On the Modeling of an Intervertebral Disc Using a Novel Large Deformation Multi-Shell Approach
Notice bibliographique
Résumé
The objective of this study is to develop an analytical model to predict the stresses and displacements in the lamellae of the intervertebral disc subjected to a compressive force. This is achieved by developing a model based on membrane theory combined to large deformation multishell structural behavior. Equations for longitudinal and circumferential stresses are formulated for each lamella of the anulus fibrosus. Multilamellae interaction is a statically indeterminate problem, which requires equations of compatibility of the displacements of adjacent lamellae to be resolved. The large deformation inherent to soft tissue is considered and the solution is obtained using an iterative process. Elastic interactions with a large deformation is a novelty in analytical modeling of soft tissues. This provides model realism and offers the possibility for new and in-depth investigations. Results are given for longitudinal and circumferential stresses and displacements as well as contact pressures for every lamella of the anulus fibrosus. The analytical results are compared to those of two finite element models. The results suggest that the most highly stressed zone is located on the innermost lamella. Stresses decrease through disc thickness and are at a maximum at the innermost lamella. Circumferential stress is predominant and the difference is less than 5% at any point of the anulus fibrosus when the analytical model is compared to the finite element model using coupled degrees of freedom at the lamellae interface. When compared to the finite element model using contact elements, the difference is below 11%. Contact pressures from the inside to the outside of the anulus fibrosus are shown to decrease nonlinearly. The model presented in this study has demonstrated that it is possible to analytically simulate the complex mechanical behavior of a multishell intervertebral disc subjected to compression, provided some simplifications. Further improvements are suggested to increase model realism and recommendations are given for future experimentation necessary to support both the analytical and numerical models.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».