基于数字体积相关验证人类转移性椎骨的均质有限元模型
计算工程、金融与科学
2024-02-16 v1
摘要
椎间质脆性骨折的发病率因存在原发病理如转移性病变而增加。计算工具可支持骨折预测，从而决定最佳医疗治疗方案。然而，仍需进行验证才能将这些工具用于临床实践。为此目的，本研究针对健康和转移性椎骨生成了来自微 CT 图像的单椎体subject-specific homogenized 有限元模型，并对其进行实验数据验证。更具体地言，脊柱段在压缩下进行测试，并使用微 CT 成像。可以使用数字体积相关全场技术从每个椎体中提取位移场。因此，可以从微 CT 图像中为每个椎体构建均质有限元模型，应用与实验端板位移一致的边界条件。最终将数值和实验位移和应变场进行比较。此外，还将了基于微 CT 的均质模型结果与基于临床 CT 的模型结果进行了比较。发现实验和计算位移场之间一致性良好，适用于健康和转移性椎骨。微 CT 基于模型与临床 CT 基于模型的结果之间的比较显示出强相关性。此外，这些模型能够定性地识别实验显示的最高应变浓度区域。总之，实验全场技术与中尺度建模的结合为骨折风险预测器的验证提供了有前景的管道，尽管在两个领域都需要进一步的改进，以更好地定量分析椎体的后屈服行为。
引用
@article{arxiv.2402.09828,
title = {Validation of homogenized finite element models of human metastatic vertebrae using digital volume correlation},
author = {Chiara Garavelli and Alessandra Aldieri and Marco Palanca and Enrico Dall'Ara and Marco Viceconti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.09828},
year = {2024}
}