Biyopsi ve küretaj sırasında açılan kemik pencerenin şekil ve boyutunun kemik dayanımına etkisinin biyomekanik olarak değerlendirilmesi
Biomechanical evaluation of the effect of the shape and size of the bone window opened during biopsy and curettage on bone strength
- Tez No: 944334
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞEFİK MURAT ARIKAN
- Tez Türü: Tıpta Uzmanlık
- Konular: Ortopedi ve Travmatoloji, Orthopedics and Traumatology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Tıp Fakültesi
- Ana Bilim Dalı: Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
Ortopedik cerrahi prosedürlerde tanı veya tedavi amacıyla korteks üzerine çeşitli müdahaleler yapılmaktadır. Kırık tespiti sırasında oluşan vida delikleri veya biyopsi ve küretaj gibi prosedürlerde açılan geniş pencereler korteks üzerinde defektlere yol açmaktadır. Ancak bu işlemler, kemiğin yapısal bütünlüğünü zayıflatarak kırık riskini artırabilir. Bu nedenle, kortekste açılan deliklerin boyutunun ve şeklinin dikkatlice planlanması, kemik gücünün korunması açısından büyük önem taşımaktadır. Kemiğin dayanıklılığını en az seviyede etkileyecek delik şekli ve yerleşimi, işlem sonrası komplikasyonları en aza indirmek için titizlikle belirlenmelidir. Literatürde kortekste dril veya vida deliği sonrasında kemik gücündeki değişimlerle alakalı birçok kadavra, hayvan deneyi ve sonlu elemanlar analizi çalışması mevcuttur. Fakat biyopsi ve küretaj uygulaması amacıyla açılan geniş pencereler için pencere şekli ve boyutuyla ilgili yapılan çalışmalar kısıtlıdır. Bu konuda yapılan çalışmalarda dikdörtgen türevleri, kare ve çember şekilli şekiller test edilmiş ve dikdörtgen türevlerinin kemik gücünü en az düşürdüğü 83 gözlenmiştir. Boyutla alakalı çalışmalarda pencere uzunluğunun arttıkça kemik gücünün çok etkilenmediği ancak genişliğinin artmasının kemik gücünün ciddi anlamda zayıflattığı görülmüştür. Mühendislik alanında yapılan çalışmalarda elips şeklinin çevresindeki gerilim ve deformasyon kuvvetlerinin dikdörtgen şekle göre daha az olduğu görülmüştür. Sonuç olarak mühendislik ve tıp alanındaki bilgilerin ışığında en uygun pencere şeklinin belirlenmesi kemik gücündeki zayıflamayı en az seviyeye indirerek cerrahi sonrası oluşacak morbidite, mortalite ve maliyet oranlarını düşürecektir. Bu nedenle, sunulan çalışmanın iki temel amacı bulunmaktadır; Birincisi, biyopsi ve küretaj sırasında açılan kortikal pencerenin şeklini (dikdörtgen-elips), ikincisi ise tespit edilen uygun şeklin boyutunun belirlenmesidir. Bu amaç doğrultusunda hem aksiyel hem rotasyonel yüklenme uygulanacaktır. Sonuç olarak kemik dayanımını en az düşürecek optimal şekil ve boyut belirlenecektir. Gereç ve Yöntem 3. nesil femur kemik modellerine (Model: FMR-01,sol femur, Selbone® araştırma laboratuvarı, Kayseri, Türkiye) 4 farklı şekilde kortikal pencereler açılmıştır. Kortikal pencereler açılırken Midas Rex Legend EHS Stylus yüksek hızlı cerrahi dril (Medtronic , Minneapolis, Minnesota, USA) 60.000 devir/dk modunda ve elmas uç kullanılarak tüm şekiller aynı alana sahip olacak şekilde hazırlanmıştır. Biyomekanik dayanımlarını karşılaştırmak amacıyla testler gerçekleştirilmiştir. Gruplandırma; 84 G1: Dikdörtgen şeklinde 5.46 cm-2.31 cm kortikal pencere (5.46 x 2.31) G2: 1:1.5 oranında kısa çapı 3.26 cm uzun çapı 4.9 cm elips şeklinde