预测关节固定失败和骨损失在全关节整形术:一个结合在体和体外方法

科学领域:

• 整形外科手术 整形外科手术
• 生物机械工程 生物机械工程
• 生物材料科学 生物材料科学

背景情况:

• 关节整形术 (THA) 越来越常见,但关节部件的衰竭,通常是由于不稳定性和骨质损失,需要修复手术.
• 在THA中,围绕着体部件的围部植入物骨损失是一个重大挑战,影响了长期植入物存活.
• 了解和减轻围绕着骨植入物的骨损失对于改善THA结果至关重要.

研究的目的:

• 为了研究关节整形术后,围绕骨部件的骨损失的机制和程度.
• 预测短期到中期的骨质损失,并通过结合的in silico和in vitro方法来评估体植入物的稳定性.
• 为了评估模拟骨损失,应变屏蔽效应和骨部件松动之间的关系.

主要方法:

• 采用了混合方法,将有限元法 (FEM) 模拟与仪器复合骨上的体外实验相结合.
• 开发了部和植入物的解剖学上现实的FEM模型,以预测应变分布和指导骨损失模拟.
• 骨损失和松动在体外逐渐模拟,以FEM分析为指导,以测量在生理负荷条件下的植入物稳定性.

主要成果:

• 在和实验模型中,在皮质应变测量方面显示出强烈的一致性 (R2 = 0.91).
• 乙体植入显著减少皮质骨干菌株,特别是在后部 (60%) 和前部 (80%) 的区域,表明菌株屏蔽.
• 渐进的骨损失,最突出的是后部-上部区域 (90毫米3),导致组件迁移 (高达1.21毫米),并降低了植入物稳定性.

结论:

• 模拟的骨损失有效地证明了THA.中乙烯基体成分引起的应变屏蔽效应.
• 这一发现与临床观察中骨功能衰竭的结果一致,并强调了植入物设计在长期成功中的关键作用.
• 重新考虑acetabular组件设计对于提高长期存活率和最大限度地降低关节整形术松动的风险至关重要.