undefined

A Statistical Model of Spine Shape and Material for Population-Oriented Biomechanical Simulation

Julkaisuvuosi

2021

Tekijät

Sun, Xiaobang; Wang, Hongkai; Wang, Weiying; Li, Nannan; Hämäläinen, Timo; Ristaniemi, Tapani; Liu, Changjian

Tiivistelmä

In population-oriented ergonomics product design and musculoskeletal kinetics analysis, digital spine models of different shape, pose and material property are in great demand. The purpose of this study was to construct a parameterized finite element spine model with adjustable spine shape and material property. We used statistical shape model approach to learn inter-subject shape variations from 65 CT images of training subjects. Second order polynomial regression was used to model the age-dependent changes in vertebral material property derived from spatially aligned CT images. Finally, a parametric spine generator was developed to create finite element instances of different shapes and material properties. For quantitative analysis, the generalization ability to emulate spine shapes of different people was evaluated by fitting into 17 test CT images. The median fitting accuracy was 0.8 for Dice coefficient and 0.43 mm for average surface distance. The age-dependent bone density regression curve was also proved to well agree with large population statistics data. Finite element simulation was performed to compare how shape parameters influenced the biomechanics distribution of spine. The proposed parametric finite element whole spine model will assist the design process of new devices and biomechanical simulation towards a wide range of population.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Ristaniemi Tapani Orcid -palvelun logo

Hämäläinen Timo Orcid -palvelun logo

Sun Xiaobang Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

9

Sivut

155805-155814

Julkaisu­foorumi

78297

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Kokonaan avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet; Liikuntatiede

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Yhdysvallat (USA)

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1109/access.2021.3129097

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä