8
Abstract Costal cartilage bridges the sternum and the ribs and plays a key role in the biomechanics of the chest. Costal cartilage is known to calcify in local regions with age, which can substantially stiffen its overall response to loading. However, the rate of accumulation of the calcified volume is not well quantified. Current computational models of the thorax assign a homogeneous soft material to cartilage segments, yet their finite element meshes are well suited to the specification of interstitial calcification zones, should applicable data become available. This study measures volumes and extents of costal cartilage calcification from 205 live subject CT scans. Significant increases in volume calcification – both in a given cartilage segment and in the lengthwise extent of those segments that experience calcification – are seen with age (p<0.0001). Age and sex accounted for 35% of all interindividual population variability. Specific recommendations for introducing personage via regional calcification to models of the costal cartilage are that (1) calcification volume within a segment should increase at the rate of 0.9 mm (for an equivalent cube edge length) per decade, and (2) should involve an increasing lengthwise extent of the cartilage segment at a rate of at least 7% per decade. Keywords age, calcification, cartilage, costal cartilage calcification, rib. I. INTRODUCTION The chest plays a major role in mitigating the forces that the body experiences during motor vehicle crash events. Costal cartilage is a key structural component of the chest, contributing to its rigidity and reinforcing the chest wall by bridging the space between the sternum and the ribs. Simulated stiffening of the costal cartilage through an added tough outer shell has been shown to increase the overall chest stiffness by 50% [1], and simulated stiffening of the cartilage material itself has increased subsequent stress levels in the ribs by 63% during loading of the sternum [2] and increased rib fractures in diagonal belt loading [3]. Costal cartilage is organised in a series of segments connected to the ribs, with typical topology connecting ribs 14 directly to the sternum, ribs 57 to both the sternum and to superior segments, and ribs 810 to only superiorly neighbouring segments. Its material structure includes a hyaline cartilage midsubstance surrounded by an outer layer of perichondrium. Over time, portions of the costal cartilage can calcify (less commonly but more precisely termed ossify), producing inhomogeneities of substantially harder and stiffer material properties within or around a cartilage segment. This calcification can substantially stiffen the mechanical response of the cartilage, particularly when the calcified tissue forms a bridge across the length of a costal segment [4]. An association between advancing age and presence (or size) of calcification is well documented [59], and studies have also described differences between the typical patterns of calcification seen between males and females [8,10]. Results from these studies have been used forensically to help estimate the age and sex of unknown deceased persons [8,11]. However, with the most common data source being Xray images taken from an anterior aspect, there is limited volumetric information describing the typical amounts and distribution of calcification that might inform 3D biomechanical models. Computational human body models are increasingly being used to understand the biomechanics of the thorax to loading, and recent efforts have included the concept of personage by building models specifically representing elderly individuals [3,1214]. Forman and Kent [15] have highlighted the need for costal cartilage calcification to be considered when modelling changes in the mechanics of the rib cage with age, and have explored a methodology for the placement of calcified elements within current model meshes. One aspect still SA. Holcombe, PhD ([email protected], +17346475444) and S. Ejima, PhD are Research Scientists at the University of Michigan in the International Center for Automotive Medicine (ICAM), USA. SC. Wang, PhD, MD, is a University of Michigan Professor of Surgery and director of ICAM, USA. Calcification of Costal Cartilage in the Adult Rib Cage. SA. Holcombe, S. Ejima, SC. Wang IRC-17-106 IRCOBI conference 2017 -737-

Calcification of Costal Cartilage in the Adult Rib Cage · calcification to be considered when modelling changes in the mechanics of the rib cage with age, and have explored a

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Calcification of Costal Cartilage in the Adult Rib Cage · calcification to be considered when modelling changes in the mechanics of the rib cage with age, and have explored a

Abstract  Costal cartilage bridges the sternum and the ribs and plays a key role  in the biomechanics of the 

chest. Costal  cartilage  is known  to  calcify  in  local  regions with age, which  can  substantially  stiffen  its overall 

response to  loading. However, the rate of accumulation of the calcified volume  is not well quantified. Current 

computational models of the thorax assign a homogeneous soft material to cartilage segments, yet their finite 

element meshes  are well  suited  to  the  specification of  interstitial  calcification  zones,  should  applicable data 

become available. 

This  study measures  volumes  and  extents of  costal  cartilage  calcification  from  205  live  subject CT  scans. 

