DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-34012-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41501310
تاريخ النشر: 2026-01-07
المؤلف: Yutong Wu وآخرون
الموضوع الرئيسي: أمراض العظام والمفاصل
نظرة عامة
نخر العظم في رأس الفخذ (ONFH) ينتج عن اضطراب تدفق الدم، مما يؤدي إلى نخر لا رجعة فيه واحتمال انهيار المفصل. التدخل المبكر أمر حاسم للحفاظ على وظيفة المفصل وتجنب استبدال الورك. تتناول هذه الدراسة تحديين رئيسيين في استراتيجيات الحفاظ على الورك لنخر العظم في رأس الفخذ: تحقيق استهداف دقيق مع الحد الأدنى من الإصابة وتحديد المواقع الثلاثية الأبعاد المثلى من الناحية البيوميكانيكية للعلاج بدقة.
قام الباحثون بدمج تنظير الورك مع تحليل العناصر المحدودة الميكانيكي قبل العملية وتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لتطوير استراتيجية جديدة للعلاج الدقيق لنخر العظم المبكر في رأس الفخذ. أظهرت النتائج انخفاضًا كبيرًا في درجات مقياس الشدة البصرية (VAS) خلال 14 يومًا بعد الجراحة، إلى جانب تحسينات ملحوظة في درجات هاريس للورك (HHS) في المتابعة بعد ثلاثة أشهر. علاوة على ذلك، كشفت التقييمات التصويرية عن عدم تقدم نخر العظم في أي مريض على مدى ثلاث سنوات بعد العملية. تظهر هذه الطريقة إمكانيات تحليل العناصر المحدودة في التخطيط قبل العملية والعلاج البيوميكانيكي، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق والتطبيق الأوسع.
مقدمة
**مقدمة**
نخر العظم في رأس الفخذ (ONFH) ينتج عن اضطراب تدفق الدم، مما يؤدي إلى نقص الأكسجين في العظم تحت الغضروف ونخر لاحق لخلايا نخاع العظم والأوستيوسايت. تتوج هذه العملية المرضية بتشوه وانهيار السطح المفصلي، مما قد يتقدم إلى التهاب المفاصل الثانوي الشديد. التدخل المبكر أمر حاسم لمنع انهيار رأس الفخذ، والحفاظ على وظيفة المفصل، وتأخير أو تجنب استبدال الورك. منذ تقديم معايير التصنيف من قبل فيكات وأرليه في عام 1980، ظهرت العديد من أنظمة التصنيف، لا سيما نظام تصنيف جمعية أبحاث الدورة الدموية العظمية (ARCO) ونظام تصنيف مستشفى الصداقة الصينية اليابانية (CJFH)، والتي أثرت بشكل كبير على الإدارة السريرية لنخر العظم في رأس الفخذ.
سلطت الدراسات الحديثة الضوء على اضطراب الهيكل الميكانيكي لرأس الفخذ وفشل إعادة التشكيل كعوامل رئيسية في تقدم النخر بعد الجراحة. تعتمد بروتوكولات العلاج الحالية بشكل أساسي على نتائج التصوير، وغالبًا ما تفتقر إلى بيانات بيوميكانيكية قوية. تشمل التحديات التقنية الرئيسية في استراتيجيات الحفاظ على الورك لنخر العظم المبكر تحقيق استهداف دقيق أثناء التدخلات لتقليل الإصابة الناتجة عن العلاج وتحسين الظروف البيوميكانيكية لإعادة التشكيل. يتطلب ذلك تنقلًا دقيقًا لضمان وضع دقيق للإبر الموجهة داخل المنطقة النخرية مع الحفاظ على سلامة العظم الإسفنجي المحيط. بالإضافة إلى ذلك، يجب على الأطباء تقييم توزيع الإجهاد الميكانيكي وإمكانات إعادة التشكيل البيولوجية لتوفير دعم فوري لتحمل الوزن وتعزيز الظروف المثلى لتجديد العظام.
