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Enregistrement W2467846191

Tibiofemoral surface modeling for joint mechanics analysis

2013· article· en· W2467846191 sur OpenAlexaffvenue
Andrea Carolina Agudelo

Notice bibliographique

RevueJournal of undergraduate research in Alberta · 2013
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueTotal Knee Arthroplasty Outcomes
Établissements canadiensUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSmoothingGridSurface (topology)CurvatureJoint (building)Thin plate splineSpline (mechanical)ComputationMathematicsGeometryAlgorithmComputer scienceStructural engineeringEngineeringStatisticsSpline interpolation
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

INTRODUCTION Small changes in knee joint mechanics are hypothesized to be a contributing factor in the initiation and progression of osteoarthritis. Our lab will analyse parameters of joint contact mechanics based on the relative position and separation of articulating surfaces (e.g., proximity distance). This summer research project aimed to optimize an existing Thin Plate Spline (TPS) mathematical surface modeling routine [1] for human bone surfaces. These modifications were necessary to accommodate differences in surface digitization methods, scan resolution, desired surface model grid resolution, and to model the highly curved femoral surface. There were three main research objectives: (1) determine the number of sample points needed to ensure a dense and continuous grid without holes, (2) determine a method to model curvatures greater than 75 o , and (3) determine the degree of surface smoothing. METHODS To answer the first question, the number of surface points (SP) and grid cutting distance (CD) were systematically increased from 5000-9000 and 1.5-2.0, respectively. Fast computation times and a continuous spline grid (i.e., no holes) were the criteria used to determine appropriate SP and CD optimisation parameters. Two approaches that sectioned the femoral surface into 3 components were evaluated. Sectioning the femur was done in an effort to circumvent the curvature errors that occurred when modeling the femoral surface (Figure 1.a.). Each method rotated the anterior and posterior data tangentially to the xy-plane, which reduces spline fitting errors. The most important criteria for selecting the final approach was to keep the seams of the three femoral TPS sections away from the main distal contact area. Lastly, the amount of tibial smoothing was evaluated over a range smoothing factors (λ=0.2-2.2), and the resulting surfaces compared to completely interpolated and noisy (1mm random noise) surfaces . RESULTS Acceptable grid continuity and computation time (~1.7mins) were found at 5000 SP and 1.5mm CD for the tibial surface. Both 5000 SP with 1.8mmCD and 7000 SP with 2.0mm CD gave a continuous femoral spline grid, but resulted in longer computation times. At 9000SP, the spline grid was always continuous at the cost of greater computation time (10 minutes+ at all CD values), but curvature errors remained. Sectioning the femoral surface (anterior, posterior and distal) eliminated these curvature errors (Figure 1.b). However when tibiofemoral proximity was calculated, significant errors occurred at the two seams of the surfaces. Figure 1. Sample size of 5000pts and 2.0mm CD a) Original TPS fit b) TPS fit with 3 surface sections. Based on the sensitivity analysis of λ values, λ=0.3 was chosen to test whether this resulted in a sufficient amount of tibial surface smoothing. The chosen smoothing was very close to the interpolated surface, but did not smooth out the added noise sufficiently. DISCUSSION AND CONCLUSION Appropriate SP and CD values were determined for tibiofemoral surfaces, and by sectioning the femoral surface into 3 components reduced spline fit artefact at the highly curved anterior and posterior femoral regions. A sectioned femoral surface improved the TPS geometric fit, but errors persisted when tibiofemoral proximity was mapped. The section methods developed here therefore require further refinement for proximity distance mapping. Lastly, more smoothing is likely required for tibial surfaces. This work is an important first step towards optimizing tibiofemoral surface modeling used in joint contact mechanics. REFERENCES 1. Boyd, SK, et al. J Biomech Eng 121 : 525-532, 1999.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,022
Score d'incertitude au seuil0,072

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0220,007

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.

Tête enseignante Opus0,105
Tête enseignante GPT0,375
Écart entre enseignants0,271 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2013
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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