Intrinsic mechanical properties of trabecular calcaneus determined by finite-element models using 3D synchrotron microtomography

Autor: Christian Rumelhart, Emmanuelle Vidal-Salle, Alain Bonnassie, Françoise Peyrin, Hélène Follet, Pierre J. Meunier
Přispěvatelé: Follet, Helene, Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures [Villeurbanne] (LaMCoS), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Mécanique multiphysique pour les matériaux et les procédés (MULTIMAP), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Imagerie Tomographique et Radiothérapie, Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherche et d'Application en Traitement de l'Image et du Signal (CREATIS), Université de Lyon-Université de Lyon-École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physiopathologie des Osteopathies Fragilisantes, Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Supérieure Chimie Physique Électronique de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2007
Předmět:
Male
Trabecular bone
Bone density
Compressive Strength
Modulus
02 engineering and technology
Weight-Bearing
MESH: Aged
80 and over
Finite-element models
MESH: Weight-Bearing
Orthopedics and Sports Medicine
Composite material
Tomography
Aged
80 and over
MESH: Aged
0303 health sciences
[SDV.MHEP.RSOA] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Rhumatology and musculoskeletal system
MESH: Middle Aged
MESH: Stress
Mechanical
MESH: Finite Element Analysis
Rehabilitation
MESH: Tomography
Middle Aged
Finite element method
Biomechanical strength
medicine.anatomical_structure
Compressive strength
[SDV.MHEP.RSOA]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Rhumatology and musculoskeletal system
Microcomputed tomography (mCT)
MESH: Synchrotrons
Female
Cancellous bone
Materials science
0206 medical engineering
Finite Element Analysis
Biomedical Engineering
Biophysics
Mineralogy
MESH: Imaging
Three-Dimensional
Stress (mechanics)
03 medical and health sciences
Imaging
Three-Dimensional
MESH: Computer Simulation
medicine
Humans
Computer Simulation
030304 developmental biology
Aged
MESH: Humans
MESH: Compressive Strength
020601 biomedical engineering
MESH: Male
Calcaneus
MESH: Calcaneus
Stress
Mechanical
MESH: Female
Beam (structure)
Synchrotrons
Zdroj: Journal of Biomechanics
Journal of Biomechanics, 2007, 40 (10), pp.2174-83. ⟨10.1016/j.jbiomech.2006.10.032⟩
Journal of Biomechanics, Elsevier, 2007, 40 (10), pp.2174-83. ⟨10.1016/j.jbiomech.2006.10.032⟩
ISSN: 0021-9290
DOI: 10.1016/j.jbiomech.2006.10.032⟩
Popis: International audience; To determine intrinsic mechanical properties (elastic and failure) of trabecular calcaneus bone, chosen as a good predictor of hip fracture, we looked for the influence of image's size on a numerical simulation. One cubic sample of cancellous bone (9 x 9 x 9 mm(3)) was removed from the body of the calcaneus (6 females, 6 males, 79+/-9 yr). These samples were tested under compressive loading. Before compressive testing, these samples were imaged at 10.13 microm resolution using a 3D microcomputed tomography (muCT) (ESRF, France). The muCT images were converted to finite-element models. Depending on the bone density values (BV/TV), we compared two different finite element models: a linear hexahedral and a linear beam finite element models. Apparent experimental Young's modulus (E(app)(exp)) and maximum apparent experimental compressive stress (sigma(max)(exp)) were significantly correlated with bone density obtained by Archimedes's test (E(app)(exp)=236+/-231 MPa [19-742 MPa], sigma(max)(exp)=2.61+/-1.97 MPa [0.28-5.81 MPa], r>0.80, p
Databáze: OpenAIRE
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