طرق البحث
استخدمت الدراسة نهج التسجيل المسبق، والذي تم توثيقه على منصة البحث الطبي (https://www.medicalresearch.org.cn) تحت المعرف MR-50-24-021542. يعزز هذا الأسلوب الشفافية وقابلية تكرار البحث من خلال توضيح أهداف الدراسة، والفرضيات، واستراتيجيات التحليل قبل جمع البيانات. تعتبر عملية التسجيل المسبق ضرورية لتقليل التحيزات وضمان أن النتائج مستمدة من إطار محدد مسبقًا، مما يعزز من صحة النتائج.
النتائج
في هذه الدراسة، تم علاج ستة مرضى يعانون من نخر العظم المبكر في رأس الفخذ (ONFH) باستخدام استراتيجية جراحية جديدة. شملت التقييمات بعد العملية صور الأشعة السينية القياسية للورك، والتي أظهرت أن رأس الفخذ حافظ على شكله الكروي دون العلامات الهلالية النموذجية التي تشير إلى انهيار مبكر. أكد التصوير نجاح تخفيف الضغط عن المنطقة النخرية واندماج الطعم الداعم.
أظهرت الأشعة المقطعية بعد ثلاث سنوات الحفاظ الكبير على الهياكل التشريحية، والتي تتميز بحجم نخر مستقر، وعدم انهيار تحت الغضروف، وكثافة معدنية لحدود الإصلاح مقارنة بتلك الموجودة في العظام الصحية المجاورة. كانت هذه النتائج الشعاعية مرتبطة بتحسين درجات هاريس للورك، مما يشير إلى أن التدخل الجراحي أوقف تقدم المرض بشكل فعال في المرضى المعالجين.
المناقشة
في هذه المناقشة، يبرز المؤلفون قيود الطرق الحالية لوضع الزرع في علاج نخر العظم المبكر في رأس الفخذ (ONFH)، وخاصة خطر الإصابة الناتجة عن العلاج ونقص الدقة في تخفيف الضغط الأساسي ووضع الطعم. يؤكدون على الإمكانات التحولية لدمج تقنيات التصوير ثلاثي الأبعاد (3D) وتصنيع الإضافات في الممارسة السريرية، والتي يمكن أن تعزز دقة الجراحة وتقلل من المضاعفات. من خلال استخدام نماذج العناصر المحدودة (FE) المستمدة من التصوير ثلاثي الأبعاد، تهدف الدراسة إلى تحسين الفعالية البيوميكانيكية للهياكل الداعمة وتحسين العلاج الفردي لنخر العظم في رأس الفخذ.
يستعرض المؤلفون بروتوكول علاج استراتيجي يتضمن تحليل FE قبل العملية، وتصميم لوحات توجيه مطبوعة ثلاثية الأبعاد مخصصة، ومراقبة تنظيرية أثناء الجراحة. تسهل هذه الطريقة ليس فقط وضع الزرع بدقة ولكن أيضًا تقلل من خطر إلحاق الضرر بتدفق الدم إلى رأس الفخذ. يشيرون إلى أنه بينما يسمح تنظير الورك برؤية مباشرة لموقع الجراحة وتقييم سلامة الغضروف، يجب دمجه مع تقنيات أخرى لاستعادة الاستقرار البيوميكانيكي بشكل فعال. تشير النتائج إلى أن دمج تقنيات التصوير المتقدمة والمحاكاة يمكن أن يعزز بشكل كبير من دقة ونتائج علاجات نخر العظم في رأس الفخذ، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في هذه المنهجيات.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-34012-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41501310
Publication Date: 2026-01-07
Author(s): Yutong Wu et al.
Primary Topic: Bone and Joint Diseases
Overview
Osteonecrosis of the femoral head (ONFH) results from disrupted blood flow, leading to irreversible necrosis and potential joint collapse. Early intervention is critical to maintain joint function and avoid hip replacement. This study addresses two main challenges in hip-preservation strategies for ONFH: achieving precise targeting with minimal injury and accurately identifying biomechanically optimal three-dimensional locations for treatment.
