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Updated: Jul 26, 2025
07:30
3D Printing Model of a Patient's Specific Lumbar Vertebra
Published on: April 14, 2023
2.0K
优化新增增剂制造的宫全盘置换非关节假肢的有限元分析
Ming-Kai Hsieh1, Ching-Lung Tai1,2, Yun-Da Li1,2
1Department of Orthopaedic Surgery, Spine Section, Bone and Joint Research Center, Chang Gung Memorial Hospital and Chang Gung University College of Medicine, Taoyuan, Taiwan.
Frontiers in bioengineering and biotechnology
|June 16, 2023
概括
使用混合设计的新型增材制造的宫全盘替换 (TDR) 模仿了自然的盘运动. 这个新的TDR显示了比目前的设计更接近完整磁盘的生物力学性能.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 整形外科手术 整形外科手术
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 使用球设计的宫全盘置换 (TDR) 很受欢迎,但存在诸如聚乙烯磨损和异质性骨化等缺点.
- 现有的TDR设计面临挑战,包括增加面接触力和植入物沉降,需要提高生物力学性能.
研究的目的:
- 设计和评估一种新的,无关节的,增材制造的混合型TDR,具有超高分子量聚乙烯核心和聚碳酸尿 (PCU) 纤维外套.
- 模仿正常椎盘的运动,并使用有限元素分析 (FEA) 评估生物机械性能.
- 为了比较新型混合TDR的性能与完整的磁盘和商业球和插座TDR.
主要方法:
- 在C5-C6椎脊柱模型上进行了有限元 (FE) 研究.
- 两种混合TDR设计 (混合I和混合II) 分别使用Tesseract和Cross网格结构为PCU纤维外套创建.
- 确定了最佳的细胞分布,并在模拟生理负荷下分析了包括运动范围,面关节应力和端板应力在内的生物力学参数.
主要成果:
- 新型混合TDR设计的生物力学性能 (运动范围,面关节应力,端板应力,旋转中心) 与商业球TDR相比,更接近完整的磁盘.
- 在PCU材料中的最大·米塞斯应力通常在收益率强度范围内.
- 采用交叉格子结构的混合II组显示出优越的应力分布,这表明了更好的长期性能潜力.
结论:
- 增材制造的多材料混合TDR显示出恢复正常的椎脊柱动力学和防止植入物沉降的承诺.
- 在PCU光纤外套中的交叉格子结构为下一代TDR开发提供了可行的选择.
- 这种新设计允许与当前的球和插座TDR相比,更好的生理运动.