kortikal pencere ([3.26/2] x [4.9/2] x 3.14) G3: 1:3 oranında kısa çapı 2.31 cm uzun çapı 6.93 cm elips şeklinde kortikal pencere ([2.31/2] x [6.93/2] x 3.14) G4: 1:6 oranında kısa çapı 1.64 cm uzun çapı 9.84 cm elips şeklinde kortikal pencere ([1.64/2] x [9.84/2] x 3.14) Bu oranlarda oluşturulan tüm şekillerin alanı 12.61 cm2 olarak bulunmuştur. Her bir grup için, burulma ve basma olmak üzere iki farklı yükleme koşuluna uygun olarak rastgele seçilmiş sekizer numune hazırlanmış, toplamda 64 numune üzerinde test yapılmıştır. Tüm testler TOBB ETÜ Biyomedikal Mühendisliği laboratuvarlarında yapılmıştır. Basma testi için Maksimum yük (N), basma rijitliği (N/mm), akma yükü (N) ve yapılan iş (J) hesaplanmıştır. Burulma testi için ise maksimum tork (Nm), burulma rijitliği (Nm/º) ve yapılan iş (J) hesaplanmıştır. Çalışma, farklı geometri ve oranlardaki kortikal pencerelerin femurun biyomekanik dayanımına etkisini analiz etmek üzere tasarlanmıştır. Bulgular Numunelerin hepsi kortikal pencere açılan hattan kırılmıştır. 85 Basma testi maksimum yük açısından değerlendirildiğinde G1(dikdörtgen) ve onunla eş genişliğe sahip olan elips (G3) arasında anlamlı fark bulunmuştur. Elips şeklinin daha yüksek şiddetteki yüklere dayandığı görülmüştür. Elipsler kendi içinde karşılaştırıldığı zaman G4 (1:6 elips) en dayanıklı bulunmuştur. Ortalama basma rijitliği değerlerinde G1 (dikdörtgen) grubunun diğer 3 gruba (elispler) göre anlamlı derecede düşük olduğu görülmüştür. Bu durum dikdörtgen bir kortikal pencere açılan kemik modelinin kuvvet altında deformasyona karşı koyma gücünün elipse göre daha az olduğunu göstermektedir. Ortalama akma yükünde de maksimum yükte olduğu elips dikdörtgene göre anlamlı olarak daha yüksek bulunmuştur. Bu durum dikdörtgende elastik bölgeden plastik bölgeye geçişin daha erken gerçekleştiğini ve numunelerin daha kolay kalıcı deformasyona uğradığını göstermektedir. Burma dayanımları karşılaştırmasında, G4 grubunun diğer gruplara kıyasla en yüksek maksimum tork değerine ulaşması, bu geometriyle kaldırılan kapakların burulma yüklerine karşı daha dayanıklı olduğunu göstermektedir. G1, G2 ve G3 gruplarının benzer ve düşük tork değerleri göstermesi, bu geometrilerde yapılan işlemin femurun burulma dayanımını zayıflattığını ifade etmektedir. Burulma rijitliği değerlerinin gruplar arasında benzer olması, farklı geometrilerin bu parametre üzerinde önemli bir etkisi olmadığını göstermektedir. 86 G4 grubunun en yüksek yapılan iş değerine sahip olması, bu grubun burulma yükü altında daha fazla enerji absorbe ettiğini ve deformasyona dayanabildiğini göstermektedir. Burulma testlerindeki bu durum geometrik şeklin burulmada çok etkili olmadığını burulma testlerindeki dayanımın şeklin genişliğiyle (sirkumfleks çevreye oranı) doğrudan ilişkisi olduğunu bize göstermiştir. Sonuç Sonuç olarak, bu çalışmada kompozit kemik modelleri üzerinde optimal şekil ve boyut değerlendirilmesi için aynı alana sahip elipsler ve dikdörtgen karşılaştırıldı. Elips şeklin dikdörtgene göre ve elipsler kendi içinde karşılaştırıldığında 1:6 oranındaki elipsin diğer elipslere göre kemik dayanımındaki azalmayı hem aksiyel hem rotasyonel kuvvetler altında en az seviyeye indirdiği görülmüştür. Biyopsi ve küretaj sırasında bu hususlara dikkat etmek oluşabilecek kırık riskini ez az düzeye indirecektir.
Özet (Çeviri)
In orthopedic surgical procedures, various interventions are performed on the cortex for diagnostic or therapeutic purposes. Screw holes or large cortical windows in procedures such as biopsy and curettage lead to defects on the cortex. However, these procedures may increase the risk of bone fracture. Therefore, careful planning of the size and shape of the holes drilled in the cortex is crucial to preserve bone strength. The hole shape and placement that will minimally affect the strength of the bone should be meticulously determined to minimize post- procedural complications. In the literature, numerous studies involving cadaveric models, animal experiments, and finite element analyses have investigated changes in bone strength following drill or screw hole creation in the cortex. However, research on window shape and size in wide openings created for biopsy and curettage procedures remains limited. Existing studies have tested rectangular derivatives, square, and circular shapes, revealing that rectangular derivatives cause the least reduction in bone strength. Studies focusing on dimensions have shown that 88 increasing the length of the window does not significantly impact bone strength, whereas an increase in width considerably weakens it. Engineering studies have demonstrated that elliptical shapes generate lower stress and deformation forces around their periphery compared to rectangular shapes. Consequently, determining the optimal window shape in light of insights from both engineering and medical fields can minimize the weakening of bone strength. This, in turn, could reduce postoperative morbidity, mortality, and associated costs. Therefore, the present study has two main objectives: first, to investigate the shape of the cortical window (rectangular or elliptical) created during biopsy and curettage procedures, and second, to determine the optimal dimensions of the identified suitable shape. To achieve these objectives, both axial and rotational loading will be applied. Ultimately, the optimal shape and dimensions that minimize the reduction in bone strength will be identified. Materials and Methods Four different cortical window shapes were created on third-generation femur bone models (Model: FMR-01, left femur, Selbone® Research Laboratory, Kayseri, Turkey). The cortical windows were prepared using a Midas Rex Legend EHS Stylus high-speed surgical drill (Medtronic, Minneapolis, Minnesota, USA) operating at 60,000 rpm with a diamond tip, ensuring that all shapes had the same area. Tests were conducted to compare their biomechanical strengths. The groups were classified as follows: (The area of all shapes was calculated to be 12.61 cm².) 89 G1: Rectangular cortical window measuring 5.46 cm × 2.31 cm G2: Elliptical cortical window with a 1:1.5 ratio, having a short axis of 3.26 cm and a long axis of 4.9 cm G3: Elliptical cortical window with a 1:3 ratio, having a short axis of 2.31 cm and a long axis of 6.93 cm G4: Elliptical cortical window with a 1:6 ratio, having a short axis of 1.64 cm and a long axis of 9.84 cm For each group, eight randomly selected samples were prepared for two different loading conditions: torsion and compression, resulting in a total of 64 samples. All tests were performed at TOBB ETÜ Biomedical Engineering Laboratory. For the compression tests, the parameters measured were maximum load (N), compressive stiffness (N/mm), yield load (N), and work done (J). For the torsion tests, the parameters included maximum torque (Nm), torsional stiffness (Nm/°), and work done (J). This study was designed to analyze the effects of cortical windows with varying geometries and proportions on the biomechanical strength of the femur. Result All samples fractured along the cortical window opening. 