Significant increases in volume calcification – both in a given cartilage segment and in the lengthwise extent of 

those segments that experience calcification – are seen with age (p<0.0001). Age and sex accounted for 35% of 

all  inter‐individual  population  variability.  Specific  recommendations  for  introducing  person‐age  via  regional 

calcification to models of the costal cartilage are that (1) calcification volume within a segment should increase 

at  the  rate of 0.9 mm  (for an equivalent cube edge  length) per decade, and  (2)  should  involve an  increasing 

lengthwise extent of the cartilage segment at a rate of at least 7% per decade. 

 

 Keywords  age, calcification, cartilage, costal cartilage calcification, rib.   

I. INTRODUCTION 

 

The chest plays a major role  in mitigating the forces that the body experiences during motor vehicle crash 

events. Costal cartilage is a key structural component of the chest, contributing to its rigidity and reinforcing the 

chest wall by bridging the space between the sternum and the ribs. Simulated stiffening of the costal cartilage 

through  an  added  tough outer  shell has been  shown  to  increase  the overall  chest  stiffness by 50%  [1],  and 

simulated  stiffening of  the  cartilage material  itself has  increased  subsequent  stress  levels  in  the  ribs by 63% 

during loading of the sternum [2] and increased rib fractures in diagonal belt loading [3]. 

Costal cartilage  is organised  in a series of segments connected to the ribs, with typical topology connecting 

ribs 1‐4 directly to the sternum, ribs 5‐7 to both the sternum and to superior segments, and ribs 8‐10 to only 

superiorly neighbouring segments. Its material structure includes a hyaline cartilage mid‐substance surrounded 

by an outer  layer of perichondrium. Over time, portions of the costal cartilage can calcify (less commonly but 

more precisely termed ossify), producing inhomogeneities of substantially harder and stiffer material properties 

within or around a cartilage segment. This calcification can substantially stiffen the mechanical response of the 

cartilage, particularly when the calcified tissue forms a bridge across the length of a costal segment [4].  

An association between advancing age and presence (or size) of calcification  is well documented [5‐9], and 

studies have also described differences between  the typical patterns of calcification seen between males and 

females  [8,10]. Results  from  these  studies  have  been used  forensically  to help  estimate  the  age  and  sex of 

unknown deceased persons [8,11]. However, with the most common data source being X‐ray images taken from 

an anterior aspect,  there  is  limited volumetric  information describing  the  typical amounts and distribution of 

calcification that might inform 3D biomechanical models. 

Computational  human  body models  are  increasingly  being  used  to  understand  the  biomechanics  of  the 

thorax  to  loading, and  recent efforts have  included  the concept of person‐age by building models specifically 

representing elderly  individuals [3,12‐14]. Forman and Kent [15] have highlighted the need for costal cartilage 

calcification  to be  considered when modelling  changes  in  the mechanics of  the  rib  cage with  age,  and have 

explored a methodology for the placement of calcified elements within current model meshes. One aspect still 

SA. Holcombe, PhD ([email protected], +17346475444) and S. Ejima, PhD are Research Scientists at the University of Michigan in the International Center  for Automotive Medicine  (ICAM), USA. SC. Wang, PhD, MD,  is a University of Michigan Professor of Surgery and director of ICAM, USA.

Calcification of Costal Cartilage in the Adult Rib Cage. 

SA. Holcombe, S. Ejima, SC. Wang

IRC-17-106 IRCOBI conference 2017

-737-

Page 2: Calcification of Costal Cartilage in the Adult Rib Cage · calcification to be considered when modelling changes in the mechanics of the rib cage with age, and have explored a

lacking, however, is an understanding of how much of a given cartilage segment should be specified as calcified 

within a model in order to best represent the costal cartilage of a given demographic. 

This  study aims  to contribute  to  the body of knowledge  required  to address  that need by quantifying  the 

volume and extent of cartilage calcification that is seen in adults, and to describe the population variability that 

exists for such measures. Specifically, this study aims to quantify the rate of calcification accumulation with age 

that  is  typical within  a  live  adult  population,  and  to  quantify  the  differences  in  calcification  amount  that  is 

expected  between males  and  females.  Such  information  can  help  build more  accurate models  of  calcified 

cartilage in order to better understand the effect that age has on the biomechanics of the chest. 

