אוסטאופורוזיס היא מחלה שלשת מערכתית המאופיינה על ידי מסת העצם נמוכה והידרדרות מיקרואקטורטית - המוביל להתפרצות של שברירי העצם ועלייה בולטת בסיכון שבור.בין השבברים ההרסניים ביותר הם אלה של ההיפ ואגן, אשר נושאת עצמות מכניות גבוהות, תמותה, ועלויות בריאותיות.

אוסטאופורוזיס והעצמות הפליבית: אנטומיה ופתולוגיה

האגן הוא מבנה בצורת טבעת המורכב משלושה עצמות ממותגות: הליום (החלק הגדול, בצורת המעריצים), ה- Ischium (חלק הקדמי-החוץ-הפנים אשר נושא משקל בעת ישיבה), ואת הפאבריס (חלק הקדמי שעונה על הסימפוזה הפאבנית) אלה מתמזגים בבגרות ב acetabulum, כך שבתוך ה-sarkrecareic-S, מחובר לשרירים הקדמיים, המחוברים, ו-sarkreams-aphcradowsivedcra, הוא תומך בשרירים.

אוסטאופורוזיס משפיע באופן לא פרופורציונלי על עצם טרבקי (קנלאי) אשר נפוץ בסוליום ואת הקצוות של rami פאבארי.עצמות טרבקי יש יחס גבוה אל פני השטח ועובר מחזור מהיר, מה שהופך אותו רגיש לאובדן העצם כאשר האיזון בין resorption ויצירה טיפים לעבר אובדן נטו.

טבעות של טבעת האגן בחולים אוסטיאופוטיים הן לעתים קרובות פציעות אנרגיה נמוכות, וכתוצאה מכך נופל מגובה עומד.דפוסים שברים נפוצים כוללים שברים של חוסר יכולת, שברים פאבים, שברים פאבים מעורבים ב-Acetabulum. פציעות אלה עלולות להיות מאתגרות לטיפול בגלל איכות העצם ירודה, אפשרויות תיקון מוגבלות, דרישות פונקציונליות גבוהות של אוכלוסייה נוטה להיות השפעה גבוהה.

עקרונות ביומכניים של פלמין באוסטאופורוזיס

ההתנהגות המכנית של העצם נשלטת על ידי תכונות החומריות שלה (סנטיפין, כוח, קשיחות) ואדריכלות מבנית.עצמות טרביטולרית בריאה מציגה מבנה מיקרו-גזעי של צלחת-וורוד המספק נוקשות גבוהה וקליטת אנרגיה.באוסטוזיס, העדפה מחדש מבטלת באופן זמני מסלול אופקי, ומשאירה מוטות אנכיות יותר נוטה לזייף.

עצם Pelvic הוא anisotropic - תכונות מכניות משתנות עם כיוון בגלל אוריינטציה trabecular היישר עם מסלול הלחץ הראשי. Osteoporosis משנה את anisotropy זה, מה שהופך את העצם יותר איזוטרופי בחלק מהאזורים אבל גם סביר יותר להיכשל בכיוונים שהיו בעבר חזק.מודלינג חייב לקחת בחשבון לשינויים בכיוון זה, אשר ניתן לתפוס הנדסה באמצעות קבוע נגזרת מערכות יחסים מיקרו-MD או אמפיריות בין נוקשות.

גורם קריטי נוסף הוא האופי הנפני והזמן של העצם.למרות שרוב דגמי FEA מניחים התנהגות גמישה ליניארית לפשטות, אוסטאופורוזיס עשויה להגביר את התגובה הלא לינארית והזמן תלויה, במיוחד תחת טעינה מהירה (כגון נפילה) מודלים מתקדמים משלבים מפלסטיקות, נזק, ואפילו לזחול כדי לייצג טוב יותר את התגובה המכנית האמיתית.

