Modeling of an Optimized Electrostimulative Hip Revision System Under Consideration of Uncertainty in the Conductivity of Bone Tissue
Modeling of an Optimized Electrostimulative Hip Revision System Under Consideration of Uncertainty in the Conductivity of Bone Tissue
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考虑骨组织电导率不确定性的优化电刺激髋关节翻修系统建模
DOI：
10.1109/jbhi.2015.2423705
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发表时间：
2015
影响因子：
7.7
通讯作者：
van Rienen U
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Schmidt C;Zimmermann U;van Rienen U
近年来，全髋关节置换翻修手术的数量大幅增长。必须进行该手术的主要原因之一是假体松动或损坏，这是由植入物-骨界面处的骨坏死促进的。电刺激是一种很有前途的技术，它可以加速骨细胞的生长，从而增强种植体对骨的锚固。我们提出了一个电刺激全髋关节翻修系统，以提高骨再生的计算模型。在这项研究中，骨组织的电导率的不确定性对电场强度和优化的电极几何形状和布置的有益刺激体积的影响进行了研究。广义多项式混沌技术被用来量化的不确定性，在刺激体积相对于不确定的传导性的松质骨，骨髓，骨替代品，这是用来填充有缺陷的地区。结果表明，整体有益刺激区域对骨组织电导率的不确定性仅略微敏感。然而，在组织边界附近，可以预期更大的不确定性，特别是在有益区域和刺激不足区域之间的过渡中。
Since several years, the number of total hip arthroplasty revision surgeries is substantially growing. One of the main reasons for this procedure to become necessary is the loosening or damage of the prothesis, which is facilitated by bone necrosis at the implant-bone interface. Electrostimulation is one promising technique, which can accelerate the growth of bone cells and, therefore, enhance the anchorage of the implant to the bone. We present computational models of an electrostimulative total hip revision system to enhance bone regeneration. In this study, the influence of uncertainty in the conductivity of bone tissue on the electric field strength and the beneficial stimulation volume for an optimized electrode geometry and arrangement is investigated. The generalized polynomial chaos technique is used to quantify the uncertainty in the stimulation volumes with respect to the uncertain conductivity of cancellous bone, bone marrow, and bone substitute, which is used to fill defective areas. The results suggest that the overall beneficial stimulation areas are only slightly sensitive to the uncertainty in conductivity of bone tissue. However, in the proximity of tissue boundaries, larger uncertainties, especially in the transition between beneficial and understimulation areas, can be expected.
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频率为 800 至 1900 MHz 时猪脑组织从生到死的介电特性
影响因子：
1.9
作者：
G. Schmid;G. Neubauer;U. Illievich;F. Alesch
通讯作者：
F. Alesch
电刺激髋关节翻修系统中最佳刺激区域的不确定性量化
DOI：
10.1109/embc.2014.6943718
发表时间：
2014
期刊：
2014 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
影响因子：
--
作者：
Schmidt;Zimmermann;van Rienen
通讯作者：
van Rienen
DOI：
10.1002/jbm.10015
发表时间：
2002-03-05
期刊：
JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH
影响因子：
--
作者：
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通讯作者：
Bizios, R
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影响因子：
2.1
作者：
U. Zimmermann;U. van Rienen
通讯作者：
U. van Rienen
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10.1109/ner.2013.6696159
发表时间：
1948
期刊：
2013 6th International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering (NER)
影响因子：
--
作者：
Schmidt;van Rienen
通讯作者：
van Rienen