使用统计形状模型来估计膝盖的地标来对准大腿骨对于大腿骨有限元素模型
Florieke Eggermont1, Ellis Mathijssen1, Max Bakker1
1Orthopaedic Research Lab, Department of Orthopedics, Radboud University Medical Center, P.O. Box 9101, 6500 HB Nijmegen, the Netherlands.
Computer methods and programs in biomedicine
|July 18, 2024
概括
统计形状模型 (SSM) 可以为有限元素 (FE) 模型重建膝盖解剖,使不完整的股骨扫描能够准确计算骨强度 (BOS) 评分,并改善骨折风险评估.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 医疗成像医学成像
- 骨科生物力学 骨科生物力学
背景情况:
- 基于CT的有限元素 (FE) 工具BOne Strength (BOS) 评分,评估患有大腿骨转移的患者骨折风险.
- 准确的BOS得分计算传统上需要完整的股骨扫描,包括膝关节中心 (KJC) 和骨中心 (CoCs).
- 不完整的股骨扫描阻止了BOS得分的计算,限制了某些患者群体的骨折风险评估.
研究的目的:
- 评估使用统计形状模型 (SSM) 来在FE模型中重建偏远的股骨,切除了膝盖解剖.
- 为了确定基于SSM的重建使用不同的近端股骨分数对KJC和CoC位置的影响.
- 评估这些解剖学变异对计算的BOS分数准确性的影响.
主要方法:
- 从QCT扫描中生成了117个近端大腿骨的患者特有的FE模型.
- 使用KJC,CoC和大腿骨头中心对准FE模型.
- 股骨被人为缩短 (30%,50%,70%),并且开发的SSM重建了远端股骨. 对于每个分数,KJC,CoC差异和BOS得分都被计算出来.
主要成果:
- 虽然原始和SSM重建模型之间的KJC和CoC位置的个体差异可能很大,但对BOS分数的影响很小.
- 通过SSM重建的BOS得分与原来的BOS得分有很高的相关性.
- 该研究发现,基于SSM的对齐,尽管有解剖学变异,但产生了相对准确的BOS分数.
结论:
- 使用SSM调整腿部的FE模型与被移除的膝盖解剖学,即使在不完整的扫描中,也可以计算BOS得分.
- 这种方法可以适应膝盖解剖学的不同估计,同时保持BOS得分的相对准确性.
- 这种方法提高了FE分析在骨折风险评估中的适用性,在没有完整的股骨成像数据的情况下.
