Osteoporoz, düşük kemik kütle ve mikroarittural bozulma ile karakterize edilen bir sistemsel iskelet hastalığıdır, kemik kırılganlığı ve kırık risklerin en düşük ekstremitelere yol açar ve yüksek morbidite, mortalite ve sağlık maliyetlerine karşı olan kalça ve pelvislerdir.

Osteoporosis ve Pelvic Bone: Anatomi ve Patofizik

Pelinler üç çift kemikten oluşan bir yüzük şeklinde bir yapıdır: Kardiyoloji (büyük, fan şeklinde üst kısım), Adchium (olaylı baş için takvap, takral omurgalı, bağlar ve hipo ⁇ eklemler ile karşı karşıya kalır.

Osteoporosis orantısız bir şekilde trabecular (cancellous) kemiklerini etkiler, ki bu da ilum'da yaygındır ve belediye başkanının kalın bölgelerinde ve pubik fizyoterapistler vardır - aynı zamanda yaşla birlikte inceler, ancak en dramatik değişiklikler, trabecularda (BMD) ve ağın kalınmasında kemik erimesi ile ilgili ipuçları arasındaki dengeyi hassas hale getirir.

Hipodromlu hastalardan gelen Fractures of the pelvik ring in osteoporotic hastalar genellikle düşük enerjili yaralanmalardır, genellikle yüksek çözünürlükte kalınması nedeniyle ortaya çıkabilir. Ortak kırık kalıpları, hastalar en yüksek risk altında olup, farklı yükleme koşullarını (örneğin, yan yollardaki kırıklıkları) etkileyebilir.

Pelvic Bone'nun Osteoporosiste Biyomekanik İlkeleri

Kemik mekanik davranışı, malzeme özellikleri (stiffness, güç, sertlik) ve yapısal mimari ile yönetilir. Sağlıklı trabecular, yüksek sertlik ve enerji absoryonu sağlayan bir plaka-dozunu gösterir. Kortical kemik incelenir ve daha fazla göz ardı edilir, genel olarak yapısal bütünlüğü azaltır.

Pelvic kemik anisotropic - bazı bölgelerde daha fazla kemik yapmak, ancak daha önce güçlendirilmiş olan bu yönsel değişiklikler nedeniyle yön değişir. mikro-bilitelerden elde edilen mühendislik sabitlerini kullanarak ele alınması gerekir.

Başka bir kritik faktör, özellikle hızlı yükleme altında (örneğin, hasar birikimi ve hatta daha iyi temsil etmek için daha iyi performans gösteren modeller.

Pelvic Bones için C ⁇ Modeling Techniques

Finite element analizi (FEA) en yaygın olarak kabul edilen yöntemdir, çünkü pelvik kemiklerin mekanik yanıtını ve sınır koşullarını tanımlar. FEA'da, sürekli kemik geometrisi küçük elementlerin bir ağ haline getirilir (tetrahedra veya hexahedra), ve materyal özellikleri genellikle kırılma ve yayılmaya zorlanır.

Tıbbi Görüntülemeden Hasta Tanımlama

Herhangi bir pelvik kemik modelinin ilk adımı, yüksek çözünürlüklü görüntüler elde etmektir, genellikle bilgisayarlı tomografi (CT) taramalarından elde edilir. CT hem geometrik (3D anatomi) hem de de incelometri (Hounsfield birimleri) kemik mineral yoğunluğuna dönüştürülebilecek veriler sağlar.

CT görüntülerinden gelen pelvik kemiklerin segmentasyonu, eşleme, bölge büyüyen veya makine öğrenme algoritmaları kullanılarak yapılır. Sonuç, bu eklemlerdeki transferler önemli ölçüde stres dağılımına dönüştürülebilecek 3D yüzeysel bir ağdır. Bakım, çuval eklemleri ve tüm proksimal femurları içermelidir.

Malzeme Mülkiyeti Assignment

En yaygın yaklaşım aotropik, lineer-elastic materyal özellikleri, ampirik yoğunluk-elasticity ilişkilerine dayanandır. Örneğin, trabecular kemikleri:0)E) ⁇ , kortical kemik testi ile ilgili olarak, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan ve daha düşük çözünürlükte bulunan bir miktar yüksek çözünürlüktedir.

Yükleniyor ve Sınır Koşulları

Fosulalar üzerindeki fizyolojik yükler vücut ağırlığı, kas kuvvetleri ve ortak tepkilerden doğar.Dönerli bir duruşta, solculardan (birincil yük) ve bir araya gelerek vücut ağırlığının yaklaşık üçte birini taşırlar.Dörtücük tüplülükler, yürüyüşçüler gibi kaslar, dikimci kuvvetler ve hamiller doğrudan yükleri ile eşler arasındaki dengelenebilir.

Sınır koşulları, araştırma sorusuna bağlı olarak modeli kısıtlamalı veya kırık kalıpların deneysel ölçümlerle karşılaştırılması gerekir.Soundary conditions must constrain the model without in introduce yapay stress levels. often the sakroiliac shareds are modeled as contact with functionality, and the pubic symphysicals is representation as a deformable or logic connection, until on the research query. Validation requires Karşılaştırmafik patterns with experimental methods with experimental methods with experimental methods.

Fracture Prediction and Risk Assessment

FEA modelleri, bir kırıklıkların ne kadar yüksek bir risk olduğunu tahmin edebilir (örneğin, bu tahminler başarısız kırıklarla iyi bir ilişki içinde ilişkilendirilmiş gibi) özellikle de, osteoporotic aralıklarında hastalar tespit etmek için kullanılabilir.

Klinik Uygulamalar ve Faydaları

Hipotezde Pelin kemik modellemesinin birincil yararı, hastaya özgü geometri ve yoğunluk içeren modellerdir. Geleneksel DX (A taramalar kalça ve omurgada BMD, ancak hangi hastaların agresif farmakolojik tedaviye veya kuvvetlere ihtiyacı olan herhangi bir bilgi sağlar. FEA modelleri, hastaya özgü geometri ve yoğunluk, proksimal femur (hip) için kırılma tahminini artırmak için gösterilmiştir ve şimdi pelvik halka genişletilmiştir.

İmplant tasarımı başka bir büyük uygulamadır. Osteoporotic kemik, vidalar ve plakalar için fakir satın alma sunar; kesme, gevşekleştirme veya peri-implantı kırıklıkları yüksek. C ⁇ modelleri, mühendislere yeni implant geometrilerini test etmesine izin verir - daha büyük iplikler, kilitlenme plakaları veya çimento büyütme - kumaşlama prototipleri.

Cerrahi planlama ayrıca hasta özellikle modellemeden de fayda sağlar. osteoporotic hastalarda, preoperatif bir FEA, ameliyat olmayan yönetim, percutaneal düzeltme veya yüksek çözünürlükte en iyi yeri ortaya çıkarabilir. Model yüksek ücretli bölgelerden kaçınmak ve istikrarı artırmak için en iyi yeri ortaya çıkarabilir.

Son olarak, rehabilitasyon protokolleri modelleme kullanarak geliştirilebilir. Örneğin, merdiven tırmanmasına karşı yürüyüş sırasında tahmin edilen su dağıtımına dayanarak, bir klinikçi tehlikeli yükleme bölgelerinden kaçınan kısmi ağırlık taşıma limitlerini veya özel egzersizleri reçete edebilir. Model aynı zamanda bir yürüyüş yardımının etkisini de simüle edebilir (örneğin, etkilenen hemipelviste yükleyebilir.

Meydanlar ve Sınırlar

Sözcülüğe rağmen, 100-300 μm'nin mekanik yanıtını modellemek, milyonlarca elemente yol açıyor ve uzun zaman çözmede ilk olarak yüksek çözünürlüklü FEA'nın maliyeti yüksek çözünürlüktedir.