II. METHODS 

Scan and Study Population 

The study population consisted of 205  individuals (110 female, 95 male) aged 17 to 91 years. All subjects had 

received chest CT scans obtained for trauma purposes between 2001 and 2016, collected from the International 

Center for Automotive Medicine (ICAM) morphomics database. All scans were taken in a supine position. Scan 

axial resolution ranged from 0.56 mm to 0.97 mm, and scan slice spacing ranged from 0.625 mm (53% of scans) 

to 5.0 mm  (2% of scans) with 93% of scans taken at 1.25 mm spacing or  lower. 47 subjects with rib fractures 

were retained in the study, however subjects with extreme skeletal abnormalities or fixation devices present in 

the scan were excluded. 

Costal Cartilage Identification 

To  identify  regions  of  costal  cartilage  calcification  from  within  the  CT  image  volumes  a  set  of  curved  3D 

reformations  through  those  image  spaces were  developed  via  custom‐made  routines  in MATLAB  2016b  (The 

Mathworks  Inc., Natick, MA). These  reformations serve  to spatially  isolate  the anterior chest wall  (containing 

the  costal  cartilage  segments  and  the  sternum)  from other parts of  the body. Within  this  space,  traditional 

histogram‐based segmentation and morphological operations can then extract the volumetric regions of locally 

calcified cartilage. 

The reformations are based on a grid of landmarks that are placed manually into the 3D space of the CT scan 

at  (1) the ends of  left and right ribs  (designating the start of each costal segment),  (2) the sternal connection 

locations (or ends of each costal segment), and (3) a point approximately mid‐way along each costal segment at 

its  cross‐sectional  centre.  A  curved  3D  surface  is  then  generated  that  passes  smoothly  through  this  grid  of 

landmarks [16], forming an approximate representation of the mid‐surface of the anterior chest wall as depicted 

in Fig. 1  (left). A volumetric region encompassing the costal cartilage  is  identified as the 3D space within a 10 

mm  offset  from  this  mid‐surface.  Anatomically,  costal  cartilage  segments  meet  the  ribs  at  a  cup‐shaped 

depression  in the rib cortical bone, and the rib end  landmark  is placed specifically at the apex of this cup [4]. 

Similarly, a depression is present at the sternal end of the cartilage segments and the apex of each cup is chosen 

for  the placement of each  sternal  connection  landmark. To ensure accuracy,  custom MATLAB  interfaces were 

written allowing a user to place an approximate landmark on regular axial CT slices, then adjust that landmark 

using multiply resliced oblique views centred on that local region. 

Image voxels  for  the 2nd  through 5th  rib cartilage segments were  resampled  through  this curved volumetric 

region  from  the  original  CT  data  using  bilinear  interpolation.  The  zone  between  each  sternal  landmark was 

excluded,  and  the  remaining  space  was  partitioned  into  individual  segments  for  each  rib  level  based  on 

proximity  to  the  central  curve  from each  rib end  to  sternal  connection point. A  threshold of 180 Hounsfield 

Units (HU) was used to separate calcified regions of cartilage from the other (lower density) surrounding tissues. 

Minor morphological operations  then removed extremely small calcification regions  (less  than 1 mm3) and  to 

remove  the  internal  thoracic  arteries which  run  vertically  adjacent  to  the  sternum,  producing  the  isolated 

regions of calcification as illustrated in Fig. 1 (right). Note that under this overall segmentation scheme the small 

amount of bone contiguous with the rib or the sternum which forms the connecting cup (which is on the order 

of 5 mm deep) will also be classified as calcification.  

 

IRC-17-106 IRCOBI conference 2017

-738-

Page 3: Calcification of Costal Cartilage in the Adult Rib Cage · calcification to be considered when modelling changes in the mechanics of the rib cage with age, and have explored a

 

Fig. 1. Example mid‐surface of the chest wall through cartilage segments built from the grid of manually placed rib end,  sternum  connection, and mid‐segment  landmarks  (left).  In  this view  costal  cartilage  calcification  is  clearly visible as white regions along segments. Full volumetric regions from the same subject are shown in 3D (right).  