90 When evaluated in terms of maximum load during the compression test, a significant difference was observed between G1 (rectangular) and the elliptical group with an equivalent width (G3). The elliptical shape was found to withstand higher-intensity loads. Among the elliptical groups, G4 (1:6 ratio ellipse) demonstrated the highest resistance. In terms of mean compressive stiffness, the G1 (rectangular) group was significantly lower than the other three groups (ellipses). This indicates that the bone model with a rectangular cortical window has a reduced ability to resist deformation under force compared to the elliptical windows. Regarding mean yield load, as with the maximum load, the elliptical shape was significantly higher than the rectangular shape. This suggests that the transition from the elastic to the plastic region occurs earlier in the rectangular samples, causing them to experience permanent deformation more easily. In torsional strength comparisons, the G4 group achieved the highest maximum torque values compared to the other groups, indicating that caps removed using this geometry were more resistant to torsional loads. The similar and lower torque values observed in the G1, G2, and G3 groups suggest that these geometries weakened the torsional strength of the femur. The similarity in torsional stiffness values among the groups indicates that different geometries did not have a significant impact on this parameter. 91 The G4 group exhibited the highest work done values, demonstrating that this group absorbed more energy and resisted deformation under torsional loads. These findings from the torsional tests suggest that geometric shape does not have a substantial direct impact on torsional strength. Instead, the torsional resistance is closely related to the width of the shape (circumference-to-area ratio). Conclusion In conclusion, this study compared ellipses and rectangles of identical area to evaluate the optimal shape and size using composite bone models. It was observed that the elliptical shape outperformed the rectangular shape in preserving bone strength, and among the ellipses, the 1:6 ratio ellipse minimized the reduction in bone strength under both axial and rotational forces. Paying attention to these findings during biopsy and curettage procedures can significantly reduce the risk of fractures.
Benzer Tezler
- Fraksiyone küretaj analjezisinde intrauterin lidokain, paraservikal blok, deksketoprofen trometamol ve lidokain sprey etkinliğinin karşılaştırılması
Comparethe effects of intra uterine lidocaine, lidocaine spray, dexketoprofen trometamol and paracervical block on pain scores in endometrial biopsy
ENES SERHAT COŞKUN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2022
Kadın Hastalıkları ve DoğumSağlık Bilimleri ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SÜLEYMAN SALMAN
- Servikal preinvaziv lezyon / yüksek riskli HPV (+)'saptanan hastalarda,endoservikal küretajın servikal intraepitelyal neoplazi 2 ve üstü lezyonları tespit etmedeki tanısal değeri
The diagnostic value of endocervical curetage in detecting cervical intraepithelial neoplasia 2 or worse lesions in patients with ;cervical preinvasive lesion /HİGH-risk HPV (+)
AYŞENUR TÜRE
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2022
Kadın Hastalıkları ve DoğumSağlık Bilimleri ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT ÖZDAL
- Endometrioid endometrial karsinomda lenfovasküler boşluk invazyonunda tümör boyutunun önemi
The importance of tumor size in lymphovascular space invasion in endometrioid endometrial carcinoma
AZİZ KAAN YABALAK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2023
Kadın Hastalıkları ve DoğumSağlık BakanlığıKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FULYA KAYIKÇIOĞLU
- Anormal uterin kanamaların tanısında histeroskopik biyopsi ile dilatasyon küretajın (D and C) karşılaştırılması
Comparison of hysteroscopic biopsy and dilatation and curettage in abnormal uterine bleeding
İBRAHİM YANIK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1998
Kadın Hastalıkları ve DoğumDokuz Eylül ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OKTAY ERTEN
- Endometrium kanseri nedeniyle opere edilen hastalarda preoperatif, intraoperatif ve postoperatif patoloji sonuçlarının karşılaştırılması
Comparison of preoperative, intraoperative and postoperative pathological results of patients operated for endometrial cancer
FATMA ASLIHAN DUMLU
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2015
Kadın Hastalıkları ve DoğumGazi ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ANIL ONAN