定制骨盆假肢的抗压屏蔽设计,使用基于格子的拓优化
Ata Babazadeh-Naseri1, Geng Li1, Mohammad S Shourijeh1
1Department of Mechanical Engineering, Rice University, Houston, TX 77005, USA.
Medical engineering & physics
|November 20, 2023
概括
使用抗压屏蔽 (SSR) 优化设计的新型3D打印的骨盆假肢显示骨再吸收减少. 这种新的方法可以提高骨盆肉瘤患者的长期植入物稳定性.
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:
- 3D打印的定制骨盆内置假体为骨盆肉瘤患者提供短期的好处.
- 然而,压力屏蔽和围围假肢骨吸收威胁着长期的植入物稳定性.
研究的目的:
- 为了评估盆腔假体中的应力屏蔽.
- 引入一种新的拓优化方法,用于抗应力屏蔽 (SSR) 植入物设计.
主要方法:
- 开发了特定对象的有限元和神经肌肉骨模型,用于手术前后的步态分析.
- 引入了一种新的拓优化方法,使用可3D打印的多孔格子结构来进行SSR设计.
- 在典型的骨盆假肢上应用SSR优化,用于II+III型骨切除.
主要成果:
- 优化SSR的植入物显著降低了预测的周围假肢骨再吸收量,从44%降至18%.
- 在不损害假肢的结构完整性的情况下,实现了应力屏蔽的改进.
- 将SSR优化与传统优化方法进行比较.
结论:
- 抗压屏蔽 (SSR) 设计方法显示了改善定制骨盆假肢长期稳定的巨大潜力.
- 这种方法解决了目前用于骨盆肉瘤的内成形重建的关键局限性.
- SSR优化为增强骨整合和植入物寿命提供了一个有希望的策略.


