamilton | 70532 | Used for ventilation when preparing PMMA for potting of specimens |
| Single axis load cell | Transducer Techniques, Temecula, CA, USA | LPU-3K; S/N 219627 | Capacity 3000 LBS |
| Six channel load cell | JR3,Woodland, CA | 45E15A4 | Mechanical load rating 1000N |
| Linear potentiometer | Novotechnik, Southborough, MA, USA | Used to acquire linear displacements during testing | |
| Slide ball bearing | Schneeberger | Type NK | Part of the testing fixture |
| Mechanical testing machine | MTS, Minneapolis, MN | 858 Mini Bionix II | Used for compression of femur |
| Lighting unit | ARRI | Needed for high speed video recordings | |
| high-speed video camera | Photron Inc., San Diego, CA, USA | Photron Fastcam APX-RS | Used to capture the high speed video recordings of the fracture events |
| Photron FASTCAM Viewer | Photron Inc., San Diego, CA, USA | Ver.3392(x64) | Used to view the high speed video recordings |
| Camera lens | Zeiss | Zeiss Planar L4/50 ZF Lens | Needed to high image resolution |
| Signal conditioner board (DAQ) | National Instruments | Input/output signal connector | |
| Signal Express | National Instruments | N/A | Data acquisition software |
| Laptop Computer | Dell | N/A | Used to monitor and acquire all signals from the testing procedure |
References
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