The researchers integrated hip arthroscopy with preoperative finite element mechanical analysis and 3D printing technology to develop a novel strategy for precision treatment of early ONFH. The results indicated a significant reduction in Visual Analogue Scale (VAS) scores within 14 days post-surgery, alongside notable improvements in Harris Hip Scores (HHS) at the three-month follow-up. Furthermore, imaging assessments revealed no progression of ONFH in any patient over a three-year period postoperatively. This approach demonstrates the potential of finite element analysis in preoperative planning and biomechanical treatment, warranting further investigation and broader application.
Introduction
**Introduction**
Osteonecrosis of the femoral head (ONFH) results from disrupted blood flow, leading to subchondral bone hypoxia and subsequent necrosis of bone marrow cells and osteocytes. This pathological process culminates in the deformation and collapse of the articular surface, potentially progressing to severe secondary osteoarthritis. Early intervention is critical to prevent femoral head collapse, preserve joint function, and delay or avoid hip replacement. Since the introduction of staging criteria by Ficat and Arlet in 1980, numerous classification systems have emerged, notably the Association Research Circulation Osseous (ARCO) and China-Japan Friendship Hospital (CJFH) Staging Systems, which have significantly influenced clinical management of ONFH.
Recent studies have highlighted the disruption of the femoral head’s mechanical structure and the failure of remodeling as key factors in the progression of necrosis post-surgery. Current treatment protocols primarily depend on imaging results, often lacking robust biomechanical data. Two major technical challenges in hip-preservation strategies for early ONFH include achieving precise targeting during interventions to minimize iatrogenic injury and optimizing biomechanical conditions for remodeling. This necessitates meticulous navigation to ensure accurate placement of guide needles within the necrotic zone while preserving the integrity of surrounding trabecular bone. Additionally, clinicians must assess mechanical stress distribution and biological remodeling potential to provide immediate load-bearing support and foster optimal conditions for bone regeneration.
Methods
The study employed a pre-registration approach, which is documented on the Medical Research platform (https://www.medicalresearch.org.cn) under the identifier MR-50-24-021542. This method enhances the transparency and reproducibility of the research by outlining the study’s objectives, hypotheses, and analytical strategies prior to data collection. The pre-registration process is crucial for minimizing biases and ensuring that the findings are derived from a predefined framework, thereby strengthening the validity of the results.
Results
In this study, six patients with early osteonecrosis of the femoral head (ONFH) were treated using a novel surgical strategy. Postoperative evaluations included standardized hip radiographs, which revealed that the femoral head maintained its spherical shape without the typical crescentic markings indicative of early collapse. Imaging confirmed successful decompression of the necrotic area and integration of the support graft.
Three-year follow-up CT scans demonstrated significant preservation of anatomical structures, characterized by stable necrotic volume, no subchondral collapse, and reparative border mineralization density comparable to that of adjacent healthy bone. These radiographic findings were associated with improved Harris Hip Scores, suggesting that the surgical intervention effectively halted disease progression in the treated patients.
Discussion
In this discussion, the authors highlight the limitations of current methods for implant placement in the treatment of early osteonecrosis of the femoral head (ONFH), particularly the risk of iatrogenic injury and the lack of precision in core decompression and graft placement. They emphasize the transformative potential of integrating three-dimensional (3D) imaging and additive manufacturing technologies into clinical practice, which can enhance surgical accuracy and reduce complications. By utilizing finite element (FE) models derived from 3D imaging, the study aims to optimize the biomechanical efficacy of support structures and improve the individualized treatment of ONFH.
The authors detail a strategic treatment protocol that includes preoperative FE analysis, the design of personalized 3D-printed guide plates, and arthroscopic monitoring during surgery. This approach not only facilitates accurate placement of implants but also minimizes the risk of damaging the femoral head’s blood supply. They note that while hip arthroscopy allows for direct visualization of the surgical site and assessment of cartilage integrity, it must be combined with other techniques to restore biomechanical stability effectively. The findings suggest that the integration of advanced imaging and simulation technologies can significantly enhance the precision and outcomes of ONFH treatments, warranting further investigation into these methodologies.