Measured Variables and Statistical Analyses 

The  primary  object  of  measurement  was  the  volumetric  amount  of  calcification  identified  within  each 

cartilage segment space, and this volume, V, was recorded for each segment in units of mm3. To improve data 

normality  for statistical analyses, and  to retain conceptual understanding, volumetric results are presented  in 

this study by a cubed root transformation to the edge length E (mm) of a cube containing the equivalent volume 

of calcification as was measured from within the costal segment. A secondary measurement for the extent of 

calcification  along  a  segment  was  characterised  by  the  lengthwise  percentage  (LenPcnt,  %)  of  each  costal 

segment that contained any calcified region within  its cross section. For example, a segment with calcification 

regions emanating from the ribs and from the sternum each  involving some portion of 20 % of the segment’s 

overall length would be designated with a lengthwise percentage (LenPcnt) of 40 %. 

These measurements were  taken  from eight  separate  cartilage  segments  (ribs 2  through 5,  left and  right 

sides of  the body), amounting  to a  total of 1640 observations. Results are  reported  firstly on a per‐segment 

basis and, for statistical analyses, the average E and LenPcnt values are taken across all segments per individual 

reducing the data to one observation per individual. Multivariable linear regression is performed to investigate 

associations between measured variables and subject age and sex, with statistical significance reported at the 

p<0.05 level. 

 

III. RESULTS 

Measurements of  calcification volume were  collected  from all  costal  cartilage  segments. Fig. 2  shows  the 

population  distribution  of  equivalent  cube  edge  length  (E, mm)  of  these  volumes  for males  and  females, 

stratified by rib segment level. These distributions show that males typically have a higher calcification volume 

than  females at each segment  level  (p<0.01). Lower rib  levels  (4 and 5) are also seen  to contain a marginally 

greater volume of  calcification  than  levels 2 and 3  (with E  increased by 2.1 mm, p<0.01). For  reference,  the 

average segment  lengths are given  in Fig. 2, showing a clear  trend  for  lower cartilage segments being  longer 

than upper  segments at  increments of approximately 8 mm. When  considering  the percentage  length of  rib 

segments that show calcification involvement (LenPcnt), there are no longer clear sex differences or differences 

in extent calcification by rib segment level. 

 

IRC-17-106 IRCOBI conference 2017

-739-

Page 4: Calcification of Costal Cartilage in the Adult Rib Cage · calcification to be considered when modelling changes in the mechanics of the rib cage with age, and have explored a

 

Fig. 2. Results per segment for the overall calcification volume (given by the equivalent cube edge length, E), the geometric  length  of  each  segment  (mm),  and  the  percentage  length  of  a  cartilage  segment with  non‐zero calcification involvement (LenPcnt). Boxes show the median and the 25th to 75th quantile ranges and whiskers extend to the ±2.7 sigma range (99.7% coverage). 

 

The measurements  of  calcification  volume  (E) were  averaged  across  the  eight  costal  segments  for  each 

individual, and are  shown by age and  sex  in Fig. 3 below. Linear  regression  trend  lines are also  shown, with 

regression coefficients summarised in Table 1. Regression results showed significant increases (p<0.0001) in the 

volume  calcification  (with equivalent  cube edge  length, E,  increasing at  the  rate of 0.9 mm per decade) and 

extent calcification with age  (additional 6.9 % of  segment  length  involvement per decade). Males had higher 

overall volumes of calcification (average E across all segments being 1.56 mm  larger, p<0.0001) than females, 

however no significant difference in extent calcification () was seen between sexes (p>0.1). Results also did not 

support any sex‐based differences  in the rate of calcification accumulation with age, as subsequent regression 

models with  an  additional  age‐sex  interaction  term  found  that  term  to not be  significantly different  to  zero 

(p>0.1). 

 

 

 

 

 

 

 

 

IRC-17-106 IRCOBI conference 2017

-740-

Page 5: Calcification of Costal Cartilage in the Adult Rib Cage · calcification to be considered when modelling changes in the mechanics of the rib cage with age, and have explored a

Fig. 3. Average calcification volume (equivalent cube edge length, E) per segment by age (top left), and average lengthwise extent of calcified cartilage (LenPcnt, top right). Chest wall mid‐surface images for individuals marked A‐C are shown for comparison (bottom row).  

