亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整的填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

An Automated and Robust Tool for Musculoskeletal and Finite Element Modeling of the Knee Joint

胫骨 髌骨 膝关节 有限元法 生物力学 股骨 生物医学工程 运动学 磁共振成像 软骨 计算机科学 结构工程 解剖 口腔正畸科 材料科学 医学 工程类 物理 放射科 外科 经典力学
作者
Amir Esrafilian,Shekhar S. Chandra,Anthony A. Gatti,Mikko J. Nissi,Anne‐Mari Mustonen,Laura Säïsänen,Jusa Reijonen,Petteri Nieminen,Petro Julkunen,Juha Töyräs,David J. Saxby,David G. Lloyd,Rami K. Korhonen
标识
DOI:10.1101/2023.10.14.562320
摘要

Abstract Objective To develop and assess an automatic and robust knee musculoskeletal finite element (MSK-FE) modeling pipeline. Methods Magnetic resonance images (MRI) were used to train nnU-Net networks for auto-segmentation of knee bones (femur, tibia, patella, and fibula), cartilages (femur, tibia, and patella), menisci, and major knee ligaments. Two different MRI sequences were used to broaden applicability. Next, we created MSK-FE models of an unseen dataset using two MSK-FE modeling pipelines: template-based and auto-meshing. MSK models had personalized knee geometries with multi-degree-of-freedom elastic foundation contacts. FE models used fibril-reinforced poroviscoelastic swelling material models for cartilages and menisci. Results Volumes of knee bones, cartilages, and menisci did not significantly differ ( p >0.05) across MRI sequences. MSK models estimated secondary knee kinematics during passive knee flexion tests consistent with in vivo and simulation-based values from the literature. Between the template-based and auto-meshing FE models, estimated cartilage mechanics often differed significantly ( p <0.05), though differences were <15% (considering peaks during walking), i.e., <1.5 MPa for maximum principal stress, <1 percentage point for collagen fibril strain, and <3 percentage points for maximum shear strain. Conclusion The template-based modeling provided a more rapid and robust tool than the auto-meshing approach, while the estimated knee biomechanics were comparable. Nonetheless, the auto-meshing approach might provide more accurate estimates in subjects with distinct knee irregularities, e.g., cartilage lesions. Significance The MSK-FE modeling tool provides a rapid, easy-to-use, and robust approach to investigating task- and person-specific mechanical responses of the knee cartilage and menisci, holding significant promise, e.g., in personalized rehabilitation planning.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Hayat发布了新的文献求助20
3秒前
b_完成签到,获得积分10
4秒前
40秒前
采薇发布了新的文献求助10
44秒前
魏修农完成签到 ,获得积分0
46秒前
科研通AI2S应助蛙蛙的呱呱采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
jimmy_bytheway完成签到,获得积分0
1分钟前
前寒武完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
额狐狸发布了新的文献求助30
3分钟前
3分钟前
颜路完成签到,获得积分10
3分钟前
pluto应助额狐狸采纳,获得10
3分钟前
科研通AI2S应助额狐狸采纳,获得10
3分钟前
chenting完成签到 ,获得积分10
4分钟前
lynn_zhang完成签到,获得积分10
4分钟前
科研通AI2S应助阿嘉采纳,获得10
5分钟前
5分钟前
彭于晏应助白华苍松采纳,获得10
5分钟前
成就丸子发布了新的文献求助10
5分钟前
张可完成签到 ,获得积分10
5分钟前
隔壁的镇长完成签到,获得积分10
5分钟前
5分钟前
优美的小熊猫完成签到,获得积分10
5分钟前
5分钟前
bkagyin应助火焰向上采纳,获得10
5分钟前
6分钟前
火焰向上发布了新的文献求助10
6分钟前
6分钟前
Rain完成签到,获得积分10
6分钟前
思源应助科研通管家采纳,获得10
6分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
6分钟前
王浩伟完成签到 ,获得积分10
7分钟前
FashionBoy应助采薇采纳,获得10
7分钟前
奋斗灵波完成签到,获得积分10
7分钟前
情怀应助奋斗灵波采纳,获得10
8分钟前
8分钟前
采薇发布了新的文献求助10
8分钟前
完美世界应助采薇采纳,获得10
8分钟前
高分求助中
The late Devonian Standard Conodont Zonation 2000
The Lali Section: An Excellent Reference Section for Upper - Devonian in South China 1500
Nickel superalloy market size, share, growth, trends, and forecast 2023-2030 1000
Smart but Scattered: The Revolutionary Executive Skills Approach to Helping Kids Reach Their Potential (第二版) 1000
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 800
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 800
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3244737
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2888396
关于积分的说明 8252831
捐赠科研通 2556854
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1385423
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 650157
邀请新用户注册赠送积分活动 626269