609 research outputs found
Numerical Evaluation Of The Mechanical Properties Of A Novel Expandable Intramedullary Nailing: A New Alternative To Standard Interlocking Nailing
No full textINJURY-INTERNATIONAL JOURNAL OF THE CARE OF THE INJUREDIntroduction: : There has been a great effort in preventing the disadvantages of distal locking in intramedullary nailing to date. From this scope, a novel expandable nail fixation eliminating distal locking screws has been designed. The primary aim of this numerical parametric study is to investigate mechanical behavior of expandable nail fixation on the fractured femur model under different contact parameters which are effective in maintaining the nail position and to specify the appropriate values of these contact parameters for a safe fixation. The second aim is to compare mechanical behavior of the expandable nail fixation with the standard interlocking nail fixation. Materials and Methods: : The expandable nail has three wedges which are responsible for distal fixation by compressing the medullary canal in the radial direction. 4th generation Sawbones femur model was used as bone model. A transverse osteotomy with 20 mm gap was created to simulate a subtrochanteric fracture. The fixations have been examined under axial compression with 1200 N and torsion with 7 Nm. In the parametric study, the tightening torque and static friction coefficient in wedge-canal contact were selected as contact parameters. The outputs were stiffnesses of the fixations, equivalent von-Mises stress distribution on the models, and load sharing between the canal and distal locking elements. Results: : The results of the parametric study showed that the model with the tightening torque of 3 Nm and friction coefficient of 0.7 was the safest. The load borne by wedges is generally prone to increase with increased tightening torque and friction coefficient. The both fixations showed close stiffness and stress values. Conclusion: : The tightening torque of the wedge locking mechanism is directly effective in maintaining the nail position constant in canal, and the safety of the fixation is better ensured with increased tightening torque but stress states on bone must be carefully evaluated. The expandable nail provided comparable results to standard interlocking nails with respect to the fixation stiffness, stress, and contact forces. The expandable nailing may be evaluated as an alternative in the fractures of long bones in the case that the numerical results are supported by future experimental studies. (C) 2021 Elsevier Ltd. All rights reserved
Mechanical Comparison Of Standard Interlocking, Clawed, And Expandable Wedge Locked Nail Fixations: An Experimental And Numerical Study
No full textINJURY-INTERNATIONAL JOURNAL OF THE CARE OF THE INJUREDIntroduction: Intramedullary nailing has been used as a standard in the treatment of the long bone frac-tures with its clinical and mechanical advantages. However, using distal locking screws has been asso-ciated with longer operative times, higher radiation exposure rates, and complications like breakages of distal screw or nail at the screw hole level. Therefore, attempts to eliminate distal locking screws has been always present for intramedullary nail fixation. With a similar purpose, the present study has been carried out to compare mechanical behaviors of intramedullary nail fixations with different distal locking elements.Materials and Methods: In this study, mechanical behaviors of standard interlocking and clawed nail fixa-tions were compared experimentally in the first part. Six fourth generation Sawbones femurs, which have a simulated subtrochanteric fracture, were divided equally and were fixed with standard interlocking and clawed nails. During axial compression tests, experimental strain measurements were taken from all fix-ations. After validation of numerical models with using experimental strains and stiffnesses, mechanical behaviors of standard interlocking, clawed, and wedge locked nail fixations were compared numerically under axial compression loads. In numerical comparison, the stress-strain distributions were evaluated.Results: Experimental results showed that although that there was no significant difference in stiffnesses, standard nail fixation bore two times higher loads than clawed nail fixations. Under loading, decrease in the distance between fracture surfaces was approximately seven times higher in the clawed nail fixa-tion when compared to standard nail fixations. Numerical results showed that wedge locked nail fixation provided equivalent mechanical behavior to standard interlocking nail.Discussion: In experiments of clawed nail fixation, the high decrease in the distance between fracture surfaces was evidence of the slippage of nail in the medullary canal. For a safe fixation, claws should be deployed when they are completely in contact with the cortical bone, they should be stuck into the bone in a fair amount, and the deployment in the distal third of the femur should be avoided. According to ex-perimentally validated numerical analyses, wedge locked nail fixation may be an alternative for standard interlocking nail fixation if experimental studies support the present results.(c) 2022 Elsevier Ltd. All rights reserved