  TABLE I MULTIVARIABLE REGRESSION RESULTS TO CALCIFICATION MEASUREMENTS 

 

  E (mm)   r2 = 0.35  LenPcnt (%)   r2 = 0.26 

Predictor  Estimate  p  Estimate  p 

Intercept  2.545  < 0.0001  21.805  < 0.0001 

Sex (0=M,1=F)  ‐1.567  < 0.0001  ‐5.502  0.13 

Age (years)   0.089  < 0.0001  0.689  < 0.0001 

 

IV. DISCUSSION 

This study reports quantitative measurements of costal cartilage calcification taken from CT  images from a 

population of  live adult subjects. There has been previous  in‐depth quantitative analysis of cartilage segments 

from 11 PMHSs at  the microstructure  level using MicroCT  [4], and  limited quantitative data  from analysis of 

large populations for the purpose of age and sex determination using X‐ray imaging [9,10]. The measurements 

presented here are  intended  to assist  researchers design  calcification  schemes  that  can be added  to  current 

human body computational models in order to better model the aging process within the costal cartilage. 

In part due  to a  limited amount of available  information,  current  thoracic  computational models assign a 

single  homogeneous material  to  the  costal  cartilage, with material  properties  representative  of  the  hyaline 

cartilage mid‐substance without calcification [17‐19]. Such finite element models, however, have the capacity to 

assign specific material properties to individual finite elements within a solidly meshed part. Furthermore, shell 

elements can be added to cartilage surface parts to form a separate perichondrium layer, again capable of non‐

uniform material properties. 

Forman and Kent [20] implemented an inhomogeneous cartilage material into subject‐specific finite element 

component models of  the costal cartilage. Their modelling  schematic  included  setting  the distinct  solid  finite 

elements corresponding to regions of calcification (as derived from CT images of the cadaveric specimens being 

modelled)  to  a  stiffer  material  property.  Forman  and  Kent  [15]  further  expanded  this  methodology  by 

introducing a parametric  calcification  severity, whereby progressively  larger  (or  smaller)  clusters of elements 

were  assigned  the  calcification material model  compared  to  a  baseline  individual.  The  calcification  scoring 

system  used  was  based  partly  on methods  developed  by McCormick  [7]  from  anterior  X‐ray  images.  The 

A  B C 

IRC-17-106 IRCOBI conference 2017

-741-

Page 6: Calcification of Costal Cartilage in the Adult Rib Cage · calcification to be considered when modelling changes in the mechanics of the rib cage with age, and have explored a

technique used here instead utilises 3D volumetric data from CT images to quantify calcification amounts. This 

could  advance  the modelling methodology  (whereby  specific  finite  elements  are  set  to  a  calcified material 

property) by setting volumetric targets explicating the amount that a calcification region should expand in order 

to provide a target volume of calcification and consequently represent a chosen increase in age. 

Microstructural studies have shown that calcification can occur in multiple different structured morphologies 

including, in some cases, dense shells surrounding a core of struts similar to trabeculae [4]. While not possible to 

discern under clinical CT scan resolutions, these fine details are also not easily represented in current full body 

computational models  (which have  cartilage element edge  lengths  in  the order of 2‐10 mm). This  study has 

consequently focused on quantifying the overall volumes of calcification within a segment and understanding a 

simplified  representation  of  its  spatial  distribution.  Analytic work  has  explored microstructural  connectivity 

variations in cartilage, simulating the elastic modulus of heterogeneous cartilage segments with calcified regions 

assigned  either  in  clusters  or  dispersed  throughout  a  cartilage  segment  [21].  Results  showed  that  stiffness 

increases substantially as calcification connectivity increases, suggesting that FE models would exhibit different 

behaviour based both on the amount of calcification imposed, and on its spatial configuration within a cartilage 

segment. 

The  volumes  of  calcification  reported  in  the  current  results  are  consistent  with  expectations  based  on 

previous  literature. Most  studies  report  that  calcification  typically begins  to  form  in  approximately  the  third 

decade of life [9,22], is commonly of moderate severity between ages 50–60 [5,7], and is moderate or severe in 

approximately  45%  of  persons  over  75  [7,23].  The  current  data  largely  reflects  these  trends,  however  it  is 

notable that the  lowest end of the calcification volume distribution does not actually reach zero. This  is  likely 

due to the relatively simplistic delineation between rib bone and costal cartilage that is used here, whereby the 

cartilage  and  rib  or  sternal  bones  are  separated  via  an  assumption  about  their  connections’  cup‐shaped 

morphology.  This  assumption means  that  the  periphery  of  this  cup‐shaped  depression  likely  contains  small 

volumes of  rib bone which are being  considered as  calcified volume, making  the overall  calcification volume 

non‐zero. 

