S'abonner

Analysis of load distribution on the plate and lateral hinge of a valgus opening high tibial osteotomy during weight-bearing: a finite element analysis - 24/07/24

Doi : 10.1016/j.otsr.2024.103956 
Matthieu Ehlinger a, b, , Wiayo Azoti c, d, Lil Le Crom a, Samuel Berthe a, Matthieu Ollivier e, Henri Favreau b, Mekki Tamir b, Nadia Bahlouli a
a ICube Laboratory - University of Strasbourg – CNRS, 4 rue de la Manufacture des Tabacs, 67000 Strasbourg, France 
b Department of Orthopedic Surgery and Traumatology, Hautepierre II Hospital, 1 Avenue Molière, 67098 Strasbourg Cedex, France 
c INSA Toulouse, 135 Avenue de Rangueil, 31400 Toulouse, France 
d Clément Ader Institute (ICA), Federal University Toulouse Midi-Pyrénées, UMR CNRS 5312, INSA, ISAE-SUPAERO, IMT Mines Albi, UPS, 3 rue Caroline Aigle, 31400 Toulouse, France 
e Department of Orthopedic Surgery, Sainte-Marguerite Hospital, University Hospital of Marseille, 270 Boulevard Sainte-Marguerite, 13009 Marseille, France 

Corresponding author.
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Wednesday 24 July 2024

Abstract

Introduction

Valgus high tibial osteotomy (HTO) is indicated for managing isolated medial knee osteoarthritis in a young patient with a metaphyseal deformity of the proximal tibia. In a medial opening HTO, maintaining the integrity of the lateral hinge is crucial for ensuring proper healing and correction retention. Using a locked plate to stabilize an HTO is common practice, allowing for earlier weight-bearing. The objective of this study was therefore to measure and track the mechanical load distribution on a locked fixation plate and the lateral hinge of an HTO using a finite element (FE) model simulating single-leg stance loading.

Hypothesis

The working hypothesis was that during weight-bearing, the plate and the lateral hinge absorb stress asymmetrically, predominantly on the plate.

Material and methods

A numerical model of an HTO stabilized with a locked plate was developed based on the actual geometry of a healthy proximal tibia (using Autodesk Fusion 360 and Altair HyperWorks software). In this finite element simulation of loading, a mesh convergence study was conducted to optimize the accuracy of the numerical model results. The primary outcome measure was the maximum stress value in the affected areas (Von Mises stress, in MPa) of the plate and the lateral hinge.

Results

The maximum stress intensity in the plate was approximately 20.29 MPa. The maximum stress intensity in the bony hinge was about 5.6 MPa. The results of the mesh convergence study for the hinge and the plate enabled defining the most suitable model for future FE studies: a 4 mm mesh for all model elements except for the high-stress area in the plate and the hinge, which were meshed with a 0.7 mm element size. This adaptation provided greater precision in the study.

Discussion

There is a distribution and allocation of stress both on the plate and the hinge, underlining the significance of the plate and the absolute necessity of preserving the hinge. Predictably, the plate absorbs the majority of the load, more than three times that of the hinge.

Conclusion

The hypothesis is confirmed; however, additional studies would be necessary to validate these numerical results: an experimental component on instrumented cadaveric bones, as well as comparative studies of different fixation plates.

Level of Evidence

V, expert opinion; controlled laboratory study.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Hinge, Tibial osteotomy, Finite elements analysis, Simulation


Plan


© 2024  Publié par Elsevier Masson SAS.
Ajouter à ma bibliothèque Retirer de ma bibliothèque Imprimer
Export

    Export citations

  • Fichier

  • Contenu

Bienvenue sur EM-consulte, la référence des professionnels de santé.
L’accès au texte intégral de cet article nécessite un abonnement.

Déjà abonné à cette revue ?

Mon compte


Plateformes Elsevier Masson

Déclaration CNIL

EM-CONSULTE.COM est déclaré à la CNIL, déclaration n° 1286925.

En application de la loi nº78-17 du 6 janvier 1978 relative à l'informatique, aux fichiers et aux libertés, vous disposez des droits d'opposition (art.26 de la loi), d'accès (art.34 à 38 de la loi), et de rectification (art.36 de la loi) des données vous concernant. Ainsi, vous pouvez exiger que soient rectifiées, complétées, clarifiées, mises à jour ou effacées les informations vous concernant qui sont inexactes, incomplètes, équivoques, périmées ou dont la collecte ou l'utilisation ou la conservation est interdite.
Les informations personnelles concernant les visiteurs de notre site, y compris leur identité, sont confidentielles.
Le responsable du site s'engage sur l'honneur à respecter les conditions légales de confidentialité applicables en France et à ne pas divulguer ces informations à des tiers.


Tout le contenu de ce site: Copyright © 2024 Elsevier, ses concédants de licence et ses contributeurs. Tout les droits sont réservés, y compris ceux relatifs à l'exploration de textes et de données, a la formation en IA et aux technologies similaires. Pour tout contenu en libre accès, les conditions de licence Creative Commons s'appliquent.