法医学の実践における有限要素モデリングの応用。大腿骨周囲骨折のケーススタディ

Finite Element Modeling Application in Forensic Practice: A Periprosthetic Femoral Fracture Case Study.

• Mara Terzini
• Alessandra Aldieri
• Stefania Nurisso
• Giuseppe De Nisco
• Cristina Bignardi

抄録

大腿骨周囲骨折の発生率は過去20年間で急速に増加しており、多くの患者の再手術や永久的な身体障害の原因となっているだけでなく、多くの国にとって大きな社会経済的負担となっている。本研究では、人工股関節全置換術後に発生し、最も普及している内部固定法の一つである大腿骨周囲プレートシステムの移植によって治療された大腿骨周囲骨折の実例を扱っています。移植した大腿骨プレートが短い経過観察後に破断したことを調査し、プレート破断の原因を理解するために、有限要素解析を実施しました。このような事象は、現在、病院、外科医、医療機器メーカーが、同様の事象が発生した患者から非難されることが多くなっているため、法医学的な議論の対象となっている。本研究では、メーカーが推奨する使用目的に応じて、プレートの正しい動作を検証するために、日常生活や偶発的な活動中に大腿骨に作用するさまざまな荷重状況をシミュレートした。解析の結果、つまずきや不完全な骨癒合が存在する場合など、従来とは異なる荷重状況でもプレートの破損が発生することが明らかになりました。

The incidence of periprosthetic fractures has rapidly increased in the last two decades and has been the cause of a large number of revision surgeries and permanent physical disability for many patients, as well as a significant socioeconomic burden for many nations. This research deals with a periprosthetic femur fracture real event, occurred following a total hip arthroplasty and treated with one of the most widespread internal fixation methods: the implant of a periprosthetic femur plate system. A Finite Element analysis was performed to investigate the implanted femur plate break after a short follow-up and to understand the plate break causes. Such events are currently object of forensic debate as more and more often hospitals, surgeons, and medical device manufacturers are denounced by patients to whom similar events occur. In this work, different load situations acting on the femur during daily and incidental activities were simulated, in order to validate the correct behavior of the plate, according to the intended use recommended by the manufacturer. The analysis demonstrates that the plate failure can occur in situations of unconventional loading such as that caused by stumbling and in presence of incomplete bone healing.

Copyright © 2020 Terzini, Aldieri, Nurisso, De Nisco and Bignardi.