评估输入受限条件下膝关节接触力学的深度替代模型
定量方法
2026-04-03 v1
摘要
背景与目标：准确地对膝关节接触力学进行替代建模对于重建应力分布和识别风险相关区域至关重要，但在实际相关的输入受限条件下，不同建模范式的相对适合性尚不明确。方法：9 名男子足球运动员进行 90{\deg} 变向试验。以主体特定的关节姿态和受力为驱动，进行有限元仿真。将仿真结果转换为图结构样本。比较代表局部扩散、历史-上下文增强、层次多尺度建模、显式全局相互作用和局部-全局混合化的五种替代模型架构，使用三层交叉-主体验证，在完全输入、姿态受损输入、受力受损输入和最小输入条件下进行评估。用全场误差、高应力误差、高风险区域重叠和热点局化指标评估性能。结果：在完全输入条件下，混合模型实现了最佳整体性能，并在姿态和受力受损条件下保持最佳鲁棒性。在最小输入条件下，没有单一模型在所有指标上均占优势：历史-上下文模型产生较低的整体和高应力误差，混合模型更好地保留了高风险区域重建，层次模型在热点局化方面具有优势。结论：评估膝关节接触力学的替代模型应从理想输入下的精度比较转向在现实输入约束下保留风险相关信息的综合评估。尽管局部-全局混合模型在鲁棒性方面表现最佳，但在最小输入条件下的最优模型仍取决于具体任务。
引用
@article{arxiv.2604.01990,
title = {Evaluating Deep Surrogate Models for Knee Joint Contact Mechanics Under Input-Limited Conditions},
author = {Zhengye Pan and Jianwei Zuo and Jiajia Luo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.01990},
year = {2026}
}