基于体内测量的特定主体膝关节模型验证

校准实验数据对于开发面向特定主体的数字孪生模型至关重要。然而，迄今为止，特定主体模型主要基于尸体测试，由于直到最近才能够获得用于校准的体内数据。为支持我们整体目标构建活体膝关节的特定主体模型，我们旨在显示使用体内测量校准的特定主体计算模型，其准确性相当于使用体外测量构建的模型。两个膝关节标本使用结合计算机断层扫描（CT）和表面扫描进行成像。使用用于活体膝关节的定制装置对膝关节松弛度进行测量，并从机器人膝关节模拟器中获得测量。使用 CT 几何和表面扫描构建膝关节模型，然后使用机器人膝关节模拟器或膝关节松弛装置获得的松弛数据进行校准。通过模拟被动屈曲、膝关节松弛和临床相关的侧位位移来比较模型性能。性能相似，模拟的前后松弛测试差异小于 2.5 mm。此外，侧位位移的预测结果相似，旋转和平移差异分别小于 3 度或 3 mm。仍然，预测的 ligament load 和校准材料性能参数之间存在差异，这凸显了将 ligament load 纳入校准过程的必要性。总体而言，结果表明，当前用于体内测量膝关节松弛的方法足以校准相当于现有体外技术的模型，描述的工作流程可能为建模活体膝关节提供了基础。该模型、数据和代码均公开可用。