限CTスキャンカバレッジの影響を、バイオフィデリック横転倒FEモデルを用いた自動ワークフローで調査する

科学分野:

• 生体力学
• 医用画像処理
• 計算モデリング

背景:

• 有限要素（FE）モデルは、横転倒中の股部骨折リスクを予測するためにますます使用されている。
• 限定されたコンピューテッドトモグラフィー（CT）スキャンカバレッジは、これらのFEモデルの精度に影響を与える可能性がある。
• 自動ワークフローの開発は、効率的なin-silicoトライアルに不可欠である。

研究 の 目的:

• 自動ワークフローを用いたFEモデル生成によるin-silicoトライアルのための実験セットアップを適合させること。
• 股部骨折予測のためのFEモデル精度に対する限定CTスキャンカバレッジの影響を特徴づけること。
• 開発された自動化手法を実験結果に対して検証すること。

主な方法:

• 大腿骨の長さを変更し、ずれを調整し、変形したテンプレート骨盤を使用することにより、限定されたCTスキャンカバレッジをシミュレートする横転倒のFEモデルを構築するための自動ワークフローを作成した。
• 衝撃力誤差（E_BL）は、FE結果と実験データを比較することによって計算された。
• 衝撃力（E_I）、大腿骨力（E_F）、および脆弱性比（E_FRI, E_FRF）の誤差は、結果をスキャンエラーのないモデルと比較することによって定量化された。

主要な成果:

• ベースラインFEシミュレーションは、実験結果と良好な一致を示した（E_BL: μ = -0.007 kN, σ = 0.409 kN）。
• シミュレートされた限定CTスキャンカバレッジは、衝撃力と大腿骨力（E_I, E_F）および脆弱性比（E_FRI, E_FRF）に小さな誤差をもたらした。
• 骨盤テンプレートの変動は、出力測定値の分散のかなりの部分を説明した（R²値は0.876から0.901の範囲）。

結論:

• 自動化されたFEモデリングワークフローは堅牢であり、典型的な臨床CTスキャンカバレッジに適している。
• この方法論は、多様な患者集団における股部骨折リスクを調査するために信頼できる使用ができる。
• 将来の研究では、脆弱性骨折予測のために、このワークフローを活用してより大規模な臨床コホートを分析する必要がある。