ワイヤー胸骨固定術における活性接着剤増強の生体力学的評価：全周被覆およびスポット溶接

科学分野:

• 生体材料科学
• 機械工学
• 整形外科学

背景:

• 正中胸骨切開術の合併症、高罹患率および死亡率を含む、は胸骨固定法の改善を必要としています。
• 生体接着剤は、従来の技術と比較して、胸骨固定を強化し、胸骨半分のずれを軽減します。
• ガラスポリオールエーテルセメント（GPC）は、胸骨閉鎖のための生体接着剤として有望です。

研究 の 目的:

• スポット溶接技術を用いた新規BT101ガラス由来GPCの胸骨固定における有効性を評価すること。
• 有限要素解析（FEA）を用いて、病的な胸骨のずれを防ぐために必要な最小GPC接着剤被覆率を決定すること。

主な方法:

• SolidWorksを用いて、50％、62.5％、および75％のGPC接着剤被覆率を持つ3次元胸骨固定モデルを開発しました。
• AnsysでFEAシミュレーションを実行し、生理的負荷（500 Nの呼吸、1000 Nのワイヤークランプ力）を適用しました。
• FEA結果を、従来のワイヤーのみの固定および2.0 mmの病的なずれ閾値と比較しました。

主要な成果:

• FEAは、ワイヤーのみの固定と比較して、全周GPC被覆で胸骨のずれが21.4％減少することを示しました。
• 最大方向変形は、GPC被覆率の増加に伴い減少しました：1.576 mm（50％）、1.281 mm（62.5％）、0.999 mm（75％）、0.29 mm（100％）。
• テストされたすべてのGPC被覆レベルは、2.0 mmの病的なずれ閾値を下回りました。

結論:

• GPC接着剤被覆率の増加は、胸骨のずれの減少と有意に相関しています。
• ずれを最小限に抑えるために、ワイヤー固定と組み合わせて75％のGPCスポット溶接被覆率を推奨します。
• このアプローチは、胸骨半分の骨化、骨治癒、および血管新生を強化する可能性があります。