کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
871941 910208 2015 5 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A novel specimen-specific methodology to optimise the alignment of long bones for experimental testing
ترجمه فارسی عنوان
یک روش نمونه جدید برای بهینه سازی تراز استخوان های بلند برای آزمایش های تجربی
کلمات کلیدی
استخوان خواص هندسی تست مکانیکی، هم ترازی، قاب مرجع آناتومیک،
ترجمه چکیده
انتخاب سیستم مختصات و هم ترازی استخوان بر میزان اندازه گیری خواص مکانیکی که در آزمایش آزمایش بیومکانیک درون آزمایشگاهی حاصل می شود، تاثیر می گذارد. در مواردی که در مدل های پیش بینی شده مانند تجزیه و تحلیل عناصر محدود استفاده می شود، توصیف فیزیکی این ویژگی ها بسیار مهم است. در حال حاضر در آزمایشهای خمشی و تیرگی، استخوانها بر اساس یک سیستم ثابت مرجع مشخص شده بر روی یک دامنه ثابت تعریف شده قرار دارند. با این حال، تفاوت های بین نمونه های بزرگ گزارش شده است. این نشان می دهد که نیاز به توسعه یک سیستم همسویی خاص نمونه برای استفاده در آزمایش های تجربی است. در این مطالعه 11 بافت تاندون آوندی مورد استفاده قرار گرفت و مش های سطحی سه بعدی از تصاویر اسکن میکرو رایانه تهیه شد. یک الگوریتم ریاضی، نیمه اتوماتیک برای ترسیم تمام استخوان براساس جهت اصلی محاسبه شده، به الگوی سطحی اعمال شده است. پس از آن، کد، محل بهینه و طول هر استخوان را برای آزمایش آزمایش جدا می کند. این باعث کاهش لحظه دوم منطقه در مورد محور خمش انتخاب شده در منطقه مرکزی شد. مهمتر از همه، روش بهینه سازی بی نظمی شکل برش های مقطعی را کاهش می دهد به این دلیل که برآورد غیرمستقیم ضریب جمعیت تغییر لحظه دوم منطقه از محدوده (0/2040-0،435) تا (1317 / 045-0 / 1) در جهت طولی، نشان می دهد که به حداقل رساندن لحظه محصول، که باعث بار غریزی می شود. به این ترتیب، این روش به عنوان یک پیشگام مهم برای ترمیم استخوان برای تست های مکانیکی یا شبیه سازی عمل می کند، برای هر نمونه بهینه شده است، تکرارپذیری را تضمین می کند و به طور کلی به هر استخوان طولانی اعمال می شود.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی پزشکی
پیش نمایش مقاله
یک روش نمونه جدید برای بهینه سازی تراز استخوان های بلند برای آزمایش های تجربی
چکیده انگلیسی
The choice of coordinate system and alignment of bone will affect the quantification of mechanical properties obtained during in-vitro biomechanical testing. Where these are used in predictive models, such as finite element analysis, the fidelic description of these properties is paramount. Currently in bending and torsional tests, bones are aligned on a pre-defined fixed span based on the reference system marked out. However, large inter-specimen differences have been reported. This suggests a need for the development of a specimen-specific alignment system for use in experimental work. Eleven ovine tibiae were used in this study and three-dimensional surface meshes were constructed from micro-Computed Tomography scan images. A novel, semi-automated algorithm was developed and applied to the surface meshes to align the whole bone based on its calculated principal directions. Thereafter, the code isolates the optimised location and length of each bone for experimental testing. This resulted in a lowering of the second moment of area about the chosen bending axis in the central region. More importantly, the optimisation method decreases the irregularity of the shape of the cross-sectional slices as the unbiased estimate of the population coefficient of variation of the second moment of area decreased from a range of (0.210-0.435) to (0.145-0.317) in the longitudinal direction, indicating a minimisation of the product moment, which causes eccentric loading. Thus, this methodology serves as an important pre-step to align the bone for mechanical tests or simulation work, is optimised for each specimen, ensures repeatability, and is general enough to be applied to any long bone.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Biomechanics - Volume 48, Issue 16, 16 December 2015, Pages 4317-4321
نویسندگان
, ,