Development of a Biconcave Mobile‐Bearing Lumbar Total Disc Arthroplasty Concept Using Finite Element Analysis and Design Optimization
Notice bibliographique
Résumé
Total disc arthroplasty (TDA) is a motion-preserving surgical treatment for spinal disorders. However, adverse surgical outcomes, such as abnormal kinematics, facet joint (FJ) overloading, and polyethylene (PE) failures, have limited wide application of lumbar TDAs. The objectives of this computational study were to elucidate how implant design and FJ articulation both influence metal-on-polyethylene (MoP) motion and contact mechanics, as well as to propose and refine a new mobile-bearing TDA concept which enhanced postoperative performance. Simulation results show that abnormal motions (lift-off and/or unsymmetrical motion) are alleviated in fixed-/mobile-bearing TDA-treated segments, as the FJ gap increases. It clearly demonstrates that FJ articulation guides segmental motion and interferes with intended MoP articulation. For an existing biconvex mobile-bearing design, component impingement leads to a peak PE stress of 20.8 MPa (yield stress: 13 MPa), indicating a high risk of PE creep/fracture. Therefore, we proposed a new TDA concept featuring a biconcave PE core with a smooth shape, in order to strengthen the PE rim and mitigate edge-loading. Furthermore, the biconcave-core TDA was optimally designed to promote normal segmental range of motion (ROM), or to minimize polyethylene contact pressure (PCP). In extension (the severest loading scenario), the biconvex-core TDA design caused a ROM 3.6° (+88%) greater than the intact segment and a peak PCP of 116.5 MPa. In contrast, ROM-optimal or PCP-optimal biconcave-core TDA designs decreased the ROM difference to 0.0° or the peak PCP to 24.3 MPa. Therefore, this new TDA design can potentially reduce the incidence of hypermotion and PE damage. © 2019 Orthopaedic Research Society. Published by Wiley Periodicals, Inc. J Orthop Res 37:1805-1816, 2019.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».