EFFECTS OF BICYCLING ON THE KNEE: A COMPUTATIONAL STUDY
Notice bibliographique
Résumé
Knee osteoarthritis (OA) is a global problem that causes joint pain and decreased mobility and quality of life. Knee OA costs the Canadian economy billions of dollars. Cartilage and bone are both implicated in knee OA pathogenesis. Obesity is a major risk factor for knee OA. Physical activity decreases pain and improves quality of life in those with knee OA. Nonetheless, we have limited biomechanical evidence to create concrete recommendations for prescription of aerobic exercise that improves clinical outcomes without exacerbating pain or worsening joint structures in knee OA. We have a limited understanding of how cartilage of the OA knee responds to physical activity, and the role of bone shape on the response. This thesis fills four identified gaps in the literature. First, Chapter 2 used a fully-crossed random assignment study design where 40 healthy participants completed 18 bicycling positions to define novel equations for setting bicycle saddle position based on minimum or maximum knee flexion angle. This work is important because the current gold-standard of setting bicycle saddle position for mitigating injury focuses on a desired knee flexion angle; yet no easy methods exist. Second, Chapter 3 used the same dataset to identify how joint kinematics affect tibiofemoral and patellofemoral joint forces during bicycling. This work showed joint forces are least sensitive to the gold standard bicycle-fit parameter, minimum knee flexion angle; instead, minimum hip flexion angle was the most important. Third, Chapter 4 describes and validates a multi-stage convolutional neural network framework for efficiently segmenting cartilage and bone from magnetic resonance imaging data. The algorithm produced state-of-the-art predictions on the commonly tested Osteoarthritis Initiative dataset in an average of 1.5 mins per knee. These methods will be crucial for improving experimental and epidemiologic studies of cartilage and bone. Fourth, Chapter 5 combines statistical shape models of the tibia and femur, joint forces estimated at the knee, and statistical parametric mapping to explore continuously over the cartilage surface how cartilage deforms after walking and bicycling. This study showed for the first time that the acute response of cartilage in women with symptomatic knee OA is dependent on bone shape and knee joint forces. The bicycle-fit related studies provide the first comprehensive insights into how lower limb joint kinematics affect knee joint forces and provide novel equations to use this knowledge to easily set bicycle saddle position in the clinic, bicycle shop, or at home. The image analysis chapter describes an image segmentation framework that excels when applied to the knee. The final chapter integrates biomechanical measures with statistical shape models using custom data processing pipelines that yielded new insights and that hold great potential for evoking novel and specific findings about knee OA pathophysiology at the intersection of bone, cartilage, and mechanics.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 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 ».