単純化された境界条件は、遠位半径での皮質と心的負荷共有を変化させます。マルチスケール有限要素分析

高解像度周辺の定量的コンピューター断層撮影（HR-PQCT）由来マイクロフィナイトエレメント（FE）モデリングは、遠位半径微細構造での機械的挙動を評価するために使用されます。ただし、これらの分析は通常、遠位半径の小さなセクションで非生理学的単純化されたプラテン圧縮境界条件をシミュレートします。皮質領域と小柱領域は、遠位半径の機械的挙動に一意に寄与し、さまざまな要因がこれらの領域にはっきりと影響します。標準化されたプラテン圧縮分析からの一般化強度予測は、骨の領域固有の応答を適切にキャプチャしない場合があります。私たちの目標は、標準化されたプラテン圧縮BCシミュレーションと、検証済みのマルチスケールアプローチを使用した生理学的BCシミュレーションの間の皮質と知識のコンパートメント内の負荷共有を比較することでした。HR-PQCTスキャナーを使用して、9つの死体前腕標本から臨床および高解像度の画像を取得しました。生理学的BCをシミュレートするマルチスケールFEモデル、および各試験片に対してプラテン圧縮BCをシミュレートするマイクロFEのみモデルが作成されました。遠位半径の長さに沿った皮質および骨梁荷重（n）は、相関を使用してBC間で比較されました。主要なひずみ分布も定量的に比較されました。Platen-Compression BCシミュレーションからの皮質および骨梁負荷は、生理学的BCシミュレーションと強く相関していました。ただし、皮質負荷の遠位の30％の差は、プラテンBCシミュレーションでは、近位で脳脊髄負荷の53％の差が観察されました。また、主株の分布は明らかに異なっていました。私たちのデータは、プラテンコンプレッションBCシミュレーションが皮質と信頼性の負荷共有を変化させることを示しました。したがって、これらの分析の結果は、遠位半径での正常および病理学的機械的挙動の臨床評価のための適切な機械的コンテキストで解釈されるべきです。

High-resolution peripheral quantitative computed tomography (HR-pQCT) derived micro-finite element (FE) modeling is used to evaluate mechanical behavior at the distal radius microstructure. However, these analyses typically simulate non-physiologic simplified platen-compression boundary conditions on a small section of the distal radius. Cortical and trabecular regions contribute uniquely to distal radius mechanical behavior, and various factors affect these regions distinctly. Generalized strength predictions from standardized platen-compression analyses may not adequately capture region specific responses in bone. Our goal was to compare load sharing within the cortical-trabecular compartments between the standardized platen-compression BC simulations, and physiologic BC simulations using a validated multiscale approach. Clinical- and high-resolution images were acquired from nine cadaveric forearm specimens using an HR-pQCT scanner. Multiscale FE models simulating physiologic BCs, and micro-FE only models simulating platen-compression BCs were created for each specimen. Cortical and trabecular loads (N) along the length of the distal radius micro-FE section were compared between BCs using correlations. Principal strain distributions were also compared quantitatively. Cortical and trabecular loads from the platen-compression BC simulations were strongly correlated to the physiologic BC simulations. However, a 30% difference in cortical loads distally, and a 53% difference in trabecular loads proximally was observed under platen BC simulations. Also, distribution of principal strains was clearly different. Our data indicated that platen-compression BC simulations alter cortical-trabecular load sharing. Therefore, results from these analyses should be interpreted in the appropriate mechanical context for clinical evaluations of normal and pathologic mechanical behavior at the distal radius.