El desarrollo de modelos computacionales basados CT de fémures pediátricos / Developing CT based computational models of pediatric femurs

#pediatric femurs #fémures pediátricos

Fuente
Este artículo es originalmente publicado en:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25895643
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021929015001992
De:
Li X1, Viceconti M2, Cohen MC3, Reilly GC4, Carré MJ5, Offiah AC6.
J Biomech. 2015 Apr 10. pii: S0021-9290(15)00199-2. doi: 10.1016/j.jbiomech.2015.03.027. [Epub ahead of print]
Todos los derechos reservados para:
Copyright © 2015 The Authors. Published by Elsevier Ltd.. All rights reserved.

Abstract

The mechanisms of fracture in infants and toddlers are not well understood. There have been very few studies on the mechanical properties of pediatric bones and their responses under fracture loading. A better understanding of fracture mechanisms in children will help elucidate both accidental and non-accidental injuries, as well as bone fragility diseases. The aim of this study is to develop in silico femoral models from CT scans to provide detailed quantitative information regarding the geometry and mechanical response of the femur, with the long term potential of investigating injury mechanisms. Fifteen anonymized QCT scans (aged 0-3 years) were collected and used to create personalized computational models of femurs. The elastic modulus of femur was illustrated at various ages. The models were also subjected to a series of four point bending simulations taking into account a range of loads perpendicular to the femoral shaft. The results showed that mid-shaft cross-section at birth appeared circular, but the diameter in the anteroposterior axis gradually increased with age. The density, and by implication modulus of elasticity at the mid-shaft became more differentiated with growth. Pediatric cortical bone with density close to the peak values found in adults was attained a few weeks after birth. The method is able to capture quantitative variations in geometries, material properties and mechanical responses, and has confirmed the rapid development of bone during the first few years of life using in silico models.

Resumen

Los mecanismos de la fractura de en los lactantes y niños pequeños no se comprenden bien. Hay han sido muy pocos estudios sobre las propiedades mecánicas de los huesos pediátricos y sus respuestas formuladas en virtud de carga fractura. Una mejor comprensión de mecanismos de fractura en los niños será ayudar a dilucidar lesiones ambos accidentales y no-accidentales, como así también enfermedades por fragilidad hueso. El objetivo de este estudio es desarrollar en los modelos de femorales silico a partir de las tomografías computarizadas para proporcionar información cuantitativa detallada con respecto a la geometría y respuesta mecánica de el fémur, con el potencial a largo plazo de investigar mecanismos de lesión. Quince escaneos QCT anonimizados (de edades comprendidas desde 0 hasta 3 años) se recogieron y se utilizan para crear modelos computacionales personalizadas de fémures. El módulo elástico de fémur fue ilustrado en las varias las edades. Los modelos también fueron sometidos a una serie de cuatro de punto de de flexión simulaciones que toman en cuenta una gama de cargas perpendicular a la eje de femoral. Los resultados mostraron que-sección transversal mediados-eje de en el nacimiento apareció circular, pero el diámetro en los eje anteroposterior aumentaron gradualmente con la edad. La densidad de, y por implicación módulo de elasticidad a la mediados-eje de se convirtieron en más diferenciado con el crecimiento. Hueso cortical Pediátrica con la densidad de cerca de los valores de pico que se encuentran en los adultos se alcanzó unas pocas semana después del nacimiento. El método es capaz de capturar variaciones cuantitativas en geometrías, propiedades del material y respuestas mecánicas, y ha confirmado el rápido desarrollo de hueso durante los primera pocos año de la vida utilizando en los modelos de silico.

Copyright © 2015 The Authors. Published by Elsevier Ltd.. All rights reserved.

KEYWORDS:

Bone development; Bone mechanical properties; Finite element models; Pediatric long bone

PMID:

 

25895643

 

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