טכניקות דוגמנות עבור Pelvicעצמות

ניתוח אלמנט פינטיט (FEA) הוא השיטה המאומצת ביותר לסימול התגובה המכנית של עצמות אגן (FEA), גיאומטריה העצם המתמשכת מלוטשת לתוך מאפר של אלמנטים קטנים (tetrahedra או Hexahedra), ונכסים חומריים מוקצה אלמנט-wise.המודל הוא פתרון ללחץ, מתוח, ועקירה תחת עומסים ותנאים קבועים, בעוד FEA הוא לעתים קרובות יעיל לרקמות חישוביות (למשל) הן בעיות חישוביות לא-תגובה יעילות (למשל, , פשטות) ועיוותים לא-מסוגיות (למשל, פשטות) הן בעיות חישוביות (למשל, פשטות) הן חמורות (למשל, פשטות) הן חמורות (למשל, פשטות) הן בעיות חישוביות (למשל, פשטות) הן חמורות (FEA) הן בעיות חישוביות) הן בעיות חישוביות (למשל, פשטות) הן לעתים קרובות, גורמות לינאריות (בעיות לא-מסוגיות (למשל, פשטות) הן חמורות (למשל, פשטות) והן בעיות חישוביות (למשל, פשטות) הן לעתים קרובות, פשטות) הן לעתים קרובות, פשטות) הן חמורות (בעיות לא

מודל טיפול בחולים-הניתוח מטיפול רפואי

הצעד הראשון בכל מודל העצם האגן הוא רכישת תמונות ברזולוציה גבוהה, בדרך כלל מ סריקות קידוד (CT) . CT מספק הן גיאומטרי (3D האנטומיה) ונתוני דנסיטומטרי (יחידות Hounsfield) שניתן להמיר לדחיסות מינרלים העצם. MRI עשוי לשמש עבור הדמיה רכה אך חסר את המידע צפיפות העצם הדרוש עבור הקצאה של רכוש.

הסגידה של עצמות האגן מתמונות CT מבוצעת באמצעות סף, אלגוריתמים של האזור, או למידת מכונה.התוצאה היא מרש משטח תלת מימדי שניתן להמיר לתוך מרש נפח עבור FEA. Care חייב להיות נלקח לכלול את ה-Krum, קיקרופיליאק, ואת ה-Fximal desmurs כאשר מודל של כל טבעת האגן, כמו עומס מעבר להשפעות משותפות באופן משמעותי.

נכסים חומריים

(הגישה הנפוצה ביותר להקצות תכונות חומריות איזוטרופיות, ליניאריות-אלסטיות המבוססות על מערכות יחסים של צפיפות אמפירית (לדוגמה, את המודולוס של עצמות טרבקיות:0EveFLT:1 (ב- GPa) ניתן להשוות בין הדחיסות העוצמתית ל-"FLT" (Otrasic Shift) לבין הדחיסות הסגולה פחות מ-FLT:2E=0.

המונחים: Boundary Conditions

עומסים פיזיולוגיים על האגן נובעים ממשקל גוף, כוחות שרירים, ותגובות משותפות.במצב עמידה, ה-Krum משדר דחיסה צירית מן עמוד השדרה, בעוד הירכיים נושאות בערך שליש של משקל הגוף כל אחד.שבת משמרות עומס ישירות על צינורות היציאל, והליכה כוללת כוחות מחזוריים סימטריים. A טיפוסי מחיל וקטורלי על קצה של כוח הווקטורלי (ה) לכדי כוח היסטרול (בכוח ייצוב) כגון כוחות מנוגדים (בכוח מקיפים) או כוח מקיפים את הירכיים (מסוגל) כגון כוחות מנוגדים (מסוגל) או מקיפים את הירכיים (מתאים לשרירים (בכוח מקיפים את הירכיים) או כוח מקיפים את כוחות דלקתיים (מסוגל) או כוח).

תנאים קשים חייבים להגביל את המודל מבלי להציג ריכוזים מלאכותיים.לעתים קרובות המפרקים של ה-Kroiliac מעוצבים כמגעים עם חיכוך, והסימפוזה הפאבית מיוצגת כקשר חד-משמעי או נוקשה, בהתאם לשאלה המחקרית. אימות דורש השוואת דפוסים מתוחים או שבר עם מדידות ניסיוניות מקדרים או נתונים קליניים.

תחזית חיזוי סיכונים והערכה של סיכונים

מודלים FEA יכולים להעריך את הגורם של סיכון (המודל מבוסס על מתח יישומי לכוח העצם) בכל נקודה. על ידי שילוב של קריטריון כשל (למשל, מודל מבוסס זן או מפלסטיק מבוסס על בסיס כוח העצם), המודל יכול לחזות היכן ותחת אילו עומס יזרום. עבור אוסטאופוטי אגן, התחזיות הללו הוכחו כדי להתאים היטב עם חוסר יכולת ראייה קלינית, אשר ניתן לזהות את ה- DMDic באופן ספציפי, אשר לא ניתן לזהות מודלים אלה עם סטרואידים סטנדרטיים, במיוחד.

