Assunto específico modelo músculo-esquelético para estudar a estirpe de osso durante o movimento dinâmico

Resumo

Durante o pouso, parte inferior do corpo ossos grandes cargas mecânicas de experiência e são deformados. É essencial para medir a deformação do osso para melhor compreender os mecanismos de lesões por esforço ósseo associados a impactos. Uma nova abordagem de integração de modelagem osteomuscular assunto específico e análise de elementos finitos é usada para medir a tensão da tíbia durante os movimentos dinâmicos.

Resumo

Lesões por esforço óssea são comuns em esportes e treinamentos militares. Forças de impacto repetitivo terrestres grandes durante o treinamento poderiam ser a causa. É essencial para determinar o efeito de alto impacto forças na deformação do osso da parte inferior do corpo, para melhor compreender os mecanismos das lesões de estresse do osso. Medição do calibre de tensão convencional tem sido usada para estudar na vivo deformação de tíbia. Este método está associado com limitações, incluindo capacidade de invasão do procedimento, o envolvimento de alguns seres humanos e dados limitados de tensão de áreas de superfície de pequeno osso. O presente estudo pretende introduzir uma nova abordagem para estudar a estirpe de osso tíbia sob condições de carga de alto impacto. Um modelo músculo-esquelético assunto específico foi criado para representar um macho saudável (19 anos, 80 kg, 1.800 mm). Um modelo de tíbia de elementos finitos flexível foi criado com base em um exame de tomografia computadorizada (CT) da tíbia direita do sujeito. Captura de movimento de laboratório foi realizada para obter cinemática e chão forças de reação do gota-desembarques de alturas diferentes (26, 39, 52 cm). Multicorpos simulações dinâmicas combinadas com uma análise modal da tíbia flexível foram realizadas para quantificar a estirpe da tíbia durante a queda-pousos. Dados de tensão calculada tíbia eram bom de acordo com estudos anteriores em vivo . É evidente que esta abordagem não-invasivo pode ser aplicada para estudar a estirpe de osso tíbia durante atividades de alto impacto para uma grande coorte, que levará a uma melhor compreensão do mecanismo de lesão das fraturas de estresse de tíbia.

Introdução

Lesões por esforço ósseo, tais como fraturas por estresse, são lesões de uso excessivo de graves que exigem longos períodos de recuperação e incorrer em custos médicos significativos^1,2. As fraturas por estresse são comuns tanto em populações atléticas e militares. Entre todos os desportos relacionados com lesões, fraturas por estresse representam 10% do total³. Em particular, os atletas faixa enfrentam uma maior taxa de lesões em 20%⁴. Soldados também experimentam uma alta taxa de fraturas de estresse. Por exemplo, uma taxa de 6% de lesão foi relatada para o exé....

Protocolo

O experimento foi conduzido no âmbito da declaração de Helsinki. Antes da coleta de dados, o sujeito revisto e assinado o formulário de consentimento aprovado pelo Conselho de revisão institucional de Universidade antes de participar no estudo.

1. CT Imaging protocolo

1. Leve o participante para uma instalação onde encontra-se uma tomografia. Antes a tomografia computadorizada, configurar a máquina de tomografia com os seguintes parâmetros: espessura da fatia CT de 0,625 mm, CT campo de visão de 15 cm x 15 cm e auto configuração para parâmetros de quilo-tensão máxima (kVp) e o miliampère-segundos (mAs) usando o algoritmo de máquina.<....

Resultados

Um saudável caucasiano (19 anos, altura 1.800 mm, massa 80 kg) ofereceu-se para o estudo. Antes da coleta de dados, o sujeito revisto e assinado o formulário de consentimento aprovado pelo Conselho de revisão institucional de Universidade antes de participar no estudo. O experimento foi conduzido no âmbito da declaração de Helsinki. A experiência foi realizada com base no protocolo a seguir.

A fim de verificar a precisão da simu.......

Discussão

O objetivo deste estudo foi desenvolver um método não-invasivo para determinar deformação da tíbia durante atividades de alto impacto. Quantificar a estirpe de tíbia devido à carga de impacto conduzirá a uma melhor compreensão da fratura de estresse da tíbia. Neste estudo, foi desenvolvido um modelo músculo-esquelético de assunto específico, e simulações de computador foram executadas para duplicar os movimentos de queda-desembarque realizados em um ambiente de laboratório. Analisou-se o efeito da altura de queda-desemba.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Scanner de tomografia computadorizada	GE Medical System	N/A	Velocidade da luz VCT. Para realizar a tomografia computadorizada da tíbia.
Sistema de captura de movimento	Vicon Inc	N / A	Vicon FX40 câmeras de alta velocidade. Para realizar captura de movimento 3D.
Placas de força	AMTI Inc	N/A	Coleta de forças de reação do solo 3D
Vicon Nexus	Vicon Inc	N/A	Programa de software de captura de movimento. Para processar dados de trajetória de marcadores visuais.
Visual 3D	C-Motion Inc	N/A	Software de análise de biomecânica. Para calcular a cinemática 3D e a cinética dos movimentos humanos.
MATLAB	Mathworks Inc	N/A	Software de programação de computador. Para executar filtragem de dados brutos, conversão de dados e processamento de dados.
ADAMS 2012	MSC Software Inc	N / A	Programa de simulação de computador dinâmico multicorpos.
LifeMOD	Lifemodeler Inc	N/A	Um plug-in de software no ADAMS. Para a construção de modelos músculo-esqueléticos do corpo humano.
MIMICS 13	Materialise Inc	N/A	Programa de processamento de imagem. Uma ferramenta de modelagem 3D para processar dados de imagem. Para criar um modelo 3D da tíbia a partir de tomografias computadorizadas.
MARC 2012	MSC Software Inc	N/A	Software de análise de elementos finitos. Para executar a malha de volume, gerar o modelo de EF da tíbia e executar a análise de FE modal.
SPSS 19	IBM Inc	N/A	Software de análise estatística.