Observation of  the  calcification patterns  seen  from mid‐surface  reformations of  the chest wall  (see Fig. 3 

second row, for example) match well with previous descriptions of sex‐based differences in the morphology of 

accumulated calcified cartilage. Specifically, males are reported to exhibit a peripheral pattern characterised by 

ossification of  the  inferior  and  superior  costal  cartilage margin, whereas  females  show one or more  central 

calcification patterns with pyramidal‐shaped central tongues of ossification or centrally‐placed smooth globules 

of ossification [6,22]. Such differences are seen clearly in the two highly calcified individuals highlighted in Fig. 3 

(lower row), and similar patterns were observed across most other individuals. Cartilage calcification occurs as 

calcium uptake into the cartilage tissue increases. The underlying mechanism for this difference between males 

and females in costal cartilage calcification patterns has not been fully explored. However, with calcium uptake 

into cartilage tissue being the primary cause of calcification in general, early hypotheses have come from finding 

similar dimorphisms in cartilage presentation near the thyroid gland suggesting hormonal differences between 

males  and  females may be  involved  [6,24,25],  as well  finding high  calcium  concentrations  in  sections of  the 

aorta more frequently in males than females [25]. 

In terms of  its application to computational models, one  limitation of the data presented here comes from 

the  fact  that  it  is  based  on  the  segmentation  of  calcified  regions  of  the  costal  cartilage,  but  without  an 

accompanying segmentation of the overall cartilage segment. The reason for this is that the difference in radio‐

density between costal cartilage and its various surrounding tissues (such as muscle, fat) is relatively small, such 

that  a  simple  histogram‐based  threshold  is  unable  to  clearly  separate  these  body  components.  Cartilage 

calcification, on the other hand,  is considerably denser than other  local materials and as such  it can be easily 

segmented after  localising  the containing  region  for a given  segment of costal cartilage. The consequence of 

measuring only the calcified regions within a segment is that no true volumetric percentage of calcification can 

be reported. As a surrogate for this more desirable measurement, we have utilised the costal segment  length 

(which does not require segmentation of a full cartilage segment) and chosen to report a lengthwise percentage 

of  calcification  as  a  guide  for  researchers  choosing  a  scheme  for  calcification  growth  along  the  cartilage 

segment. 

IRC-17-106 IRCOBI conference 2017

-742-

Page 7: Calcification of Costal Cartilage in the Adult Rib Cage · calcification to be considered when modelling changes in the mechanics of the rib cage with age, and have explored a

V. CONCLUSIONS  

Measurements of costal cartilage calcification volumes and distribution have shown significant trends with age. Age and sex are seen to account for around 35% of all inter‐individual population variability in the total volume of calcified cartilage. The lengthwise extent of calcified regions of a cartilage segments is also seen to increase significantly with age. Results provide volumetric guidelines for the introduction of regional calcification within the  costal  cartilage.  Specifically,  it  is  recommended  when  incorporating  person‐age  into  models  that  the calcified  cartilage  volume  should  increase  at  the  rate  of  0.9 mm  (for  an  equivalent  cube  edge  length)  per decade, and should involve an increasing lengthwise extent of the cartilage segment at a rate of at least 7% per decade. 

VI. REFERENCES  

[1]  Murakami, D., Kobayashi, S., Torigaki, T., and Kent, R. Finite element analysis of hard and soft tissue contributions to thoracic response: sensitivity analysis of fluctuations in boundary conditions. Stapp Car Crash Journal, 2006. 50: p. 169‐189 

[2]  Oyen, M.L., Murakami, D., and Kent, R. Mechanical characterization of costal cartilage. Proceedings of 33rd International Workshop on Human Subjects for Biomechanical Research, 2005.  

[3]  Antona‐Makoshi, J., Yamamoto, Y., et al. Age‐Dependent Factors Affecting Thoracic Response: A Finite Element Study Focused on Japanese Elderly Occupants. Traffic Injury Prevention, 2015. 16(sup1): p. S66‐S74 

[4]  Lau, A., Kindig, M., and Kent, R. Morphology, distribution, mineral density and volume fraction of human calcified costal cartilage. Acta Biomaterialia, 2011. 7(3): p. 1202‐1209 

[5]  Dearden, L.C., Bonucci, E., and Cuicchio, M. An investigation of ageing in human costal cartilage. Cell and Tissue Research, 1974. 152(3): p. 305‐337 

