特定于患者的边形体元件的有限元件模型突出显示了骨密度和皮层厚的生物机械效应
Haena-Young Lee1, Friedrich Boettner2, Jason L Blevins2
1Department of Biomechanics, Hospital for Special Surgery, New York, New York, USA.
概括
对于关节修复手术来说,特定于患者的植入物至关重要. 较薄的骨和较低的骨密度增加了围绕石螺丝的失败风险,影响了植入物存活率.
科学领域:
- 整形外科手术 整形外科手术
- 生物医学工程 生物医学工程
- 计算建模 计算建模
背景情况:
- 特定于患者的状骨部件解决了关节整形手术失败的严重缺陷.
- 以前的有限元模型分析了关节中心横向化的生物力学影响.
研究的目的:
- 为了研究皮层外厚度和腹肌无关骨密度如何影响患者特异性的骨组件模型中的骨压力和微运动.
- 为了评估骨衰竭的风险和骨内生长潜力在不同的骨结构性质下.
主要方法:
- 采用了以前开发的有限元模型,对患者特异性的边缘性骨元件进行了分析.
- 模拟了不同的皮质外厚度 (1.5,1,0.75毫米) 和腹肌无骨密度 (100%,25%).
- 将模拟的骨系与疲劳强度 (0.3%) 和骨植入物微运动与骨内生长值 (20微米) 进行比较.
主要成果:
- 一个较薄的皮质外和较低的骨密度显著增加了骨区域的失败风险,特别是在腹肌螺丝 (6%至38%) 周围.
- 减少骨密度和外厚度减少了有利于骨生长的区域.
- 观察到骨压力增加和微运动,骨特性受到损害.
结论:
- 损害的脊椎骨质量和不充分的固定,会对状骨部件的存活产生负面影响.
- 计算建模可以指导植入物的设计,以寻找独特的骨缺陷.
- 这些发现支持临床观察,将骨库不良与关节修复手术的不良结果联系起来.
