Explicit Finite Element Models Accurately Predict Subject-Specific and Velocity-Dependent Kinetics of Sideways Fall Impact
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT The majority of hip fractures in the elderly are the result of a fall from standing or from a lower height. Current injury models focus mostly on femur strength while neglecting subject-specific loading. This article presents an injury modeling strategy for hip fractures related to sideways falls that takes subject-specific impact loading into account. Finite element models (FEMs) of the human body were used to predict the experienced load and the femoral strength in a single model. We validated these models for their predicted peak force, effective pelvic stiffness, and fracture status against matching ex vivo sideways fall impacts (n = 11) with a trochanter velocity of 3.1 m/s. Furthermore, they were compared to sideways impacts of volunteers with lower impact velocities that were previously conducted by other groups. Good agreement was found between the ex vivo experiments and the FEMs with respect to peak force (root mean square error [RMSE] = 10.7%, R2 = 0.85) and effective pelvic stiffness (R2 = 0.92, RMSE = 12.9%). The FEMs were predictive of the fracture status for 10 out of 11 specimens. Compared to the volunteer experiments from low height, the FEMs overestimated the peak force by 25% for low BMI subjects and 8% for high BMI subjects. The effective pelvic stiffness values that were derived from the FEMs were comparable to those derived from impacts with volunteers. The force attenuation from the impact surface to the femur ranged between 27% and 54% and was highly dependent on soft tissue thickness (R2 = 0.86). The energy balance in the FEMS showed that at the time of peak force 79% to 93% of the total energy is either kinetic or was transformed to soft tissue deformation. The presented FEMs allow for direct discrimination between fracture and nonfracture outcome for sideways falls and bridge the gap between impact testing with volunteers and impact conditions representative of real life falls. © 2019 American Society for Bone and Mineral Research.
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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 | 0,002 |
| 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 | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».