Sefalomedüller çivilerin geriatrik popülasyonda uygulama farklılıklarının sonlu elemanlar analizi
Finite element analysis of cephalomedullary nail application variations in the geriatric population
- Tez No: 975943
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MAHMUT KALEM
- Tez Türü: Tıpta Uzmanlık
- Konular: Ortopedi ve Travmatoloji, Orthopedics and Traumatology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Tıp Fakültesi
- Ana Bilim Dalı: Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Bu çalışmanın temel amacı, geriatrik popülasyonda artmış femoral anterolateral bowingi bulunan trokanterik bölge kırığı olgularında, Proksimal Femoral Nail Antirotation (PFNA) implantının kemiğe farklı giriş noktalarından (özellikle santral ve anterior) uygulanmasının oluşturduğu biyomekanik etkileri sonlu elemanlar analizi (FEA) yöntemiyle incelemektir. Bu doğrultuda, farklı giriş noktalarının implant ve kemik üzerindeki gerilme dağılımı ile yer değiştirme değerlerine olan etkileri karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesi, elde edilecek verilerin, cerrahi planlama, implant yerleştirme stratejisi ve hasta güvenliği açısından en uygun yaklaşımın belirlenmesine katkı sağlaması hedeflenmektedir. Gereç ve Yöntem: Bu çalışma, Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Ortopedi ve Travmatoloji Anabilim Dalı ve Tinus Technologies iş birliğiyle gerçekleştirilmiştir. Seksen yaşında femur anterolateral eğimi yüksek bir hastanın BT verilerinden elde edilen üç boyutlu. stl formatındaki modeli, 3DSlicer kullanılarak segmentasyona tabi tutulmuş; ardından Rhinoceros 3D ile model düzenlenip implant planlaması yapılmıştır. Oluşturulan model, Hypermesh yazılımında uygun mesh (0.5–1 mm aralığında üçgen ve tetrahedral elemanlar) yapısına dönüştürülmüş ve ALTAIR Optistruct çözücüsü ile sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, aynı PFNA modeli, farklı 3 giriş noktası (santral, 5 mm anterior, 10 mm anterior) uygulanarak incelenmiş; bu modellerde implantın femur üzerindeki gerilme ve yer değiştirme dağılımları değerlendirilmiştir. Analizlerde, malzeme özellikleri olarak kortikal kemik, trabeküler kemik ve titanyumun lineer izotropik özellikleri kullanılmıştır. Femur başına aksiyel 1400 N'luk yük, femur şaftı ile dikey eksen arasında 15°'lik bir açı oluşturacak şekilde uygulanmış; böylece yürüme döngüsünün tek ayak üzerinde duruş fazı simüle edilmiştir. Ayrıca, modelde kemik-implant ve implant-implant arasındaki sürtünmeli temaslar, belirlenen katsayılarla (kemik-kemik: 0.46, implant-implant: 0.23, implant-kemik: 0.30) tanımlanmıştır. Bulgular: Girişi noktası santral konumdan anteriora alınan PFNA'da, implant üzerindeki von Mises gerilme değerlerinde artış gözlense de titanyumun yüksek dayanıklılığı sayesinde bu değerlerin güvenli sınırlar içerisinde kaldığı tespit edilmiştir. Nail-blade bağlantı bölgesi, blade'in apikal kısmı ve vida-kemik birleşim noktaları yüksek gerilme yığılmalarının görüldüğü başlıca alanlar olarak belirlenmiştir. Kemikteki gerilmelerin medial ve lateral bölgelerde yoğunlaştığı gözlemlenmiştir. Osteoporotik kemik yapısına sahip modellerde anterior giriş noktasının benzer sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Yer değiştirme değerlerindeki artış, klinik açıdan kabul edilebilir seviyelerde kalmış; özellikle blade'in apikal bölgesinde deformasyonun daha belirgin olduğu saptanmıştır. Santral konumu orjin kabul eden durumdan yerleştirilen implantın anteriora taşınma durumlarında femur baş-boyun bileşkesinde anlamlı bir ekstra yüklenme durumu oluşmamıştır. Sonuç: Elde edilen bulgular, PFNA uygulamalarında anterior giriş noktasının, özellikle artmış femoral anterolateral eğim ve osteoporoz gibi faktörlerin mevcut olduğu geriatrik popülasyonda güvenli ve etkili bir seçenek olduğunu göstermektedir. Bu yaklaşımın, cerrahi prosedürün uygulanabilirliğini kolaylaştırmasının yanı sıra, uzun dönemde implant stabilitesinin korunmasına katkı sağladığı değerlendirilmektedir. Çalışmanın sonuçları, elde edilen mekanik verilerin cerrahi stratejiler ve klinik uygulamalarla bütünleştirilebileceğini ortaya koyarak, implant yerleşim açısının biyomekanik performans üzerindeki kritik etkisini vurgulamaktadır. Literatürde yer alan klasik bilgilerle uyumlu şekilde yapılan bu değerlendirme, PFNA implantlarının farklı konumlandırma stratejilerinin hem biyomekanik hem de klinik açıdan önemini ortaya koymaktadır. Elde edilen bulgular, gelecekte yapılacak benzer çalışmalara yön verici nitelikte olup, daha geniş hasta serilerinde, farklı kırık konfigürasyonları ve kemik kalitesi düzeylerinde yapılacak prospektif klinik araştırmalar ile bu sonuçların doğrulanması, yöntemin genel geçerliliğini ve klinik güvenilirliğini artıracaktır.
