换一批基于临床CT数字体相关和有限元分析的股骨内部变形场研究
Internal deformation field of femur based on clinical CT digital volume correlation and finite element analysis
摘要目的 验证基于临床CT的数字体相关(digital volume correlation,DVC)方法在测量股骨内部变形场时的准确性,并通过DVC进一步测量股骨在跌倒情况下的内部变形,验证基于临床CT的有限元分析方法(finite element analysis,FEA)在计算股骨内部变形场的准确性.方法 使用猪股骨,模拟侧向跌倒姿态,进行分步力学加载实验,同步进行多次CT成像.通过重复扫描和虚拟位移验证DVC方法的准确性.DVC以子体积作为配准两组图像的研究对象,分别设置8、12、16 和20 mm的子体积进行测试.量化误差指标包括位移系统误差-平均值(mean)、位移随机误差-标准差(standard deviation,SD)、应变准确度-平均绝对误差(mean absolute error,MAER)和应变精确度-标准差误差(standard deviation of the error,SDER).基于CT图像建立股骨有限元模型,模拟实验条件,计算股骨内部位移,与DVC测量的内部变形场对比验证.结果 基于临床CT的DVC方法重复扫描位移偏差小于 0.013 mm,MAER和SDER均小于200 με;虚拟位移偏差小于0.098 mm,MAER为1093～1687 με,SDER为604～1267 με,远小于骨组织屈服应变.FEA计算的位移和DVC测量的位移之间具有较强的相关性(R2≥0.76,P＜0.05).结论 基于临床CT的DVC方法可以准确测量股骨内部变形场,并且基于临床CT的有限元模型可以准确计算股骨内部变形场.
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关键词
CT图像有限元分析数字体相关骨质疏松股骨骨折CT imagingfinite element analysisdigital volume correlationosteoporosisfemoral fracture
分类号
R318.01（医用一般科学）
栏目名称
DOI
10.3969/j.issn.1002-3208.2024.01.002
发布时间
2024-03-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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