Investigación de la influencia de la cobertura limitada de TC mediante un flujo de trabajo automatizado con modelos...

Área de la Ciencia:

• Biomecánica
• Imagenología médica
• Modelado computacional

Sus antecedentes:

• Los modelos de elementos finitos (FE) se utilizan cada vez más para predecir el riesgo de fractura de cadera durante las caídas laterales.
• La cobertura limitada de la tomografía computarizada (TC) puede afectar la precisión de estos modelos de elementos finitos.
• El desarrollo de flujos de trabajo automatizados es crucial para ensayos in silico eficientes.

Objetivo del estudio:

• Adaptar un montaje experimental para ensayos in silico utilizando un flujo de trabajo automatizado para la generación de modelos de elementos finitos.
• Caracterizar los efectos de la cobertura limitada de TC en la precisión del modelo de elementos finitos para la predicción de fracturas de cadera.
• Validar la metodología automatizada desarrollada frente a los resultados experimentales.

Principales métodos:

• Se creó un flujo de trabajo automatizado para construir modelos de elementos finitos de caídas laterales, simulando una cobertura limitada de TC alterando la longitud del fémur, la desalineación y utilizando una pelvis de plantilla deformada.
• El error de la fuerza de impacto (E_BL) se calculó comparando los resultados de FE con los datos experimentales.
• Los errores en la fuerza de impacto (E_I), la fuerza del fémur (E_F) y las relaciones de fragilidad (E_FRI, E_FRF) se cuantificaron comparando los resultados con un modelo sin errores de escaneo.

Principales resultados:

• Las simulaciones de FE de referencia mostraron una buena concordancia con los resultados experimentales (E_BL: μ = -0.007 kN, σ = 0.409 kN).
• La cobertura limitada simulada de TC introdujo pequeños errores en las fuerzas de impacto y del fémur (E_I, E_F) y en las relaciones de fragilidad (E_FRI, E_FRF).
• La variación de la plantilla pélvica explicó una parte significativa de la varianza en las medidas de resultado (valores R² que oscilan entre 0,876 y 0,901).

Conclusiones:

• El flujo de trabajo automatizado de modelado de elementos finitos es robusto y adecuado para las coberturas de TC clínicas típicas.
• Esta metodología se puede utilizar de manera confiable para investigar el riesgo de fractura de cadera en diversas poblaciones de pacientes.
• La investigación futura debería aprovechar este flujo de trabajo para analizar cohortes clínicas más grandes para la predicción de fracturas por fragilidad.