[6]  Elkeles, A. Sex differences in the calcification of the costal cartilages. Journal of the American Geriatrics Society, 1966. 14(5): p. 456‐462 

[7]  McCormick, W.F. Mineralization of the costal cartilages as an indicator of age: preliminary observations. Journal of forensic sciences, 1980. 25(4): p. 736‐741 

[8]  Stewart, J.H. and McCormick, W.F. A sex‐ and age‐limited ossification pattern in human costal cartilages. Am J Clin Pathol, 1984. 81(6): p. 765‐9 

[9]  Teale, C., Romaniuk, C., and Mulley, G. Calcification on chest radiographs: the association with age. Age and ageing, 1989. 18(5): p. 333‐336 

[10]  Navani, S., Shah, J., and Levy, P. Determination Of Sex By Costal Cartilage Calcification. American Journal of Roentgenology, 1970. 108(4): p. 771‐774 

[11]  Ontell, F.K., Moore, E.H., Shepard, J.A., and Shelton, D.K. The costal cartilages in health and disease. Radiographics, 1997. 17(3): p. 571‐7 

[12]  Kimpara, H., Iwamoto, M., et al. Effect of Assumed Stiffness and Mass Density on the Impact Response of the Human Chest Using a Three‐Dimensional FE Model of the Human Body. Journal of Biomechanical Engineering, 2006. 128(5): p. 772 

[13]  El‐Jawahri, R., Laituri, T., Ruan, J., Rouhana, S., and Barbat, S. Development and validation of age‐dependent FE human models of a mid‐sized male thorax. Stapp car crash journal, 2010. 54: p. 407‐430 

[14]  Hwang, E., Hu, J., et al. Development, Evaluation, and Sensitivity Analysis of Parametric Finite Element Whole‐Body Human Models in Side Impacts. Stapp car crash journal, 2016. 60: p. 473‐508 

[15]  Forman, J. and Kent, R. The effect of calcification on the structural mechanics of the costal cartilage. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 2014. 17(2): p. 94‐107 

[16]  D’Errico, J. Inpaint NaNs. 2004: MATLAB Central File Exchange, URL: https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/4551. Accessed 2017 Feb 20. 

[17]  Furusua, K., Watanabea, I., Katoa, C., Mikia, K., and Hasegawab, J. Fundamental study of side impact analysis using the finite element model of the human thorax. JSAE Review, 2001. 22(2): p. 195‐199 

[18]  Behr, M., Arnoux, P.J., et al. A Human Model for Road Safety: From Geometrical Acquisition to Model Validation with Radioss. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 2003. 6(4): p. 263‐273 

[19]  Ruan, J., El‐Jawahri, R., Barbat, S., and Prasad, P. Biomechanical Analysis of Human Abdominal Impact Responses and Injuries through Finite Element Simulations of a Full Human Body Model. Stapp Car Crash Journal, 2005. 49: p. 343‐366 

IRC-17-106 IRCOBI conference 2017

-743-

Page 8: Calcification of Costal Cartilage in the Adult Rib Cage · calcification to be considered when modelling changes in the mechanics of the rib cage with age, and have explored a

[20]  Forman, J. and Kent, R. Modeling costal cartilage using local material properties with consideration for gross heterogeneities. Journal of Biomechanics, 2011. 44(5): p. 910‐916 

[21]  Lau, A., Kindig, M., Salzar, R., and Kent, R. Micromechanical modeling of calcifying human costal cartilage using the generalized method of cells. Acta Biomaterialia, 2015. 18: p. 226‐235 

[22]  Rejtarova, O., Slizova, D., Smoranc, P., Rejtar, P., and Bukac, J. Costal cartilages ‐ a clue for determination of sex. Biomedical Papers, 2004. 148(2): p. 241‐243 

[23]  Edge, J.R., Millard, F.J.C., Reid, L., and Simon, G. The Radiographic Appearances of the Chest in Persons of Advanced Age. The British Journal of Radiology, 1964. 37(442): p. 769‐774 

[24]  Hatley, W., Samuel, E., and Evison, G. The pattern of ossification in the laryngeal cartilages: A radiological study. The British journal of radiology, 1965. 38: p. 585‐591 

[25]  Kanabrocki, E.L., Fels, I.G., and Kaplan, E. Calcium, cholesterol, and collagen levels in human aortas. J Gerontol, 1960. 15: p. 383‐7 

 

IRC-17-106 IRCOBI conference 2017

-744-