QCT-FE modeling of the proximal tibia: Effect of mapping strategy on convergence time and model accuracy
Notice bibliographique
Résumé
Quantitative computed tomography (QCT) based finite element (FE) modeling, referred to as QCT-FE, has seen rapid growth and application for modeling bone mechanics. With this approach, varying bone material properties are set via experimentally-derived density-modulus equations. One challenge though associated with QCT-FE is to identify the appropriate mapping strategy for assigning elastic moduli to elements. The goal of this study was to evaluate different QCT-FE mapping strategies to identify the optimum approach with fastest convergence rate and highest accuracy. Four proximal tibial medial compartments were imaged using QCT and experimentally tested to characterize proximal tibial subchondral bone stiffness at four surface points, resulting in a total of 16 indentation measures. Three material mapping methods were analyzed: (1) constant-E where an average elastic modulus was assigned to each element; (2) node-based where the material properties were first mapped on nodes then interpolated to Gaussian integration points; and (3) element-based in which the material properties were directly assigned to Gaussian integration points. Different element sizes were assessed with edge-lengths ranging from 0.9 to 3 mm. Results indicated that all converged models showed similar coefficient-of-determination (R2) and normalized root-mean-square errors (RMSE%). Though, the constant-E and node-based methods converged with the element edge-length of 1.5 mm (prediction error of 4.8% and 2.5%, respectively) whereas the element-based method converged with a larger element having an edge-length 2.5 mm (error = 4.9%). In conclusion, the element-based method, with a larger element size, resulted in similar predictive accuracy, faster convergence and shorter run-times relative to the constant-E and node-based approaches. As such, we recommend the element-based method for future subject-specific QCT-FE modeling.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».