Biomechanical comparison of transdiscal fixation and posterior fixation with and without transforaminal lumbar interbody fusion in the treatment of L5–S1 lumbosacral joint
No full text Transdiscal screw fixation is generally performed in the treatment of high-grade L5–S1 spondylolisthesis. The main thought of the study is that the biomechanical performances of the transdiscal pedicle screw fixation can be identical to standard posterior pedicle screw fixations with or without transforaminal lumbar interbody fusion cage insertion. Lumbosacral portions and pelvises of 45 healthy lambs’ vertebrae were dissected. Animal cadavers were randomly and equally divided into three groups for instrumentation. Three fixation systems, L5–S1 posterior pedicle screw fixation, L5–S1 posterior pedicle screw fixation with transforaminal lumbar interbody fusion cage insertion, and L5–S1 transdiscal pedicle screw fixation, were generated. Axial compression, flexion, and torsion tests were conducted on test samples of each system. In axial compression, L5–S1 transdiscal fixation was less stiff than L5–S1 posterior pedicle screw fixation with transforaminal lumbar interbody fusion cage insertion. There were no significant differences between groups in flexion. Furthermore, L5–S1 posterior fixation was stiffest under torsional loads. When axial compression and flexion loads are taken into consideration, transdiscal fixation can be alternatively used instead of posterior pedicle screw fixation in the treatment of L5–S1 spondylolisthesis because it satisfies enough stability. However, in torsion, posterior fixation is shown as a better option due to its higher stiffness. </jats:p
Evaluation Of The Mechanical Behaviour Of The Expandable Wedge Locked Nail Fixation In Retrograde Use: A Finite Element Study
No full textElsevier LtdIntroduction: In literature, there have been many studies conducted to research the alternatives of standard interlocking intramedullary nailing. The expandable wedge locked nail fixation, which is thought as a new alternative to the standard interlocking nailing, has been presented in previous numerical studies. The antegrade usage of the wedge locked nail fixation has provided promising results. From this point, the aim of the study is to evaluate mechanical behavior of its retrograde usage on femur models. Additionally, another aim of the study is to investigate the effect of fracture level on mechanical properties of the fixation. Materials and methods: The mechanical behaviors of the wedge locked nail and standard interlocking nail fixations were compared by finite element methods. Sawbones femurs having osteotomies at five different levels to simulate different fractures were fixed with wedge locked nail or interlocking nail by using retrograde approach. With respect to the fracture level, two different nail lengths were used. Axial compression load was applied to fixations. The mechanical behaviors of the fixations were evaluated with respect to stiffness of the fixations and stresses occurred on both implants and bones. Results: Any of the wedge locked nail fixation did not slip at canal. The stress and stiffness results were mostly close with each other for both nail types. The maximum stresses at locking elements or bones contacting these elements increased with decreased distance between the fracture and relevant locking elements. Discussion: The wedge locked nail fixation showed comparable results to the standard interlocking nail fixation with respect to the stiffness and stress. Under axial loading, wedge locked nail provided a secured fixation without any slippage and preserved its position inside the medullary canal. It may be thought as a safe alternative to the standard interlocking nail fixation for retrograde usage. Additionally, according to stress results, it is advised to the surgeons to avoid a close locking to the fracture line. © 2024 Elsevier Lt