Özet (Çeviri)
Objective: The primary objective of this study is to investigate, using the finite element analysis (FEA) method, the biomechanical effects of applying the Proximal Femoral Nail Antirotation (PFNA) implant from different entry points (particularly central and anterior) in trochanteric fracture cases observed in the geriatric population with increased femoral anterolateral bowing. Accordingly, the effects of different entry points on stress distribution and displacement values in both the implant and the bone will be comparatively evaluated. The findings obtained from this study are expected to contribute to determining the most appropriate approach for surgical planning, implant placement strategy, and patient safety. Materials and Methods: This study was conducted in collaboration with Ankara University School of Medicine Department of Orthopedics and Traumatology and Tinus Technologies. A three-dimensional .stl model, derived from the CT data of an 80-year-old patient with pronounced femoral anterolateral bowing, was segmented using 3DSlicer; the model was then refined and prepared for implant planning in Rhinoceros 3D. Subsequently, the model was converted into an appropriate mesh (triangular and tetrahedral elements ranging from 0.5–1 mm) using Hypermesh, and a finite element analysis was performed with the ALTAIR Optistruct solver. Three different PFNA placement models (central, 5 mm anterior, and 10 mm anterior) were examined, and the stress and displacement distributions on the femur were evaluated in these models. Linear isotropic properties for cortical bone, trabecular bone, and titanium were used as material parameters. An axial load of 1400 N was applied to the femoral head at a 15° angle relative to the vertical axis of the femoral shaft, simulating the single-leg stance phase of gait. Additionally, frictional contact surfaces for bone-implant and implant-implant interfaces were defined with specified coefficients (bone-bone: 0.46, implant-implant: 0.23, bone-implant: 0.30). Results: Although an increase in von Mises stress was observed in PFNA implants shifted from the central to the anterior position, the high durability of titanium kept these values within safe limits. The nail-blade junction, the apical portion of the blade, and the screw-bone interface were identified as primary regions of stress concentration. Medial and lateral regions of the bone exhibited higher stress levels, and models with osteoporotic bone showed similar outcomes for the anterior entry point. While displacement values increased, they remained clinically acceptable; deformation was more pronounced at the apical section of the blade. No significant additional load was detected in the femoral head-neck junction when the implant was moved anteriorly from the central position. Conclusion: The findings of this study indicate that the anterior entry point in PFNA applications represents a safe and effective option, particularly in the geriatric population with increased femoral anterolateral bowing and osteoporosis. This approach not only facilitates the surgical procedure but is also considered to contribute to the maintenance of implant stability in the long term. The results demonstrate that the mechanical data obtained can be integrated with surgical strategies and clinical applications, emphasizing the critical influence of implant entry angle on biomechanical performance. Consistent with the classical information in the literature, this evaluation highlights the biomechanical and clinical significance of different positioning strategies of PFNA implants. The findings are expected to guide future studies, and further prospective clinical investigations involving larger patient series, various fracture configurations, and different levels of bone quality are required to validate these results and enhance the general applicability and clinical reliability of the method.
Benzer Tezler
- İntertrokanterik femur kırığı olan 65 yaş üstü hastalarda kısa ve uzun sefalomedüller çivi uygulamasının karşılaştırmalı sonuçları
Comparative results of short and long cephalomedullary nail application in patients over 65 years of age with intertrochanteric femoral fracture
CENGİZ ŞENCAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2021
Ortopedi ve TravmatolojiSağlık Bilimleri ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CENGİZ YILDIRIM
- İntertrokanterik femur kırıklarında antirotasyonlu proksimal femur çivisi (APFN) ile dyna kilitli trokanterik (DLT) çivinin sonuçlarının karşılaştırılması
Comparison of the results of antirotation proximal femoral nail (APFN) and dyna locking trochanteric (DLT) nail in intertrochanteric femur fractures
ÖMER CAN ÜNLÜ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2022
Ortopedi ve TravmatolojiSağlık Bilimleri ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM ALTUN
- Geriatrik popülasyonda pertrokanterik femur kırıklarında sefalomedüller çivi uygulaması sonrası lag vidası cut-out'ına neden olan risk faktörlerinin araştırılması
To investigate the risk factors causing lag screw cut-out after cephalomedullary nail application in pertrochanteric femur fractures in the geriatric population
MELİH ÇAĞRI ELÇİ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2024
Ortopedi ve TravmatolojiSağlık Bilimleri ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER ÖZTÜRK
- Novel implant designs and surgical guidelines in orthopaedics
Başlık çevirisi yok
ÖMER SUBAŞI
Doktora
İngilizce
2021
BiyoteknolojiKoç ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. İSMAİL LAZOĞLU