تاثير شكل و جنس پروتز سر راديوس بر روي بيومكانيك مفصل آرنج

The Effect of the Shape and Material of the Radial Head Implant on the Elbow Joint Biomechanics

شكستگي‌ سر راديوس از شايع­ترين شكستگي­ها در ناحيه مفصل آرنج است و نياز به جايگزيني اين بخش، با يك پروتز دارد. پروتزهاي متداول به علت سفتي خيلي زياد و شكل متفاوت نسبت به سر استخوان سالم، موجب تغيير بيومكانيك مفصل بازسازي شده مي­شوند. هدف اين مطالعه، ارزيابي بيومكانيكي يك پروتز آناتوميكي سر راديوس از جنس سيمان استخواني و مقايسه آن با يك پروتز متداول فلزي و مفصل آرنج سالم به كمك روش اجزاي محدود است. مدل هاي سه­بعدي اجزاي محدود شامل استخوان­هاي مفصل آرنج با خواص ناهمگن، الاستيك و ايزوتروپ، رباط­ها با خواص الاستيك، غضروف­ها با خواص هايپرالاستيك، و نيز پروتزهاي موردنظر بود. توزيع تنش­ها در حركات خم­شدن آرنج تا زاويه 40 درجه و پروناسيون ساعد تا زاويه 80 درجه بررسي شد. نتايج نشان داد كه اگر چه عملكرد بيومكانيكي هر دو نوع پروتز نسبت به مفصل سالم ضعيف­تر است و موجب ايجاد تنش­هاي بزرگتري مي­شوند، اما پروتز آناتوميكي سيماني به دليل سازگاري هندسي و مكانيكي بيشتر با سر راديوس سالم موجب افزايش كمتري در ماكزيمم تنش ميشود و توانايي بيشتري در بازسازي بيومكانيك مفصل آرنج دارد. بنابراين، پروتز آناتوميكي سيماني ميتواند به عنوان جايگزيني براي ايمپلنت هاي متداول فلزي سر راديوس بكار رود.

Radial head fracture is among the most common fractures in the elbow and usually requires prosthetic replacement of the radial head. Conventional prostheses usually change the biomechanics of the reconstructed joint, due to their different stiffness and shape compared to the native bones. The aim of this finite element study was to evaluate the biomechanical performance of an anatomical radius head prosthesis made of bone cement (PMMA), compared to a conventional metallic axisymmetric prosthesis and the native radial head. Three-dimensional models included elbow joint bones (with heterogeneous properties), ligaments, cartilage, and the prostheses. Stress distribution in elbow at flexion up to 40 degrees and forearm pronation up to 80 degrees was investigated. The results showed that despite the relatively weaker biomechanical performance of both prostheses compared to the healthy radial head (as they resulted in elevated stress levels in elbow), the anatomical cement prosthesis had a superior geometrical and mechanical consistency with the healthy radius head and caused smaller increases in the maximum stress, compared to the metallic implant. Hence, it was better able to restore the elbow joint biomechanics. Therefore, this anatomical cement prosthesis can be used as an alternative to the conventional metallic implants of the radial head.