Osteokondral defektlerde defekt çapının eklem yük ve basınç dağılımı üzerine etkileri; biyomekanik deneysel çalışma
Effects of defect size on pressure and load distribution of joint in the osteochondal defects experimental biomechanical study
Yazar: GÖKSEL DİKMEN
Danışman: DOÇ. DR. ÖNDER İSMET KILIÇOĞLU
İstanbul Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2012
Konu: Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology
Dizin: Biyomekanik = Biomechanics ; Eklem hastalıkları = Joint diseases ; Kıkırdak hastalıkları = Cartilage diseases ; Kıkırdak-artiküler = Cartilage-articular ; Osteokondrodisplaziler = Osteochondrodysplasias

Özet:
Amaçlar: Farklı çaplardaki ostekondral defektlerin, farklı büyüklükteki dizlerde basınç dağılımlarını ve kontakt stres değişimlerini lokal temas yüzeyi anatomisi ve geometrisi ile birlikte değerlendirmeyi amaçladık.Gereç ve Yöntemler: 26 taze donmuş dana dizi tam ekstansiyonda yükleme cihazına yerleştirildi. Digital elektronik basınç sensörü (K-4000, Tekscan, Boston, Mass.) medial kompartmana yerleştirildi. Her diz 700 N 5 sn aksiyel olarak yüklendi. Dinamik basınç değişimleri ölçüldü. Yüklemeler medial kondil yük alma yüzeyindeki sirkiler osteokondral defektler (7, 8,5, 10, 13 ve 16 mm) üzerinde tekrarlandı. MATLAB yazılımı kullanılarak maksimum basınç, maksimum basıncın defekt merkezine uzaklığı ve defekt kenar stresi basınç değerleri ölçüldü. Dizler biyomekanik deneyler sonrasında 0,5 mm ince kesitli BT çekilerek Mimics (v10.0) yazılımı ile 3D modelleri çıkarıldı. Polyworks yazılımı kullanılarak modeller üzerinde anatomik sagittal ve koronal radiuslar ölçüldü, radius merkezleri tayin edildi ve defekt çapı ile anatomik radius merkezleri arasında ilişkilendirilen anatomik kurvaturdaki defekte bağlı kaybı temsil eden defekt açısı ölçüldü. İstatistiksel analizde ANOVA(Posthoc Bonfferroni analizi) ve Pearson korelasyon testi kullanıldı.Bulgular: Defekt kenar basınç artışı 10 mm ve altındaki defektlerde menisküs tarafından tamponlanmaktadır. 10 mm ve üzeri defetlerde maksimum basınç ve maksimum basıncın defekt merkezine uzaklık artışı anlamlı bulundu, fakat 13 mm ve 16 mm arasında anlamlı fark yoktu. Sagittal radius ortalaması 39,14 mm ve anatomik koronal radius ortalaması 25,97 mm olarak ölçülmüştür. Ortalama sagittal alfa açısı 15,9 ° (8,94-29,12) ve ortalama koronal alfa açısı 24,75° (11,31-51,41) olarak ölçüldü. Maksimum basınç, defekt kenar stresi ve maksimum basıncın defekt merkezinden uzaklığı ile sagittal ve koronal defekt açıları arasında orta seviyede anlamlı korelasyon tespit edildi. