Pore-scale analysis of Newtonian flow in the explicit geometry of vertebral trabecular bones using lattice Boltzmann simulation
Notice bibliographique
Résumé
The geometric and transport properties of trabecular bone are of particular interest for medical engineers active in orthopaedic applications and more specifically in hard tissue implantations. This article resorts to computational methods to provide some understanding of the geometric and transport properties of vertebral trabecular bone. A fuzzy distance transform algorithm was used for geometric analysis on the pore scale, and a lattice Boltzmann method (LBM) for the simulation of flow on the same scale. The transport properties of bone including the pressure drop, elongation, and shear component of dissipated energy, and the tortuosity of the bone geometry were extracted from the results of the LBM flow simulations. Whenever suitable, dimensionless numbers were used for the analysis of the data. The average pore size and distribution of the bone were found to be 746 microm and between 75 and 2940 microm, respectively. The permeability of the flow in the cavities of the specific bone sample was found to be 5.05 x 10(-8) m2 for the superior-inferior direction which was by a factor of 1.5-1.7 higher than the permeability in the other two anatomical directions (anterior-posterior). These findings are consistent with experimental results found 3 years prior independently. Tortuosity values approached 1.05 for the superior-inferior direction, and 1.13 and 1.11 for the other two perpendicular directions. The low tortuosities result mainly from the large bone porosity of 0.92. The flow on the pore scale seems to be shear dominated but 30 per cent of the energy dissipation was because of elongational effects. The converging and diverging geometry of the bone explains the significant elongation and deformation of the fluid elements. The transition from creeping flow (the Darcy regime), which is of interest to vertebral augmentation and this study, to the laminar region with significant inertia effects took place at a Reynolds number of about 1-10, as usual for porous media. Finally, the authors wish to advise the readers on the significant computational requirements to be allocated to such a virtual test bench.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».