HTO：有限要素分析のための外側皮質ヒンジに対する亀裂開始と伝播に対するソーブレードジオメトリの効果

はじめに：ヒンジは、高脛骨骨切り術（HTO）のホールドと治癒において主要な役割を果たします。ヒンジの弱体化は、失敗の危険因子です。私たちの研究の目的は、Saw Bladeの最先端のジオメトリがヒンジの亀裂開始または伝播に影響するかどうかを判断することでした。 仮説：このリスクを軽減する特定の最先端のジオメトリが存在します。 材料と方法：横方向の等方性弾性骨特性を持つ有限要素モデルが作成されました。厚さ1.27 mmののこぎりが切断された（前後方向の全厚さ）が、1cmの外側皮質ヒンジを残したままにした。3つの異なる最先端のジオメトリが比較されました。長方形、U字型、V字型。骨切り術の開口部は、固定された近位部分で遠位に適用された負荷によって1秒間1mを超えて行われました。最初のシミュレーションでは、ヒンジで亀裂は開始されませんでしたが、2番目のシミュレーションでは、15°で上向きに角度が付いた2mm亀裂の始まりが追加されました。これらの2つのシミュレーションを使用して、局所的な応力ライザーがヒンジに存在するかどうかを識別しました。この情報は、ヒンジへのエネルギー放出速度をヒンジへの計算に使用しました。これは、ヒンジの亀裂を開始して伝播するために必要なエネルギーに対応します。 結果：最初のシミュレーション（亀裂開始なし）では、長方形のSAWブレードジオメトリが最も低い局所応力集中をもたらしました。2番目のシミュレーション（亀裂開始を伴う）では、U字型のジオメトリが最も低い局所応力集中をもたらしました。U字型のジオメトリのエネルギー放出速度は最も低かったため、外側皮質ヒンジの亀裂を開始および伝播する可能性が最も低かったということです。 ディスカッション/結論：コンピューターモデリングに関連する固有の制限を念頭に置いて、我々の調査結果は、U字型の最先端が、エネルギー放出速度が最も低いため、亀裂を開始または伝播する可能性が最も低いことを示しています。これは私たちの仮説を裏付けています。 証拠のレベル：V、専門家の意見。

INTRODUCTION: The hinge plays a primary role in the hold and healing of a high tibial osteotomy (HTO). Weakening of the hinge is a risk factor for failure. The aim of our study was to determine whether the geometry of the saw blade's cutting edge impacts crack initiation or propagation on the hinge. HYPOTHESIS: A certain cutting edge geometry exists that will reduce this risk. MATERIALS AND METHODS: A finite element model with transverse isotropic elastic bone properties was created. A 1.27-mm thick saw cut (full thickness in anteroposterior direction) was made leaving a 1cm lateral cortical hinge. Three different cutting edge geometries were compared: rectangular, U-shaped, V-shaped. Opening of the osteotomy was done over 1mm for 1 s by a load applied distally with the proximal portion fixed. In the first simulation, no crack was initiated at the hinge, while in the second simulation, the beginnings of a 2mm crack angled upward at 15° was added. These two simulations were used to identify whether a local stress riser was present at the hinge. This information was used to calculate the energy release rate to the hinge, which corresponds to the energy needed to initiate and propagate a crack on the hinge. RESULTS: In the first simulation (no crack initiation), a rectangular saw blade geometry resulted in the lowest local stress concentration. In the second simulation (with crack initiation), the U-shaped geometry resulted in the lowest local stress concentration. The U-shaped geometry had the lowest energy release rate, meaning that it was the least likely to initiate and propagate a crack on the lateral cortical hinge. DISCUSSION/CONCLUSION: Keeping the inherent limitations related to computer modelling in mind, our findings show that a U-shaped cutting edge is least likely to initiate or propagate a crack since it has the lowest energy release rate. This confirms our hypothesis. LEVEL OF EVIDENCE: V, expert opinion.