Virtual Functional Morphology: Novel Approaches to the Study of Craniofacial Form and Function
Virtual Functional Morphology: Novel Approaches to the Study of Craniofacial Form and Function
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虚拟功能形态学：颅面形态和功能研究的新方法
DOI：
10.1007/s11692-012-9173-8
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发表时间：
2012
影响因子：
2.5
通讯作者：
O'Higgins P
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
O'Higgins P
最近的事态发展，在颅面复杂的模拟肌肉骨骼功能，使用多体动力学分析和有限元分析，使全面的虚拟调查肌肉骨骼的形式和功能。由于颅面骨骼的生长受到机械功能的强烈影响，因此这些方法在研究颅骨的正常和异常发育方面具有潜力：可以预测发育过程中的负荷历史，并模拟骨骼对这些负荷的适应。因此，这些方法可以用来预测的影响，改变负载或修改头骨形式在个体发育早期的后续发展的结构。将功能模型与几何形态测量方法（GMM）相结合，主要关注形态变化的研究，提供了研究发育过程中形态变化以及形态与功能表现等因素之间的协变的机会。这种功能模型和GMM的组合可以潜在地以许多有用的方式应用，例如：建立和修改功能模型，通过比较个体发育过程中形态学变化的结果来评估重塑研究的结果，以及在多变量框架内比较有限元分析的结果。使用这些工具的研究不仅可以调查头骨的发育，还可以调查机械过程，从而在某种程度上调查现存和化石骨骼元素之间变化发展的基础行为。通过将这些来自完全不同的比较传统的工具汇集在一起，一个新颖的和潜在的强大的框架，用于形式和功能的模拟和统计生物力学分析。本文综述了这些最新进展的背景下，头骨发育的进化和功能的影响。
Recent developments in simulating musculoskeletal functioning in the craniofacial complex using multibody dynamic analysis and finite elements analysis enable comprehensive virtual investigations into musculoskeletal form and function. Because the growth of the craniofacial skeleton is strongly influenced by mechanical functioning, these methods have potential in investigating the normal and abnormal development of the skull: loading history during development can be predicted and bony adaptations to these loads simulated. Thus these methods can be used to predict the impact of altered loading or modifications of skull form early in ontogeny on the subsequent development of structures. Combining functional models with geometric morphometric methods (GMM), which are principally concerned with the study of variations of form, offers the opportunity to examine variations in form during development and the covariations between form and factors such as functional performance. Such a combination of functional models and GMM can potentially be applied in many useful ways, for example: to build and modify functional models, to assess the outcomes of remodelling studies by comparing the results with morphological changes during ontogeny, and to compare the outcomes of finite element analyses within a multivariate framework. Studies using these tools can not only investigate the development of the skull but also the mechanical processes and thus to some degree, behaviours underlying the development of variation among extant and fossil skeletal elements. By bringing together these tools from quite different comparative traditions, a novel and potentially powerful framework for simulation and statistical biomechanical analyses of form and function emerges. This paper reviews these recent developments in the context of the evolutionary and functional influences on skull development.
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