A biomechanical investigation of the surface stress of a synthetic femur using infrared thermography validated by strain gauge measurements
Notice bibliographique
Résumé
As the North American population ages, there will be a massive increase in musculoskeletal impairments because these problems are most common in the elderly. A very common condition is osteoporosis, which can result in fractures. Therefore, the need for improved orthopaedic fracture repair implants is vital. Currently, the two main approaches in studying orthopaedic implants are strain gauge measurements and finite element modelling. This study introduces and validates a relatively new, non-destructive approach in analysing stress patterns in a biomechanics application. Lock-in infrared (IR) thermography calibrated with strain gauges was used to investigate the stress and strain patterns of a synthetic femur under dynamic loading. The femur was instrumented with strain gauges and tested using axial average forces of 1500N, 1800N, and 2100N at an adduction angle of 7 degrees to simulate the single-legged stance phase of walking. Three dimensional surface stress maps were obtained using an IR thermography versus strain gauge data with a Pearson correlation of R² = 0.99 and a slope ranging from 0.99 to 1.08, based on thermoelastic coefficient (Km) ranging from 1.067 x 10⁻⁵/MPa to 1.16 x 10⁻⁵/MPa, for the line of best fit. IR thermography detected bone peak stresses on the superior-posterior side of the femoral neck of 91.2MPa (at 1500 N), 96.0Mpa (at 1800 N), and 103.5MPa (at 2100 N). There was strong correlation between IR measured stresses and force along the anterior (R² = 0.87 to 0.99), posterior (R² = 0.81 to 0.99) and lateral (R² = 0.89 to 0.99) surface. This is the first study to provide an experimentally validated three dimensional stress map of a synthetic femur using IR thermography.
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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 | 0,001 | 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) | 0,001 | 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 ».