多様な骨欠損部を有するステムのない脛骨トリタニウムの円錐の有限要素解析

A finite element analysis of tibial tritanium cones without stems in varying bone defects.

• Shuqiao Xie
• Noel Conlisk
• David Hamilton
• Chloe Scott
• Richard Burnett
• Pankaj Pankaj

抄録

背景:

英国では、股関節と膝関節形成術の約10％が再置換術である。再置換術である人工膝関節置換術（rtKA）では、骨欠損の管理は安定した骨とインプラントの構築を達成するために非常に重要です。トリタニウムコーンはrtKAにおける骨欠損の管理に使用されてきたが、様々な欠損がある場合の生体力学的性能については不明な点が多い。

BACKGROUND: In the UK around 10% of hip and knee arthroplasties are revision operations. At revision total knee arthroplasty (rTKA), bone loss management is critical to achieving a stable bone-implant construct. Though tritanium cones have been used to manage bone defects in rTKA, their biomechanical performance with varying defects remains unknown.

方法:

深さと幅が異なる4つの解剖学的位置にある未完成の脛骨骨欠損（T2A型とT2B型）を、4つの荷重シナリオにさらされた複合脛骨で計算的に調査しました。トリタニウムコーンが脛骨骨欠損部を置換する能力は、骨の歪み分布と界面のマイクロモーションという結果指標を用いて検討された。

METHODS: Uncontained tibial bone defects at four anatomic locations, with varying depths and widths (Type T2A and T2B) were investigated computationally in a composite tibia which was subjected to four loading scenarios. The ability of the tritanium cone to replace the tibial bone defect was examined using the outcome measures of bone strain distribution and interface micromotions.

結果:

その結果、前方および側方の欠陥は、無傷の骨と比較してひずみ分布を有意に変化させないことが明らかになった。内側欠損では、歪み分布は欠損幅に敏感であるが、後側欠損の歪み分布は欠損幅と深さに関連している。一般的に、骨とインプラントの界面におけるマイクロモーションは小さく、主に欠陥の深さに影響されます。

RESULTS: It was found that anterior and lateral defects do not significantly alter the strain distribution compared with intact bone. For medial defects, strain distribution is sensitive to defect width; while strain distributions for posterior defects are associated with defect width and depth. In general, micromotions at the bone-implant interface are small and are primarily influenced by defect depth.

結論:

我々のモデルでは、rTKAにおける骨欠損の管理にはコーンが許容可能な選択肢であることを示している。観察された全てのマイクロモーションは小さいものであったため、この研究で検討された全てのタイプの未収納の骨欠損部において、成功した骨統合が期待される。トリタニウムコーンは、深さ10mmまで、コーンの中心から9mmまで伸びる未完成の脛骨欠損を安全に収容することができます。対称的なコーンで管理されている内側と後方の脛骨欠損は、最大の骨の歪みを示しており、非対称コーンはこのような状況で有用であるかもしれません。

CONCLUSIONS: Our models show that the cone is an acceptable choice for bone defect management in rTKA. Since all observed micromotions were small, successful osteointegration would be expected in all types of uncontained defects considered in this study. Tritanium cones safely accommodate uncontained tibial defects up to 10 mm deep and extending up to 9 mm from the centre of the cone. Medial and posteriorly based defects managed with symmetric cones display the greatest bone strains and asymmetric cones may be useful in this context.

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