יישומים קליניים והטבות

התועלת העיקרית של אגן העצם מודלing באוסטפורוזיס טמונה בסתירה חמורה של stratification.DXA המסורתית מדד הםal BMD בירכיים ובעמוד השדרה, אך הם אינם מספקים מידע על אדריכלות העצם האגן או הפצתם של כוחות.מודלים FEA המשלבים גיאומטריה ספציפית לחולה וצפוי לשפר את החיזוי עבור העובר הפרוקסי (hip) וכעת הם מורחבים לדגמי הטבעת, אשר יכולים לעזור אגן, או לרפא את העלולים, או לרפא את העלולים, או טיפול אגרסיביים, או לרפא את העלולים, או לרפא מזהמים, אשר יכולים לגרום לדגמיים, או לדגמיים, אשר יכולים לגרום לדגמי מרפאים, או לדגמיים.

עיצוב Implant הוא יישום מרכזי נוסף. Osteoporotic העצם מציע רכישה גרועה עבור ברגים והצלחות; הסיכון של חיתוך-out, רופפת, או שבר peri-implant הוא גבוה.מודלים Computational לאפשר למהנדסים לבחון ג'ממות חדשניות - כגון מברגים cannulated עם חוטים גדולים יותר, מנעולים, או הגדלת לוחות- לפני ייצור אבטיפוס על ידי סימולטורים.

תכנון כירורגי גם יתרונות ממודלים ספציפיים לחולה.עבור שברים אצטימטופליים בחולי אוסטאופוטיים, FEA טרום-אקטיבית יכול להנחות את הבחירה בין ניהול לא פעיל, תיקון חד-משמעי, או הפחתה פתוחה עם שפע.המודל יכול לחשוף את המיקום האופטימלי עבור ברגים כדי למנוע אזורים בלחץ גבוה כדי למקסם את היציבות.

לבסוף, פרוטוקולי שיקום יכולים להיות מעודן באמצעות מודלים.לדוגמה, בהתבסס על חלוקת זנים חזו במהלך הליכה מול טיפוס מדרגות, מרפאה יכולה לרשום מגבלות של משקל חלקי או תרגילים ספציפיים כי להימנע מאזורי טעינה מסוכנים.המודל יכול גם לדמות את ההשפעה של סיוע הליכה (כגון Cane) בהפחתת ה hemipelvis המושפע.

אתגרים ומגבלות

למרות ההבטחה שלה, מודלים התגובה המכנית של עצמות אגן אוסטאופואטית עומדים בפני כמה hurdles. הראשון הוא העלות החישובית של FEA ברזולוציה גבוהה.כדי לפתור את המיקרו-ארכיטקטורה הטרופית, מודלים דורשים גדלים אלמנטיים על סדר של 100-300 מיקרומטר, המוביל למיליונים של אלמנטים וזמני פתרון ארוכים.

שנית, אי הוודאות של רכוש חומרי נותרה משמעותית.מערכות היחסים בין הדחיסות האמפיריות המשמשות ברוב המודלים נגזרות מעצם אוסטיאופוטית בריאה או מתונה; אוסטאופורוזיס חמורה עשויה להציג מערכת יחסים שונה בגלל אובדן של קישוריות מבנית.בנוסף, העצם היא רקמה חיה שמתאימה לטעינה (חוק וואלף), אך הסתגלות זו מופחתת בהזדקנות ובמודלים שמתעלמים ממודלים מחדש עשויים להמעיטים על פני עצם או להפחתת או להפחתת שינויים ארוכי טווח לאחר שינויים בטווח הארוך.

שלישית, תנאי גבול - במיוחד כוחות שרירים - קשה למדוד ב vivo. מודלים רבים לפשט את השרירים ככוחות פסיביים או להתעלם מהם לחלוטין, אשר משנה את חלוקת הלחץ.מודלים מתקדמים של musculoskeletal יכולים לחזות כוחות שרירים מניתוח האגאי, אבל הפיכה אותם ל- FEA מוסיפה מורכבות.

לבסוף, אימות המודל הוא מאתגר.נתוני ניסוי על זן ושבר עצמות אגן האדם הם בקושי בגלל הקושי להשיג דגימות טריות ואת המגבלות האתיות של בדיקות קדראריות.רוב המחקרים התקפים משתמשים במספר קטן של תורמים, הגבלת כוח סטטיסטי.מחקרים קליניים ארוכי טווח, אשר עוקבים באופן פוטנציאלי אחר חולים עם סיכון מוכווני FEA נדרשים אך הם בעלי משאבים.

