在解剖学和机械上符合患者特定的脊柱融合,通过全面拓优化设计

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
• 计算力学 计算力学 计算力学

背景情况:

• 子沉降是仪器腰椎脊柱融合失败的主要原因.
• 针对患者的植入物和优化正在推进脊髓融合技术.

研究的目的:

• 为脊髓融合引入一种新的拓优化公式.
• 在植入物设计中考虑邻近骨结构的结构反应.
• 为了减少邻近脊椎的应变度,并最大限度地降低沉降风险.

主要方法:

• 开发了一个完整的拓优化公式,包含最大和最小的主要应变约束.
• 在两种患者模型中,利用商业有限元溶解器量化不同子设计的沉降风险.
• 为机械测试和模型验证优化子的增材制造原型.

主要成果:

• 优化的子在解剖学和机械上符合相邻的骨结构.
• 与正常骨患者的现成植入物相比,沉降风险降低了91%.
• 在患有骨质疏松症的患者中,沉降风险降低了54%.

结论:

• 新的拓优化方法产生了脊髓融合,大大降低了沉降风险.
• 特定于患者,机械符合的子为腰椎脊柱融合提供了更好的结果.
• 增材制造使这些先进的脊柱植入物的创建和验证成为可能.