İkinci olarak, maddi mülkiyet belirsizlik önemli kalır. En çok modellerde kullanılan ampirik yoğunluk-mod ilişkileri sağlıklı veya orta derecede osteototik kemikten elde edilir; şiddetli osteoporoz, yapısal bağlantı kaybı nedeniyle farklı bir ilişki gösterebilir. Ek olarak, kemik yüklemeye adapte olan bir dokudur (Wolff yasası) ancak bu adaptasyon yaşlanma ve hastalıkta azaltılabilir.

Üçüncü, sınır koşulları - özellikle kas kuvvetleri - in vivo ölçmek zor. Birçok model pasif güçler olarak kasları basitleştirir veya tamamen görmezden gelir, bu da stres dağılımını değiştirir. Gelişmiş musculo iskelet modelleri kas kuvvetlerini gait analizinden tahmin edebilir, ancak onları FEA karmaşıklığa zorlar.

Son olarak, model doğrulama zor. İnsan pelvik kemiklerinde su ve kırılma konusunda deneysel veriler, taze örnekleri elde etmenin zorluğu ve kadavra testinin etik kısıtlamaları nedeniyle yetersizdir.En geçerlilik çalışmaları, küçük bir dizi bağışçı kullanır, limitli istatistiki güç.

Future Yol Tarifi

Bu sınırlamaları aşmak için birkaç ortaya çıkan trendler. Makine öğrenimi (ML) algoritmaları şimdi saniyede pelvik CT görüntüleri segment edebilir ve sinir ağları tam bir FEA'yı çözmeden doğrudan görüntüleme özelliklerinden dolayı kemik gücünü tahmin edebilir. Bu “surrogate modellemesi” yaklaşımı gerçek zamanlı klinik karar desteği sağlayabilir.

Çok ölçekli modelleme – mikro ölçekli (trabecular) mekanikleri makro ölçekli (organik) modellere – kırık tahmin doğruluğunu geliştireceğiz. Bu yaklaşım, bireysel trabeculae ve mikroköklerin tamamen kırılması için başarısızlığını açıkça modelleyebilir.

Başka bir yön, giyilebilir sensörler ve hastaya özgü aktivite verilerinin entegrasyonudur. Gerçek dünyalar tarafından kalça kırıklarından sonra veya kurtarma sırasındaki hastaları izlemek için özellikle değerli olabilir.

Son olarak, bulut tabanlı yüksek performanslı hesaplama ve standart veri formatlarının benimsenmesi, FEA'yı klinikçilere daha erişilebilir hale getirecek.Ücretsiz inşaatlar gibi özel modellere giriş yapmak için bariyer olarak daha düşüklere giriş yapmaya başlayacaktır.OrthoLoad) veritabanı, hip eklem için doğru yükleme verilerini sağlarken, açık kaynak kodlu yazılımlar için doğru bir şekilde yapılır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Osteoporosis, bu kemiklerin çeşitli koşullar altında nasıl tepki verdiğini derinden zayıflatır, travmatik düşüşe ve kemik yoğunluğuna dahil ederek, modeller sadece geleneksel dezenfeksiyon analizlerinden daha doğru bir şekilde kırılma riskini tahmin edebilir.Bu kemiklerin tasarımlarını daha iyi implantlar, rehberlik planlama ve rehabilitasyona yardımcı olur. Model doğruluk, hesaplama maliyeti ve geçerlilik içinde ilerlemeler, tedavi edilebilirlik, ve çok daha iyi bir şekilde çoğaltılabilir.

External References
  • [FONT:0) Ulusal Sanat ve Musculo iskelet ve Cilt Hastalıkları Enstitüsü - Osteoporoz Genel Bakış[Dön 1: 1)
  • [0] Pelvis'in Temel Analizi: Ortopedik Araştırmadaki Yöntem ve Uygulamaların Bir İncelemesi[Dönetici:0)
  • [FONT:0)Wikipedia – Finite Element Yöntemi).
  • [[DüzDÜ:0)OrthoLoad: hip ve diz eklem yükleme veritabanı[Dönem: 1 )