Modelos de forma neural permitem simulação em escala de coorte da mecânica da cartilagem do joelho

O que aconteceu

A osteoartrite do joelho afeta mais de 350 milhões de pessoas em todo o mundo, é uma das principais causas de incapacidade, e carrega custos substanciais. Acredita-se que a carga mecânica da cartilagem desempenhe um papel crítico na fisiopatologia da osteoartrite, mas a pesquisa em biomecânica clínica utiliza medidas externas de carga articular que não captam carga tecidual. Desenvolvemos um pipeline totalmente automatizado que constrói modelos de joelho biomecânicos a partir de uma única RM utilizando modelos de segmentação e forma neural baseados em aprendizado profundo e contato com bases elásticas para simular a marcha. Aplicado a 756 joelhos da Iniciativa Osteoartrite, cada um simulado sob as mesmas 10 marchas padronizadas, o oleoduto convergiu em 99,6% de 7,560 simulações. A pressão tibial média diminuiu de saudável para incidente para leve osteoartrite, pois a forma relacionada à doença altera a área de contato ampliada, um efeito reproduzido em simulações de joelhos sintéticos. No entanto, dentro dos joelhos, a cartilagem medial afilou-se mais rapidamente ao longo de seis anos em regiões de maior pressão, com relações mais fortes em joelhos incidentes e osteoartrite leve. As simulações automatizadas forneceram suporte em escala de coorte, de nível tecidual para teorias mecânicas de progressão da osteoartrite e um quadro para quantificar prospectivamente a carga de cartilagem para orientar intervenções mecânicas.