Comparison of rigid and semi-rigid instrumentation under acute load on vertebrae treated with posterior lumbar interbody fusion/transforaminal lumbar interbody fusion procedures: An experimental study
No full text Rigid and semi-rigid fixations are investigated several times in order to compare their biomechanical stability. Interbody fusion techniques are also preferable for maintaining the sagittal balance by protecting the disk height. In this study, the biomechanical comparison of semi-rigid and rigid fixations with posterior lumbar interbody fusion or transforaminal lumbar interbody fusion procedures is conducted under trauma. There were four different test groups to analyze the effect of acute load on treated ovine vertebrae. First and second groups were fixed with polyetheretherketone rods and transforaminal lumbar interbody fusion and posterior lumbar interbody fusion cages, respectively. Third and fourth groups were fixed with titanium rods and posterior lumbar interbody fusion and transforaminal lumbar interbody fusion cages, respectively. The drop tests were conducted with 7 kg weight. There were six samples in each group so the drop test repeated 24 times in total. The test samples were photographed and X-rayed (laterally and anteroposteriorly) before and after drop test. Two fractures were observed on group 1. Conversely, there were no fractures observed for group 2. There were no anterior element fractures for both groups 1 and 2. However, one fracture seen on group 3 was anterior element fracture, whereas the other three were posterior element fractures. All three fractures were anterior element fractures for group 4. Treated vertebrae with polyetheretherketone rods and posterior lumbar interbody fusion cages showed the best durability to the drop tests among the groups. Semi-rigid fixation gave better results than rigid fixation according to failed segments. Posterior lumbar interbody fusion cages seem to be better option for semi-rigid fixation, however mentioned surgical disadvantages must be considered. </jats:p
sj-pdf-1-ajs-10.1177_03635465211073148 – Supplemental material for Evaluation of the Effects of Transforming Growth Factor–Beta 3 (TGF-β3) Loaded Nanoparticles on Healing in a Rat Achilles Tendon Injury Model
No full textSupplemental material, sj-pdf-1-ajs-10.1177_03635465211073148 for Evaluation of the Effects of Transforming Growth Factor–Beta 3 (TGF-β3) Loaded Nanoparticles on Healing in a Rat Achilles Tendon Injury Model by Riza Mert Cetik, Samiye Yabanoglu Ciftci, Betul Arica, Ipek Baysal, Saadet Ozen Akarca Dizakar, Fatma Kubra Erbay Elibol, Ayse Gencer, Teyfik Demir and Mehmet Ayvaz in The American Journal of Sports Medicine</p
Pedikül Vidalarının Çekip Çıkarma Performansının Ölçülmesinde Yeni Bir Çöğünme Modeli Kurulması ve Deneysel Araştırılması
No full textCerrahi operasyonlarda pedikül vidaları, tümör sebebiyle omurganın bir veya daha fazla segmentinin çıkarılması durumunda, skolyoz gibi omurga eğriliklerinin, travma ve omurga kırıklarının tedavisinde kullanılır. Pedikül vidaların sahip olduğu çekip çıkarma dayanımları bu operasyonların başarılı olması için önem teşkil eder. Pedikül vidalarla ilgili tanımlanmış en önemli sorun vidanın yerleştiği yerden erken evrede çıkıp gelmesi sorunudur. Pedikül vidaların erken evrede çıkıp gelme sorunun sebeplerini araştırmak son derece önemlidir. Çöğünme osteoporotik veya osteopenik omurgada vidanın gevşemesine ve çıkıp gelmesine neden olabilir. Çöğünme hareketi omurganın ana yüklenme şeklidir ve vidanın gevşemesine sebep olabilir. Literatürde çöğünme yüklemesinin pedikül vidaların çekip çıkarma performanslarına etkisi incelenmiştir ancak bu çalışmalarda yükleme koşulları anatomik yükleme koşulları ile aynı değildir. Bu çalışma ASTM'nin ilgili standardını referans alarak çöğünme yüklemesinin pedikül vidaların çekip çıkarma performansı üzerindeki etkisini gerçek yükleme koşulları altında inceleyen ilk çalışmadır. Bu çalışmada öncelikle çöğünme deney modeli tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu modeller üç segmentli vertebranın ortadaki segmentinin çıkarılmış ve alt-üst segmentlere ikişer vida yerleştirilerek çubuklarla bilateral sabitlemenin yapılmış halidir. Tez çalışması kapsamında, tasarlanan modellerde tek tip vida ile iki tip çubuk kullanılmıştır. Bunun sebebi çöğünme yüklemesi incelendikten sonra bu yüklere dayanıklı vida-çubuk sisteminin seçilmesidir. Modellerde kemiğin çift katmanlı yapısını taklit etmek amacıyla Polietilen (PE) ve Poliüretan (PU) köpük bloklar hazırlanmıştır. PE bloklar kortikal kemiği temsilen üç farklı cidar kalınlığı, PU köpükler ise trabeküler kemiği temsilen üç farklı yoğunluk esas alınarak üretilmiştir. Böylece farklı kortikal kemik kalınlıkları ve trabeküler kemik kaliteleri hesaba alınmıştır. Yeni tasarlanan modellere belirli sayıda çöğünme yükü uygulandıktan sonra çekip çıkarma deneyleri yapılmıştır. Deneyler sonunda çöğünmenin etkisi belirli modellerde net bir şekilde anlaşılmıştır. Sonuç olarak çöğünme etkisinin tespit edildiği modellerde iki farklı çubuk sistemi karşılaştırılmış ve kısa dönem ve uzun dönem çöğünme yüklerine dayanıklı vida- çubuk sistemi seçilmiştir.Pedicle screw are used in surgery operations for removal of one or more segments of the spine due to tumor and the treatment of scoliosis, trauma and fractures of the spine. The pullout strengths of pedicle screws are important for the success of these operations. The most important problem defined with pedicle screws is that the screw comes out at the early stage of stabilization. It is extremely important to investigate the causes of pedicle screws coming out at an early stage. Toggling may cause the screw to loosen and come out of the highly osteoporotic or osteoporotic spine. Toggling is the main loading of the spine and may cause loosening of the screw. In literature, the effect of toggling loading on the pull-out performances of pedicle screws was investigated, but the loading conditions were not similar to the anatomical loading conditions in these studies. This study is the first to examine the effect of toggling loading on the pullout performance of pedicle screws under the anatomical loading conditions with reference to the relevant standard of ASTM. In this thesis research, toggling test model is designed and produced. These models represent the removal of the middle segment of the three-segment vertebra and bilateral fixation with rods by placing two screws in the upper and lower segments. Within the scope of the study, one type of screw and two types of rod were used in the designed models. The reason for this is the selection of the screw-rod system which is resistant to toggling loads after the toggling loading is examined. Polyethylene (PE) and Polyurethane (PU) foam blocks were prepared in the models in order to mimic the bilayer structure of the bone. When PE blocks were produced on the basis of three different wall thicknesses in order to mimic cortical bone, PU foams were produced on the basis of three different densities in order to mimic trabecular bone. Thus, different cortical bone thicknesses and trabecular bone qualities were taken into account. After a certain number of toggling loading was applied to new designed models, pullout experiments were performed. At the end of the experiments, the effect of toggling was clearly understood in the certain models. As a result, two different rod systems were compared in the models in which the effect of toggling was determined and the screw-rod system resistant to short-term and long-term toggling loading was chosen
Eklemeli İmalat Yöntemi ile Ti6al4v Alaşımından Trabeküler Omurlararası Füzyon Kafesi Tasarımı, Üretimi ve Biyomekanik Karakterizasyonu
No full textKranium adı verilen kafa kemiklerinin altından başlayıp, kuyruk sokumuna kadar devam eden, yumuşak dokular ve omurlardan oluşan omurga insan vücudunun fonksiyonel ve karmaşık önemli bir parçasıdır. Omurganın bölümlerinden olan, büyük mekanik ve işlevsel öneme sahip omurlar arası disk, günlük aktiviteler sırasında basma, bükme ve burulma kombinasyonu başta olmak üzere karmaşık yüklere maruz kalır. Bu yapının, yük dağıtma, yük taşıma ve aşırı hareketi engelleme gibi kritik görevleri vardır. Bu nedenle, omurlar arası diskte meydana gelen olası patolojik değişiklikler, omurgada fonksiyon bozukluklarına neden olabilir. Omurga rahatsızlıklarının ve dejeneratif disk hastalıklarının tedavisinde füzyon cerrahisi standart tedavi yöntemi haline gelmiştir. Omurlar arası füzyon kafesler, disk mesafesinin restore edilerek yüksekliğin korunmasını sağlamak amacıyla ve diskektomi işlemi sonrası füzyon sağlanması amacıyla spinal cerrahide yaygın olarak kullanılmaktadır. Omurlar arası füzyon kafesler tasarlanırken ve üretilirken kullanılacak malzeme seçiminde, osseointegrasyon kabiliyeti yüksek olması, çok iyi mekanik özelliklere, yüksek korozyon direncine ve yüksek aşınma direncine sahip olması önemli parametrelerdir. Artan osseointegrasyon, daha çok kemik implant etkileşimi ve daha güçlü mekanik mukavemet sağlayacağından, bu tez kapsamında osseointegrasyon artırmak için, yeni bir üretim tekniği olan ve son zamanlarda yaygın olarak kullanılan, üç boyutlu yazım olarak da bilinen eklemeli imalat yöntemi kullanılmıştır. Gözenekli omurlar arası füzyon kafesi