开发一种新的软组织测量装置,用于在定制CPAP口罩评估中个性化有限元素建模
Erica Martelly1, Summer Lee2, Kristina Martinez2
1Department of Mechanical Engineering, Carnegie Mellon University, 5000 Forbes Avenue, Pittsburgh, PA, 15213, USA. emartell@andrew.cmu.edu.
Annals of biomedical engineering
|July 8, 2024
概括
一个新的,价格实惠的设备测量了面部软组织的弹性,使得个性化的有限元素 (FE) 模型能够更好地适应和评估气道持续正压 (CPAP) 面具.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 医疗器械开发 医疗器械开发
- 有限元分析 有限元分析
背景情况:
- 对于精确的有限元素 (FE) 模型来说,个别的面部软组织特性至关重要.
- 测量面部软组织弹性的现有方法往往是复杂的,昂贵的,或需要专门的设备.
- 需要标准化,易于使用的工具来量化面部软组织的机械性能.
研究的目的:
- 开发和验证一个简单,廉价的软组织测量 (STM) 入装置.
- 估计面部软组织弹性模块在关键的面部部位.
- 为了能够创建个性化的FE模型用于医疗器械评估,特别是连续正气道压力 (CPAP) 面具.
主要方法:
- 一个新的STM内置装置被设计使用线性执行器,力传感器和可调节的探头.
- 该设备使用弹道凝进行了验证,随后在28名人类受试者身上进行了测试.
- 面部软组织厚度也被测量使用超声波对每个主体.
主要成果:
- 该STM装置成功地收集了所有面部部位的5个面部部位的弹性模量和厚度数据.
- 平均弹性模块在16.20 ± 5.09 kPa (脸) 到64.79 ± 17.12 kPa (脸骨) 之间.
- 与具有任意属性的模型相比,结合测量的组织特性的FE模型在预测CPAP口罩适合性方面表现出更好的准确性.
结论:
- 该STM装置提供了一个实用,经济高效的解决方案,用于估计面部软组织弹性.
- 收集的数据可用于构建个性化的FE模型,以改进定制CPAP口罩设计和分析.
- 这种方法可以更准确地在体内评估与面部软组织相互作用的医疗器械.
