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Ann Biomed Eng:骨形成對多孔植體內應力分布的影響

2019-10-29 作者:不詳   來源:網絡 我要評論0
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過增材制造使新的多孔植入物設計成為可能,從而增加了骨整合,從而潛在地提高了需要大量骨植入物的患者的植入物性能和壽命。本研究旨在評估植入物和植入物中的應變分布如何影響骨向內生長的模式以及多孔內組織密度的變化如何改變植入物的應力。假設多孔金屬植入物容易發生疲勞破壞,并且隨著骨整合的發生而減少。

使用現象學的有限元分析(FEA)骨重建模型來預測綿羊髁突缺損模型中兩種激光燒結的多孔(孔徑分別為700μm和1500μm)Ti6Al4V植入物的部分骨形成,并在體內進行對比和確認。

FEA模型預測了多孔植入物中的部分骨形成,但是與組織學結果相比,過高地估計了骨表面積。在骨重塑之前,期間以及平衡時評估植入物和鄰近組織中的應力和應變。結果表明,局部骨形成可以局部改善應力分布,至少將兩種孔徑的應力集中降低20%。這可以改善較大孔植入物的長期抗疲勞性,因為隨著骨形成,過高的應力會降低到更安全的水平(疲勞強度的86%)。應力分布僅在沒有骨骼生長的區域發生輕微變化。

由于到大量多孔骨植入物中的骨形成程度取決于應力屏蔽的水平,因此植入物的設計和剛度對骨整合具有重大影響,因此需要仔細考慮以確保具有大量多孔區域的植入物的安全性。據我們所知,這是第一次描述和表征了骨形成對多孔植入物內應力分布的影響。

原始出處:

Cheong VS, Fromme P, et al., Partial Bone Formation in Additive Manufactured Porous Implants Reduces Predicted Stress and Danger of Fatigue Failure. Ann Biomed Eng. 2019 Sep 23. doi: 10.1007/s10439-019-02369-z. 



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