haku: @instructor Visala, Arto / yhteensä: 10
viite: 1 / 10
« edellinen | seuraava »
| Tekijä: | Tumelius, Simo |
| Työn nimi: | Estimation and Control of Distraction Osteogenesis Using an Intramedullary Nail |
| Ydinnaula-avusteisen distraktio-osteogeneesin estimointi ja säätö | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2016 |
| Sivut: | (10) + 75 s. + liitt. 39 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Sähkötekniikan korkeakoulu |
| Oppiaine: | Laskennallinen ja kognitiivinen biotiede (AS3005) |
| Valvoja: | Särkkä, Simo |
| Ohjaaja: | Visala, Arto ; Selkäinaho, Jorma |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201606172507 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 4280 | Arkisto |
| Avainsanat: | limb lengthening distraction osteogenesis intramedullary nail distraction rate control mathematical modeling estimation |
| Tiivistelmä (fin): | Moderneissa raajojen pidennys -tekniikoissa käytetään täysin implantoitavia, pidentäviä ydinnauloja. Verrattuna perinteiseen pidennysmenetelmiin, jotka hyödyntävät ulkoista fiksaatiota, ydinnaulat tarjoavat potilasystävällisemmän ja helpommin arkielämään integroitavan pidennyshoidon. Ydinnaula-avusteisten pidennysten ongelmana on kuitenkin ollut riittämätön venytysnopeuden säätö. Tässä työssä kehitettiin kaksi algoritmia pidennysprosessin estimointiin ja venytysnopeuden säätöön. Pidennysmenetelmä, jota varten algoritmit kehitettiin, hyödyntää täysin implantoitavaa, pidentävää ydinnaulaa, jonka venytysaskeleen pituus on kääntäen verrannollinen pidennystä vastustavaan voimaan. Pidennysprosessista, jossa hyödynnetään edellä kuvailtua ydinnaulaa, luotiin matemaattinen malli, jonka perusteella estimointi suoritettiin. Ensimmäinen algoritmi (Algoritmi A) käyttää Bayesilaista lähestymistapaa estimointiin, kun taas toinen algoritmi (Algoritmi B) hyödyntää lineaariregressiota. Algoritmit validoitiin simuloinnein. Simuloinnit osoittivat, että Algoritmi B estimoi ja ennustaa malliparametrien arvoja luotettavammin kuin Algorithm A. Lisäksi, Algoritmi B:n venytysnopeuden säätö oli hieman tarkempi kuin Algoritmi A:n. Algoritmi A:n suorituskyvyn parantamiseksi tunnistettiin useita kehityskohteita, kuten algoritmin hyperparametrien sovittaminen kliiniseen a priori -dataan. Mutta koska kliinistä dataa työssä käytetystä pidennysmenetelmästä ei vielä ole saatavilla, ehdotamme Algoritmi B:tä käytettäväksi kliinisissä kokeissa. |
| Tiivistelmä (eng): | Modern limb lengthening techniques involve fully implantable intramedullary lengthening nails. Compared to conventional lengthening methods using external fixators, intramedullary nails are more patient friendly and easier to integrate to day-to-day living. However, a common challenge encountered in these types of lengthenings is insufficient distraction rate control. Two algorithms for estimation and distraction rate control of limb lengthening were developed. The lengthening system, for which the algorithms were created, consists of an intramedullary lengthening nail with a distraction step length that is inversely proportional to distraction force. A mathematical model of the lengthening process was constructed. The first algorithm, namely Algorithm A, employs a Bayesian approach to parameter estimation, whereas the second algorithm, namely Algorithm B, utilizes linear regression. The algorithms were validated by simulations. In the simulations, Algorithm B demonstrated more reliable parameter estimation and prediction as well as slightly better distraction rate control compared to Algorithm A. Many improvements to Algorithm A were suggested, such as fitting the hyperparameters of the algorithm to real a priori data, thus improving the estimation performance in real use scenarios. However, as no real data is available yet, Algorithm B is recommended to be used in the clinical trials. |
| ED: | 2016-07-17 |
INSSI tietueen numero: 53939
+ lisää koriin
« edellinen | seuraava »
INSSI