Implication of region-dependent material properties of articular cartilage in the contact mechanics of porcine knee joint
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: The site-specific tissue properties of knee cartilage may play an essential role in knee joint mechanical function, and mitigate joint injury and cartilage degeneration. The present study aimed to determine the significance of tissue inhomogeneity in knee joint contact mechanics using a porcine model. METHODS: Finite element models were developed for a porcine knee with intact and total meniscectomy conditions to simulate whole-joint compression-relaxation tests under a 1.2-mm ramp-compression at 0.01, 0.1, or 1 mm/s. Two reference benchmarks were introduced for the implementation of poromechanical material properties of fibril-reinforced cartilage: Benchmark II consisted of 17 sets of cartilage properties, each for a region in the knee, representing site-specific inhomogeneity averaged from cartilage indentation maps of 14 porcine knees. Benchmark I was comprised of a single set of properties by taking the average properties of 17 regions in Benchmark II, assuming tissue homogeneity. To validate the modeling method, the reference benchmarks were used to produce results against whole-joint compression test data. RESULTS: Both benchmarks were able to approximate experimental force-compression data obtained from the same knee with intact menisci and total meniscectomy, provided that the average properties from 14 knees were appropriately scaled to account for individual joint differences. Noticeable differences in stress and pressure distributions were observed between the benchmarks. For instance, benchmark I generated higher peak contact and fluid pressures in the medial tibial cartilage, but benchmark II produced the higher ones in the lateral tibial cartilage. The load sharing asymmetry between the lateral and medial compartments was reduced in benchmark II which was more pronounced for higher compression rates. On the other hand, benchmark II produced a more uniform stress distribution or lower maxima. Meniscectomy caused a slight shift of the contact centers in the tibial plateaus as compared to the intact joint. CONCLUSION: The modeling results demonstrated substantial differences in loading distributions in the joint between the homogeneous and nonhomogeneous models represented by the two benchmarks, indicating the role of tissue inhomogeneity in the joint contact mechanics. Region-dependent tissue properties may need to be implemented in joint mechanical modeling to evaluate the site of cartilage prone to injury or degeneration.
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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 | 0,000 | 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 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 ».