Proksimal femoral çivileme ile tedavi edilmiş instabil intertrokanterik femur kırıklarının sonlu elemanlar yöntemi ile biyomekanik analizi
Biomechanical analysis of instabile intertrochanteric femur fractures treated with proximal femoral nail by finite element method
Yazar: ALİ ŞEKER
Danışman: PROF. DR. NAFİZ BİLSEL
İstanbul Üniversitesi / Cerrahpaşa Tıp Fakültesi / Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2010
Konu: Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology
Dizin: Biyomekanik = Biomechanics ; Femoral kırıklar = Femoral fractures ; Femur = Femur ; Kemik çivileri = Bone nails ; Kırık fiksasyonu-intramedüller = Fracture fixation-intramedullary ; Kırıklar-kemik = Fractures-bone ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method

Özet:
Giriş ve Amaç: Proksimal femoral çivileme (PFN) intertrokanterik femur kırıklarının tedavisinde öncelikli tedavi seçeneklerindendir. Bu çalışmada PFN ile tespit edilmiş AO sınıflamasında instabil intertrokanterik femur kırıklarının Sonlu Eleman Yöntemi ile biyomekanik analizi amaçlanmıştır.Gereç ve Yöntem: PFN çivisi ve femur modellendikten sonra sağlam bir kemik, 31A1.1, 31A.2.1, 31A3.1, 31A3.2, 31A3.3 tipi kırıklar, kırık parçalar arasında 1 mm. boşluk bırakılarak modellendi. Elastisite modülü Ekortikal:14.2 GPa, Espongioza:1 GPa, poisson oranı (v): 0.3 kabul edildi. Osteoporotik kemik için (Ekortikal: 11 GPa, Espongioza: 0.1 GPa, v: 0.3) 31A2.1 tipi kırık modellendi. 60 kg.'lık bir insanın ağırlığı modellere çift ayak (eklem reaksiyon kuvveti) ve tek ayak üzerinde durma pozisyonlarında kuvvet (eklem reaksiyon ve abdüktör kas kuvveti) olarak uygulandı. Ayrı bir 31A2.1 tipi kırığa rotasyonel kuvvet de uygulandı.Bulgular: Tüm modellerde kemikte kalkar femorale'de, kırığın çevresinde, çivinin distalinde kalan bölgede, çivinin ise üst ucunda, proksimal vidaların yivsiz bölümlerinde ve distal vidaların kemik ve çiviye giriş bölümlerinde çevrelerine oranla daha fazla gerilme oluştu. Yükler altında tüm kırık tiplerinde tespitin stabil olduğu ancak instabil kırıklarda tek ayak üzerinde durulduğunda kırık parçalar arasında bir miktar ayrışma oluştuğu görüldü. Rotasyon modelinde çivi distalinde kemikte kırık riski oluşturabilecek gerilme oluştuğu, osteoporotik kemikte ise çivinin sağlıklı kemiktekine göre daha fazla yük taşıdığı görüldü.Sonuç: PFN ile stabil tespit elde edilmesi nedeniyle cerrahi sonrası erken dönemde hastalara yük verdirilebilir. Ancak parçalı ve instabil kırıklarda, kırık parçalarda ayrışma ve çiviye binen yüklere bağlı implant yetmezliği riskine karşı kontrollü yük verdirme önerilir. Kaynama sonrası çivinin çıkartılması periprostetik kırıkların önlenmesi açısından önemlidir.

Abstract:
Purpose: Proximal Femoral Nailing (PFN) is a favourable technique for treatment of intertrochanteric femur fractures. Our purpose is to analyse biomechanical properties of AO unstable intertrochanteric femur fractures treated with PFN by finite element model.Material-Methods: After modelling PFN and intact femur, 31A1.1, 31A.2.1, 31A3.1, 31A3.2, 31A3.3 types fractures are designed with 1 mm. gap between fragments. Elasticity moduli were Ecortical:14.2 GPa, Espongiosa:1 GPa, poisson ratio (v) was 0.3. An osteoporotic bone (Ecortical: 11 GPa, Espongiosa: 0.1 GPa, v: 0.3) with 31A2.1 type fracture was modelled also. Body weight of a 60 kg. man was applied as a force during single and double leg stance. On another model of 31A2.1 type fracture rotational force was applied.Results: In femur models, stresses were higher around calcar femorale, fracture sites, area distal to the nail; on nail models upper portion of nail, proximal screws? threadless parts, distal screws? bone and nail penetration areas. Under forces, all fracture types were stabile but in unstable fractures during single leg stance small displacements between fragments were observed. In rotation model, a stress which may cause fracture was detected at the area distal to the lower nail tip. In osteoporotic bone, nail was under higher stresses than non-osteoporotic bone.Conclusion: Due to stabile fracture fixation, partial weight bearing could be allowed after PFN surgery. But in fragmented and unstable fractures; because of fragment displacement and implant failure risks, weight bearing may be delayed. After fracture union, extraction of nail would prevent periprosthetic fracture.