Porous, Patient Specific Interbody Fusion Cages with Enhanced Loading Characteris

具有增强负载特性的针对患者的多孔椎间融合器

基本信息

  • 批准号:
    8622921
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 17.22万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-04-01 至 2016-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary The proposed research will challenge the standard approach to lumbar interbody fusions (LIFs) by utilizing medical imaging, finite-element (FE) models and emerging materials to guide novel device design. These fusions are performed annually on 500,000 patients who suffer from degenerative disc disease, instability, and scoliosis. This proposal offers an innovative, multi-disciplinary approach to studying LIFs. Conventional CT will be correlated and utilized to predict local strength and modulus values across the endplates. These data will also be used to create patient-specific, FE models with the matching material properties. FE simulations will be used to evaluate the complex biomechanics of the spine for a wide variety of cages/rod designs, materials, and configurations. Furthermore, simulations will yield valuable information regarding the stress distribution across the endplates as well as overall construct stiffness as a function of bone formation and fusion. Lastly, poly(para-phenylenes) (PPPs) are a new class of aromatic polymers with strength and modulus values higher than poly(ether-ether-ketone) (PEEK). PPPs have superior manufacturability compared to current cage materials and will be made into porous devices. The porosity of the device will be spatially tailored to match the properties of the implant across the endplates, while also promoting osteointegration of bone. Our hypothesis is that a porous interbody fusion cage would reduce complications (subsidence and adjacent-level disease) and improve clinical outcomes by (1) spatially tailoring the modulus of the implant to the endplate, (2) more evenly distributing stresses across the entire endplate, (3) lowering the overall construct stiffness value, and (4) allowing for osteointegration of bone into the implant. If successful, the proposed research would shift the paradigm for how LIF cages and constructs are designed as well as lower rates of subsidence, implant failures, and adjacent-level disease. The proposed team consists of an inter- disciplinary group with backgrounds in clinical surgery, mechanical and biomedical engineering, and materials science.
项目摘要 拟议的研究将挑战标准方法对腰椎室内融合(LIFS)的挑战 利用医学成像,有限元素(FE)模型和新兴材料来指导新型设备设计。 这些融合每年对500,000名患有退行性椎间盘疾病的患者进行, 不稳定性和脊柱侧弯。该提案为研究LIF提供了创新的多学科方法。 传统的CT将被关联并利用来预测整个局部强度和模量值 终结。这些数据还将用于创建具有匹配材料的患者特异性FE模型 特性。 FE模拟将用于评估脊柱的复杂生物力学 笼子/杆设计,材料和配置。此外,模拟将产生有价值的信息 关于终结物之间的应力分布以及整体构建刚度随骨骼的函数 形成和融合。最后,聚(para-苯基烯)(PPP)是一种具有强度的新类芳族聚合物 和模量值高于聚(醚 - 酮)(PEEK)。 PPP具有较高的制造性 与当前的笼子材料相比,将制成多孔设备。设备的孔隙度将是 在空间上量身定制以匹配植入物在终结板上的特性,同时也促进 骨骼的骨整合。我们的假设是多孔的室内融合笼会减少并发症 (沉降和邻近疾病)并通过(1)空间调整模量来改善临床结果 末端板的植入物,(2)在整个端板上更均匀分布应力,(3)降低 总体构建刚度值,(4)允许将骨骼整合到植入物中。如果成功, 拟议的研究将改变范式的设计笼子和结构以及 较低的沉降率,植入物失败和邻近疾病。拟议的团队包括一个间 具有临床手术,机械和生物医学工程和生物医学工程背景背景的纪律群体以及 材料科学。

项目成果

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