in vivo測定から対象特有の膝モデルを検証する

科学分野:

• 整形外科と生体力学
• 計算モデリング
• 医療機器の開発

背景:

• 整形外科における計算モデルはモデリング決定に敏感ですが,入力データの影響はしばしば見過ごされます.
• 膝のモデルを正確に校正するには in vivo (生体) のデータが必要で,これを非侵襲的に取得することは困難です.
• パーソナライズされたモデリングとデジタルツインは,対象に固有の計算モデルを検証する必要があります.

研究 の 目的:

• in vivo測定で校正された被験者特有の計算式膝モデルが,in vitro (制御された環境) 測定で校正されたものと同等の精度を達成することを実証する.
• 生きている膝の 対象特有の計算モデルの開発を支援する.

主な方法:

• 2つの死体の膝のサンプルをCTと表面スキャンで画像化しました.
• 膝の軟弱度測定は,従来のKLA装置とロボット膝シミュレータ (RKS) を使用して行われました.
• 計算モデルは,KLAまたはRKSの緩解データを使用して校正され,その性能はシミュレートされた活動で比較されました.

主要な成果:

• in vivoのKLAデータで校正されたモデルは,in vitroのRKSデータで校正されたモデルと比較可能な性能を示した.
• 前後緩解の予測差は2.5mm未満で,ピボットシフトシミュレーションの差は2. 6°未満でした.
• 予期された帯負荷と校正された材料の性質の違いが観察され,校正に帯負荷を組み込む必要性を示した.

結論:

• 現在の in vivo 膝の軟弱度測定方法は,in vitro テクニックと同等の精度で計算モデルを校正するのに十分です.
• 描写されたワークフローは,生きた膝の対象特有のモデリングの基礎を形成します.
• 公開されているデータとツールは,この分野でのさらなる研究を支援します.