نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک
2 دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک مرکز تحقیقات علوم و تکنولوژی در پزشکی
3 مرکز تحقیقات علوم و تکنولوژی در پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده پزشکی، بیمارستان سینا
چکیده
در این مطالعه، چندین مدل المان محدود خطی و غیر خطی از ستون مهره در حالت سالم و تثبیت شده مورد تحلیل قرار گرفته است. مدل سالم با استفاده از تصاویر سی تی اسکن توسعه یافته و پس از بررسی اعتبار آن، عمل تثبیت با استفاده از دو نوع ایمپلنت رایج شبیه سازی شده است. نتایج مدل ها، شامل رفتار بار- تغییر مکان و توزیع تنش در ساختارهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. هم چنین اثر تغییر در پارامترهای هندسی پدیکل، خطای جایگذاری و خصوصیات پیوند استخوانی بر نحوه توزیع تنش در ساختارها ستون مهره و اجزای ایمپلنت، با استفاده از یک مدل پارامتری بررسی شده است. نتایج حاصله بر مزیت ایمپلنت های تیتانیومی نسبت به ایمپلنت های فولادی، لزوم استفاده از یک پیوند استخوانی قدامی و افزایش احتمال شکست پیچ در اثر پوکی استخوان در مجموعه های تثبیت شده تاکید می کنند. هم چنین بر مبنای نتایج مطالعه، استفاده از پیچ هایی با قطر بزرگتر برای پدیکل هایی که دارای طول قدامی– خلفی هستند و پرهیز از خطاهای جایگذاری، به منظور کاهش احتمال شکست پیچ های پدیکل به جراحان توصیه شده است.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Parameters Affecting The Stresses Within Pedicel Screw Systems In A Stabilized Lumbar Spine
نویسندگان [English]
- Seyed Hamed Hosseini Nasab 1
- Farzam Farahmand 2
- Mohammad Hossein Karegar Novin 1
- Mohsen Karami 3
1 Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology
2 Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology Research Centre for Science and Technology in Medicine
3 Research Centre for Science and Technology in Medicine Sina Hospital, Faculty of Medicine, Tehran University of Medical Sciences
چکیده [English]
Several linear and nonlinear finite element models of intact and fixed lumbar spine were analyzed. The intact model was developed based on CT images, and following verification, was employed to simulate the spinal fixation procedure using two different commercial pedicle screw systems. The results including the force-deformation behavior and the stress distribution within the structures were studied in detail. The effects of pedicle morphology, insertion errors and material properties of bone graft on the stress distribution pattern within the vertebrae and implant components were also studied. The results suggest superiority of titanium implants over steel implants, necessity of bone graft insertion, and a higher failure risk for screws due to osteoporosis. It has been recommended that surgeons use thicker screws when dealing with pedicels with larger anterior posterior length and avoid insertion errors to minimize the risk of screw fracture.
کلیدواژهها [English]
- Lumbar Spine
- Pedicle Screw
- Stress analysis
- finite element method
- Bone Graft