geliştirerek, titanyum kafeslerin elastikiyet katsayısını azaltarak, esneklik özelliklerini doğal kemik dokusuna daha yakın hale getirmek amacı doğrultusunda, bu tez çalışmasında eklemeli imalat yöntemi (EİY) ile Ti-6Al-4V alaşımından trabeküler omurlar arası füzyon kafesi tasarımı, üretimi ve biyomekanik karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Uygun üretim parametrelerini belirlemek amacıyla literatür taraması gerçekleştirilmiştir. Yapılan literatür taraması sonucunda, yorulma performansını değerlendiren çalışmalar görülememiştir. Mevcutta yapılmış olan mekanik, klinik çalışmalar ve analizler sonucu, EİY ile üretilecek olan omurlar arası füzyon kafesinin en uygun üretim parametreleri belirlenmiştir. Üretim tekniği olarak da doğrudan metal lazer sinterleme (DMLS) seçilmiştir. Üretim sonrası, ısıl işlem yaptırılmasına karar verilerek, farklı tasarımlar oluşturulmuştur. Seçilen parametreler üreticiye gönderilerek, farklı tasarımları üretmesi sağlanmıştır. Üretilen farklı tasarıma sahip omurlar arası füzyon kafeslerinin statik ve dinamik performansı, ASTM' nin ilgili standartlarına göre gerçekleştirilen biyomekanik testler ile değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, osseointegrasyon kabiliyeti olan, yüksek biyomekanik performansa sahip, eklemeli imalat yöntemi (EİY) ile üretilebilen Ti-6Al-4V alaşımından, trabeküler omurlar arası füzyon kafesi geliştirilmiştirThe spine, which starts from the bottom of the head bones called cranium and continues until the coccyx, is composed of soft tissues and vertebrae, is an important part of the functional and complex body of the human body. The intervertebral disc which is part of the spine with a large mechanical and functional importance is subject to complex loads, with the combination of compression, bending and torsion during the daily activities. This structure has critical functions such as load distribution, load bearing and preventing excessive movement. Therefore, possible pathological changes in the intervertebral disc may cause dysfunction of the spine. In the treatment of spinal disorders and degenerative disc diseases, fusion surgery has become the standard treatment method. Intervertebral fusion cages are widely used in spinal surgery to restore disc space and maintain height and to provide fusion after discectomy. Parameters that to have high osseointegrasyon ability, good mechanical properties, high corrosion resistance and high wear resistance are important to select material of interbody fusion cages. In this thesis, additive manufacturing method, also known as three-dimensional printing, which is a new production technique and which has been widely used recently, has been used to increase osseointegrasyon, since bone o osseointegrasyon increases more bone implant interaction and stronger mechanical strength. The aim is to manufacture a porous intervertebral fusion cage, to reduce the elasticity modulus of titanium cages and to make the elastic properties closer to the natural bone tissue. In accordance with this purpose design, manufacturing and biomechanical characterization of the trabecular intervertebral fusion cage from Ti-6Al-4V alloy were performed by the additive manufacturing method in this thesis. A literature search was conducted to determine the optimum production parameters. As a result of the literature review, studies evaluating fatigue performance were not observed. The optimum production parameters of the intervertebral fusion cages to be produced by the additive manufacturing method were determined as a result of the mechanical, clinical studies and analysis. Direct metal laser sintering (DMLS) was chosen as the production technique. After production, heat treatment will be done. Different designs were created. The selected parameters were sent to the manufacturer to produce different designs. The static and dynamic performance of the intervertebral fusion cages with different designs are evaluated with biomechanical tests performed according to the relevant standards of ASTM. As a result, Ti-6Al-4V trabecular intervertebral fusion cage which has high biomechanical performance and osseointegrasyon capability has been developed with additive manufacturing method
Biseps Uzun Başının Tenodezinde Kullanılan Fiksasyon Tekniklerinin Füzyon Öncesi ve Sonrası Biyomekanik Karşılaştırılması
No full textOmuz ekleminde hareketi engelleyen kemik türü bir yapı olmadığından, bu eklemde stabiliteden bir miktar ödün vererek geniş hareket açıklığını neredeyse tamamen yumuşak dokularla sağlanır. Bu durum omuz bölgesi yumuşak dokularının daha sık travmaya maruz kalmalarına sebep olmaktadır. Günümüzde biseps tendon patolojilerinin görülme sıklığı her geçen gün artmakta ve bu durum tedavinin önemini de arttırmaktadır. Tedavinin başarısızlığı omuz bölgesinde çok şiddetli ağrı ile hareket kısıtlılığına neden olarak hastaların yaşam kalitelerini ciddi oranda azaltmaktadır. Bu çalışmada en sık kullanılan iki tedavi yöntemi olan interferans vida ile tenodez ve sütur ankor ile tenodez yöntemi füzyon öncesi ve sonrası biyomekanik açıdan karşılaştırılmıştır. Kortikal kemik kalınlığının ve trabeküler kemik yoğunluğunun bu tedavi yöntemlerinin biyomekanik dayanımlarına olan etkileri de araştırılmıştır. Kemik yapısını taklit etmek için ASTM F 1839-08 standartlarına göre farklı kortikal kemik kalınlığında ve trabeküler kemik yoğunluğunda Poliüretan kemik blokları hazırlanmıştır. Kortikal kemik kalınlığının etkisinin araştırılacağı numunelerde trabeküler kemik yoğunluğu, trabeküler kemik yoğunluğunun etkilerinin araştırılacağı numunelerde kortikal kemik kalınlığı sabit tutulmuştur. Füzyon öncesi çekip çıkarma dayanımlarını belirlemek için yapay kemik bloklarına vidalar ve yapay tendonlar cerrahi yönteme uygun bir şekilde yerleştirilmiştir. Füzyon sonrası dönemi taklit etmek için vidalar ve yapay tendonlar, yapay kemik bloğunun üretilme aşamasında numuneye dahil edilmiştir. İki fiksasyon yöntemi için çekip çıkarma deneyleri yapılmıştır. Statik çekip çıkarma deneylerinde yük ve yer değiştirme değerleri kaydedilmiştir. Çevrimsel yükleme deneylerinde 10 N ön yüklemeden sonra çevrimsel olarak 50 N uygulanmıştır. Cerrahi sonrası bir ayı taklit etmek için yük oranı 10, dalga biçimi sinüzoidal, çevrim frekansı 1 Hz ve başarılı sayılan çevrim sayısı kırılma/kopma gerçekleşmeksizin 1.000 çevrim seçilmiştir. Çevrimsel yükleme deneyleri sonrası statik çekip çıkarma deneyleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlarda füzyon öncesi ve füzyon sonrası dönemde sütur ankor ile tenodez yönteminin biyomekanik performansının interferans vidasına göre anlamlı derecede daha iyi performansa sahip olduğu görülmüştür. Füzyon öncesi ve sonrası süreçte sütur ankor ile tenodez yönteminin mekanik performansı trabeküler kemik yoğunluğundan ve kortikal kemik kalınlığından ve çevrimsel yüklemeden etkilenmemiştir. Füzyon öncesi dönemde interferans vidası ile tenodez yönteminin biyomekanik performansının hem statik hem çevrimsel yükleme sonrası yapılan deneylerde trabeküler kemik yoğunluğu düştükçe azaldığı tespit edilmiştir. Füzyon öncesi ve sonrası dönemde interferans vidası ile fiksasyon tekniğinin biyomekanik performansı kortikal kalınlıktan etkilendiği tespit edilmiştir. Füzyon sonrası dönemde interferans vidası ile fiksasyonun füzyon öncesine göre çok daha iyi performans gösterdiği tespit edilmiştir. İnterferans vidası ile fiksasyon tekniğinin çekip çıkarma dayanımı füzyon öncesi çevrimsel yüklemeden etkilenmezken, füzyon sonrası dönemde ileri osteoporotik ve osteoporotik gruplarda çevrimsel yükleme sonrası çekip çıkarma dayanımının düştüğü gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar bilimsel açıdan tedavi protokollerinin gözden geçirilmesini sağlamıştır. Bu çalışma sonucunda elde edilen veriler göz önüne alınırsa interferans vidası ile tenodez yöntemi rehabilitasyona başlama zamanı için füzyon sonrası dönemi beklemenin uygun olacağı sonucuna varılmıştır. Elde edilen füzyon öncesi ve sonrası tüm veriler göz önünde bulundurulduğunda sütur ankor ile tenodez yönteminin kullanılması biyomekanik açıdan tavsiye edilmektedir. İleri osteoporotik hastalarda dahi cerrahi sonrasında hemen rehabilitasyon sürecine başlanabilmesi açısından sütur ankor ile tenodez yöntemi her yönden interferans vidasından üstün biyomekanik performans göstermiştir.Since there is no bone-like structure that prevents movement in the shoulder joint, the wide range of motion is achieved almost exclusively by soft tissues, making some compromise in stability in this joint. This causes the shoulder tissue to be exposed to trauma more frequently. Today, the incidence of biceps tendon pathologies is increasing day by day and this situation increases the importance of treatment. Failure of the treatment results in severe pain in the shoulder area and limitation of movement, which significantly reduces the quality of life of the patients. In this study, primer and post fusion biomechanical features of fixation with frequently used techniques which are tenodesis with interference screw and tenodesis with suture-anchor for pathologies of the long head of the biceps brachii were compared. The effect of different cortical layer thickness and bone densities also investigated. To mimic the bone structure, bone simulating Polyurethane foam blocks with different cortical bone thickness and trabecular bone density was prepared according to ASTM F 1839-08 standards. The screws and artificial tendons were embedded into artificial bone blocks to determine the ex-situ pull-out strength of primer fixation. Besides, to investigate the post fusion effect on the in situ biomechanical performance, the screw and artificial tendon were embedded into the blocks. The fixation strength performance of these methods for long head of biceps brachii was evaluated in terms of patient treatment. Pullout test were conducted to both fixation methods. During the static tests, load and displacement values were recorded. In dynamic loading tests 50 N was applied cyclically after preloading 10 N. The load ratio was 10, the waveform was sinusoidal, the frequency was 1 Hz. Runout endurance limit cycle accepted as 1,000 cycles without failure. Axial pullout tests were performed after the cyclic loading. Results showed that tenodesis with suture anchor was significantly superior in terms of pullout strength both primer and post-fusion tests. The mechanical performance of the suture anchor tenodesis method was not affected by the level of trabecular bone density, cortical bone thickness or cyclic loading regardless of pre-fusion or post-fusion models. Our findings suggest that interference screw fixation pull-out strength is radically decreased with decreasing the degree of trabecular bone density in primer and post-fusion period in both static and cyclic loading tests. It was determined that biomechanical performance of the fixation technique with interference screw was affected by cortical thickness primer and post-fusion period. The pull-out strength of the post-fusion period was significantly greater than primer strength of interference screw fixation method. While the pull-out strength of the fixation technique with interference screw was not affected by cyclical loading in the primer fusion period, it was observed that the pull-out strength decreased after cyclic loading in advanced osteoporotic and osteoporotic groups in the post-fusion period. These results have led to a scientific review for treatment protocols. The data obtained from this study suggest that for interference screw fixation method, it would be appropriate to wait for the post-fusion period for rehabilitation. However, considering all the data obtained primer and post fusion, we strongly recommend the use of suture anchor tenodesis fixation method. Even in advanced osteoporotic patients, the suture anchor tenodesis method performed superior to the interference screw in all aspects in order to start the rehabilitation process immediately after surgery
Subaksiyel Servikal Omurga Kırıklarının Posterior Sabitlenmesinde Titanyum ve Peek Çubuklu Sistemlerin Biyomekanik Performanslarının Karşılaştırılması
No full textYÖK Tez No: 691934Pedicle screw-rod systems are widely used for the posterior stabilization of spinal instabilities. Semi-rigid PEEK rods, developed as an alternative to conventional titanium rods, have been used in lumbar and thoracic regions since 2007. There are no biomechanical and clinical studies in the literature regarding the use of PEEK rods in the cervical region. In this thesis study, the biomechanical performance of titanium and PEEK rod systems in the subaxial cervical spine was compared in the laboratory environment. Titanium and PEEK rods with dimensions of Ø3.0 mm??40 mm were subjected to static four point bending test according to ASTM F2193-20 standard. In the tests carried out with five samples; yield load, displacement at yield load, stiffness, maximum load and displacement at maximum load were calculated. Test blocks representing subaxial cervical vertebrae were manufactured according to ASTM F1717-18 standard. Two pedicle screws of Ø3.5 mm??14 mm were inserted into each test block. Vertebrectomy models were obtained by connecting the two test blocks to each other with titanium or PEEK rods of Ø3.0 mm??40 mm. The titanium and PEEK rod systems were subjected to static compression bending, static tension bending and fatigue tests according to ASTM F1717-18 standard. Six samples were used for each test. As a result of the static four-point bending test, the yield strengths of titanium and PEEK rods were calculated respectively as 572.77 N ± 9.71 N and 56.12 N ± 0.85 N, and their stiffness as 858.05 N / mm ± 12.35 N / mm and 35.66 N / mm ± 0.25 N / mm. As a result of the static compression bending test of the vertebrectomy model, the stiffness of the titanium and PEEK rod systems were calculated as 10.45 N / mm ± 0.06 N / mm and 0.34 N / mm ± 0.01 N / mm, respectively. As a result of the static tensile bending test, the stiffness of the titanium and PEEK bar systems were calculated as 0.12 N / mm ± 0.30 N / mm and 0.80 N / mm ± 0.01 N / mm, respectively. As a result of the fatigue test, the endurance limits of the titanium and PEEK rod systems were determined as 23 N and 6 N respectively. It has been determined that the strength of titanium rod systems is higher in flexion and extension directions than PEEK rod systems under both static and dynamic loading conditions. However, it is anticipated that PEEK rod systems can be a good alternative to titanium rod systems. It is expected that PEEK rod systems allow motion of the spine before fusion since the system show more flexibility without deformation. In addition, it is expected that using PEEK rod systems having closer stiffness to the bone will not cause the stress shielding as much as titanium rod systems and reduce the risk of adjacent segment disease. This thesis study shows that the pedicle screw fixation with PEEK rod is a good alternative to traditional titanium rod systems for the fixation of cervical spine instabilities in terms of biomechanical performances. However, since there are not enough studies on pedicle screw fixation with PEEK rod systems in the cervical spine, cadaver studies should be performed before clinical use of these systems.Omurga kırıklarının posterior sabitlenmesinde pedikül vida - çubuk sistemleri yaygın olarak kullanılan bir tedavi yöntemidir. Geleneksel titanyum çubuklara alternatif olarak geliştirilen yarı rijit PEEK çubuklar, lomber ve torakal bölgelerde 2007 yılından beri kullanılmaktadır. Literatürde, servikal bölgede PEEK çubuk kullanımına yönelik biyomekanik ve klinik çalışma bulunmamaktadır. Bu tez çalışmasında, subaksiyel servikal bölgede titanyum ve PEEK çubuklu sistemlerin biyomekanik performansı laboratuvar ortamında karşılaştırılmıştır. Ø3.0 mm??40 mm ebatındaki titanyum ve PEEK çubuklar ASTM F2193-20 standardına göre statik dört nokta eğme testine tabi tutulmuştur. Beşer numuneyle gerçekleştirilen testlerde; akma yükü, akma yükündeki yer değiştirme, rijitlik, azami yük ve azami yükteki yer değiştirme hesaplanmıştır. Subaksiyel servikal omurları temsil eden test blokları ASTM F1717-18 standardına göre üretilmiştir. Her test bloğuna Ø3.5 mm??14 mm ebatında iki adet pedikül vida gönderilmiştir. İki test bloğu birbirine Ø3.0 mm??40 mm ebatındaki titanyum veya PEEK çubuklarla bağlanarak vertebrektomi modelleri elde edilmiştir. Elde edilen titanyum ve PEEK çubuklu sistemler, ASTM F1717-18 standardına göre statik basma eğme, statik çekme eğme ve yorulma testlerine tabi tutulmuşlardır. Her test için altı numune kullanılmıştır. Statik dört nokta eğme testi sonucunda titanyum ve PEEK çubukların akma dayanımları sırasıyla 572.77 N ± 9.71 N ve 56.12 N ± 0.85 N olarak, rijitlikleri sırasıyla 858.05 N/mm ± 12.35 N/mm ve 35.66 N/mm ± 0.25 N/mm olarak hesaplanmıştır. Vertebrektomi modelinin statik basma eğme testi sonucunda titanyum ve PEEK çubuklu sistemlerin rijitlikleri sırasıyla 10.45 N/mm ± 0.06 N/mm ve 0.34 N/mm ± 0.01 N/mm olarak hesaplanmıştır. Statik çekme eğme testi sonucunda titanyum ve PEEK çubuklu sistemlerin rijitlikleri sırasıyla 0.12 N/mm ± 0.30 N/mm ve 0.80 N/mm ± 0.01 N/mm olarak hesaplanmıştır. Yorulma testi sonucunda titanyum ve PEEK çubuklu sistemlerin dayanım sınırı sırasıyla 23 N ve 6 N olarak belirlenmiştir. Titanyum çubuklu sistemlerin dayanımının, fleksiyon ve ekstansiyon yönlerinde, hem statik hem de dinamik yükleme koşullarında PEEK çubuklu sistemlerden daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bununla birlikte, PEEK çubuklu sistemlerin titanyum çubuklu sistemlere iyi bir alternatif olabileceği öngörülmektedir. PEEK çubuklu sistemlerin deforme olmadan daha fazla esneklik göstermesinin, füzyon öncesinde hastaya hareket imkanı sağlaması beklenmektedir. Ayrıca, PEEK çubuklu sistemlerin rijitliğinin kemiğin rijitliğine daha yakın olması nedeniyle, gerilme kalkanına titanyum çubuklu sistemler kadar sebebiyet vermemesi ve komşu segment rahatsızlığı riskini azaltması beklenmektedir. Bu tez çalışması, servikal omurga instabilitelerinin sabitlenmesinde yeni PEEK çubuklu pedikül vida fiksasyonun, geleneksel titanyum çubuklu sistemlere iyi bir alternatif olduğunu biyomekanik performanslarını karşılaştırarak ortaya koymuştur. Ancak servikal bölgede PEEK çubuklu sistemlerle pedikül vida fiksasyonu hakkında yeterli çalışma bulunmaması nedeniyle, bu sistemlerin klinik kullanımından önce kadavra çalışmaları gerçekleştirilmelidir
- …
