Ann Biomed Eng：骨形成对多孔植体内应力分布的影响
2019-10-29 不详 网络
过增材制造使新的多孔植入物设计成为可能，从而增加了骨整合，从而潜在地提高了需要大量骨植入物的患者的植入物性能和寿命。本研究旨在评估植入物和植入物中的应变分布如何影响骨向内生长的模式以及多孔内组织密度的变化如何改变植入物的应力。假设多孔金属植入物容易发生疲劳破坏，并且随着骨整合的发生而减少。使用现象学的有限元分析（FEA）骨重建模型来预测绵羊髁突缺损模型中两种激光烧结的多孔（孔径分别为700μm和1
过增材制造使新的多孔植入物设计成为可能，从而增加了骨整合，从而潜在地提高了需要大量骨植入物的患者的植入物性能和寿命。本研究旨在评估植入物和植入物中的应变分布如何影响骨向内生长的模式以及多孔内组织密度的变化如何改变植入物的应力。假设多孔金属植入物容易发生疲劳破坏，并且随着骨整合的发生而减少。
使用现象学的有限元分析（FEA）骨重建模型来预测绵羊髁突缺损模型中两种激光烧结的多孔（孔径分别为700μm和1500μm）Ti6Al4V植入物的部分骨形成，并在体内进行对比和确认。
FEA模型预测了多孔植入物中的部分骨形成，但是与组织学结果相比，过高地估计了骨表面积。在骨重塑之前，期间以及平衡时评估植入物和邻近组织中的应力和应变。结果表明，局部骨形成可以局部改善应力分布，至少将两种孔径的应力集中降低20％。这可以改善较大孔植入物的长期抗疲劳性，因为随着骨形成，过高的应力会降低到更安全的水平（疲劳强度的86％）。应力分布仅在没有骨骼生长的区域发生轻微变化。
由于到大量多孔骨植入物中的骨形成程度取决于应力屏蔽的水平，因此植入物的设计和刚度对骨整合具有重大影响，因此需要仔细考虑以确保具有大量多孔区域的植入物的安全性。据我们所知，这是第一次描述和表征了骨形成对多孔植入物内应力分布的影响。
原始出处：
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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