כיוונים עתידיים

כמה מגמות מתעוררות מבטיחות להתגבר על המגבלות הללו.מחשב הלמידה (ML) אלגוריתמים יכולים כעת לפרט תמונות CT pelvic תוך שניות, ורשתות עצביות יכולות לחזות כוח העצם ישירות מתכונות הדמיה ללא פתרון גישה מלאה של FEA. גישה זו "מודלים כירורגיים" יכולה לאפשר תמיכה בזמן אמת-זמן קליני ברזולוציה, בנוסף, למידה עמוקה ניתן להשתמש כדי להפר מיקרו-ארכיטקטורה מיקרו-ארקטיבית מפתרון קליני, המאפשרת מדויק יותר ללא צורך במיקרו-CT.

מודלים בקנה מידה רב-מידה - שיפור דיוק החיזוי של מיקרו-ממדי (טרבקי) לתוך מודלים בקנה מידה מאקרו (רמתורג-מין) - ישפר חיזוי שבר.גישה זו יכולה באופן מפורש את הכישלון של מסלול אינדיבידואלי ואת ההתפשטות של microcracks כדי להשלים שבר. בשילוב עם חילוף החומרים הספציפיים למטופל ושיעורי מחזור העצם, מודלים בקנה מידה רב-מידה יכול לחזות כיצד biphosatesatesatesatesatesatesatesatesatesatesatesatesates או תרופות אנבוליים overtemposate overtemposate.

כיוון נוסף הוא השילוב של חיישניים בעלי יכולת ללבוש ונתונים ספציפיים לפעילות המטופל.על ידי לכידת ההיסטוריה של טעינה בעולם האמיתי (למשל ספירת צעד, טיפוס מדרגות, אירועי נפילה), מודלים ניתן לדחוס לחשיפה יומית של אדם, מתן הערכה אישית לחיים של עייפות עבור האגן.זה יכול להיות בעל ערך במיוחד עבור מעקב אחרי ששבר או התאוששות במהלך ניתוח אגן.

לבסוף, אימוץ של מחשוב בעל ביצועים גבוהים ופורמטים סטנדרטיים של נתונים יהפכו את FEA לנגיש יותר למרפאות.Efforts כגון FFLT:0thoLoadphFLT:1 מסד נתונים מספק נתונים טעינה מאומתים עבור מפרק הירך, בעוד קוד פתוח-קוד פתוח כמו FLT:2GIONFLT 3LT מאפשר בנייה אישית כמו מחסום הכניסה למרכזים קליניים נוספים.

מסקנה

Osteoporosis מחליש עמוק את עצמות האגן, הגדלת הסיכון השביר וסבך טיפול. Computational Modeling, מעוגן בניתוח יסוד סופי, מציע הבנה מפורטת של איך עצמות אלה להגיב באופן מכני בתנאים שונים - מפעילויות יומיומיות למפלים טראומטיים.על ידי שילוב של האנטומיה הספציפית של המטופל ומודלים העצם, יכול לחזות סיכון מדויק יותר מאשר דנסולנומטריה לבד הם גם להקל על עיצוב של שיטות ניתוח הדמיה, תוך שיפור מתמיד, תוך שיפור מתמיד, תוך שיפור מתמיד, תוך שיפור יעילות, תוך שיפור יעילות של טיפול, טיפול, טיפולית, בדיקות הדמיה, בדיקות הדמיה, ואפקטים, תוך שיפור של טיפולית, בדיקות הדמיה, תוך כדי שיפור של טיפולית, ואפקטים של טיפולית, בדיקות הדמיה, ואפקטיביות, ואפקטים, ואפקטיביות, ואפקטים של טיפולית, בדיקות הדמיה אישית, ואפקטים של טיפול, ואפקטים של טיפול, בדיקות הדמיה, בדיקות הדמיה, מודלים של טיפולית, בדיקות הדמיה, בדיקות הדמיה, בדיקות הדמיה של טיפולית, מודלים של טיפוליות, ואפקטים של טיפול, בדיקות הדמיה, תוך שיפור של טיפול, מודלים של טיפול, בדיקות הדמיה, בדיקות הדמיה אישית, מודלים של טיפול, מודלים של טיפולית, מודלים

External References
  • המכון הלאומי לדלקת מפרקים ומוקולקלל ומחלות עור - Osteoporosis ReviewFLT:1
  • (FLT:0) ניתוח היסוד של Pelvis: סקירה של שיטות ויישומים במחקר Orthopaedic ResearchFLT:1
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: