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Enregistrement W2484435683

Feature-Based Bi-Planar RSA for Kinematic Analysis of Total Knee Arthroplasty

2012· article· en· W2484435683 sur OpenAlexaff
Shahram Amiri, Kenard Agbanlog, Carolyn Anglin, Bassam A. Masri, David R. Wilson

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueOrthopaedic implants and arthroplasty
Établissements canadiensUniversity of CalgaryUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésKinematicsFluoroscopyComputer scienceSoftwareSagittal planeArtificial intelligenceRadiographyCADFeature (linguistics)Computer visionMedicineEngineering drawingEngineeringSurgeryRadiologyPhysics
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Introduction The most common method for accurate kinematic analysis of the knee arthroplasty uses bi-planar fluoroscopy and model-based RSA. The main challenge is to have access to reverse-engineered CAD models of the implant components, if not provided by the company, making this method impractical for a clinical study involving many types or sizes of implants. An alternative could be to reconstruct the 3D primitive features of the implant, such as cylindrical pegs, flat surfaces and circular boundaries, based on their 2D projections. This method was applied by Kaptein et al. (2006) for hip implants. However, despite its broad potential, it has not yet been applied for studying TKA kinematics. This study develops a methodology for feature-based RSA of TKA and investigates the range of accuracies in comparison to model-based RSA. Methods Joint-3D software was developed in the MATLAB programming language to segment and fit elementary 2D features such as circles, lines, and ellipses to the edges of the parts on the radiographs (Figure 1). The software has the capability to reconstruct the 3D location and orientation of the components based on their 2D projections. To test the accuracy of the system a standard primary knee replacement system (Zimmer NexGen) was implanted on bone replica models, and positioned at 0° to 120° flexion at 30° intervals, simulating a lunge activity. For each pose, a multi-planar radiography system developed in our lab (Amiri et al., 2011) was used to take a sagittal and a 15° distally rotated radiograph (Figure 2a). Figure 1 shows the features C, L, and E segmented on the tibia and femur. The 3D reconstruction is performed based on a number of functions: Functions ‘ f ’ and ‘g’ reconstruct a 3D point or line based on their 2D projections. Function ‘ h ’ finds the plane containing the 3D circular edge based on its two projection ellipses. Function ‘ i ’ finds the 3D location of a line based on one projection line, and a known 3D vector normal to the solution 3D line. Based on these, the coordinate systems of the components were reconstructed (Figure 2b): Femur_Origin=f(C1A,C1B); Femur_Anteroposterior=g(L1A, L1B); Femur_Proximodistal=g(L2A,L2B); Femur_Mediolateral=i(L,C1A–C1B),{L=L1: if flexion 45°}; E_3D=h(E1A,E1B); Tibia_Origin=f(E1A_Centre,E1B_Centre); Tibia_Anteroposterior=g(L3A,L3B); Tibia_Mediolateral=cross(E_3D, Tibia_Anteroposterior); Tibia_Proximodistal=cross(Tibia_Anteroposterior, Tibia_Mediolateral) To determine the errors, model-based RSA measures were used as the reference using the reverse-engineered models of the components in JointTrack software (University of Florida). Results The overall accuracies in terms of bias (the mean error) and precision (standard deviation of the errors) are shown in Figure 3. The bias was within 0.5–1 mm and 0.9–1.2°, and the calculated precision was in the range of 0.4–0.6 mm and 0.7–1.0°. The overall accuracy was 0.8±0.6 mm and 1±0.7°. Discussion The very good accuracies obtained show the practicality of the methodology. The methodology can be easily worked out for any type of implant based on the primitive geometric features at the bone-implant interface. This method can be extremely useful in a large clinical study by eliminating the need for having the 3D models of many types and sizes of the implant available.

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)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,025

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
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 recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0070,002

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 Opus0,017
Tête enseignante GPT0,271
Écart entre enseignants0,254 · 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'étudeObservationnel
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
Publié2012
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