人工股関節ステムのセメントレス固定における打ち込み力の推定  [in Japanese] Inference of hammering force during non-cemented total hip arthroplasty  [in Japanese]

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Author(s)

    • 酒井 利奈 SAKAI Rina
    • 北里大学 医療衛生学部 医療工学科 Department of Medical Engineering and Technology, School of Allied Health Science, Kitasato University
    • 高橋 亮子 TAKAHASHI Akiko
    • 北里大学 医療衛生学部 医療工学科 Department of Medical Engineering and Technology, School of Allied Health Science, Kitasato University
    • 内山 勝文 UCHIYAMA Katsufumi
    • 北里大学 医学部 整形外科 Department of Medical Engineering and Technology, School of Allied Health Science, Kitasato University
    • 山本 豪明 YAMAMOTO Takeaki
    • 北里大学 医学部 整形外科 Department of Medical Engineering and Technology, School of Allied Health Science, Kitasato University
    • 福島 健介 FUKUSHIMA Kensuke
    • 北里大学 医学部 整形外科 Department of Medical Engineering and Technology, School of Allied Health Science, Kitasato University
    • 森谷 光俊 MORIYA Mistutoshi
    • 北里大学 医学部 整形外科 Department of Medical Engineering and Technology, School of Allied Health Science, Kitasato University
    • 内田 健太郎 UCHIDA Kentaro
    • 北里大学 医学部 整形外科 Department of Medical Engineering and Technology, School of Allied Health Science, Kitasato University
    • 高相 晶士 TAKASO Masashi
    • 北里大学 医学部 整形外科 Department of Medical Engineering and Technology, School of Allied Health Science, Kitasato University
    • 馬渕 清資 MABUCHI Kiyoshi
    • 北里大学 医療衛生学部 医療工学科 Department of Medical Engineering and Technology, School of Allied Health Science, Kitasato University

Abstract

セメントレスステムの固定において,強く打釘することで十分な固定力を得られるが,ときに術中骨折を惹起させるため,最適な打ち込み力を判断するのは難しい.微小骨折はX 線写真や肉眼で確認することが難しく,術中骨折の発生に関する報告も少ない.術中骨折の原因の一つとして,プレスフィットの際の固定性の獲得に関する明確な判断基準がなく,術者の経験や感覚に依存していることが挙げられる.術中骨折は,術後における荷重開始時期の遅延や日常生活動作獲得の遅延を来す恐れがあるため,その発生を防ぐ対策は極めて重要である. そこで本研究においては打釘の際に発生する打ち込み力を推定することを目的とし,セメントレス固定の手術を模擬した実験を行い,実験より得られた打ち込み力を条件として有限要素解析を行った.解析により大腿骨内部に発生する応力値を推定し,推定された応力値の妥当性を検討するために,実験結果と解析結果から打ち込み量を読み取った. 測定によりステムの打釘に必要な打ち込み力は,9.25kN を越える大きなものであることが明らかになった.解析の結果,大腿骨に発生するミーゼス相当応力は,近位のステム直下において最大値を示し,打釘1 回目で31 MPa,打釘2 回目で68MPa となった.ステムは2 回目までの打釘で十分な変位に達するため,2 回目以降は微調整レベルにするべきである.

In cementless stem fixation, the strong hammering of the stem required to ensure sufficient fixation force is occasionally complicated by the occurrence of bone fracture. Because small bone fractures that are not visible to the unaided eye or through X-ray radiographs are not detected, however, the reported incidence of small bone fractures is currently underestimated. We determined the amount of stress applied on the femur during cementless stem press-fit fixation using stress measurements and finite element analyses. Employing the same method as that used in total hip arthroplasty, we hammered the stem into artificial femurs which were mechanically equivalent to living femurs. The hammer was attached to a load sensor which allowed us to compare the amount of stress applied on the osseous tissue. Using stress measurements and finite element analysis, we then evaluated the conditions under which bone fractures are likely to occur.Under these conditions, we found that the hammering force caused fracture of the artificial femur. Our measurements showed that the hammering force was more than 9.25 kN and von Mises stress generated by the first and second hammer strikes was 31 and 68 MPa, respectively. The first two hammer strikes caused large displacement, and were therefore unlikely to generate intraoperative fractures. Two strikes are sufficient to emplace stems requiring a large displacement.

Journal

  • Journal of the Society of Biomechanisms

    Journal of the Society of Biomechanisms 35(1), 52-57, 2011-02-01

    Society of Biomechanisms

References:  13

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    10027414964
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AN00334047
  • Text Lang
    JPN
  • Article Type
    ART
  • ISSN
    02850885
  • NDL Article ID
    10996897
  • NDL Source Classification
    ZM2(科学技術--科学技術一般--大学・研究所・学会紀要)
  • NDL Call No.
    Z14-853
  • Data Source
    CJP  NDL  J-STAGE 
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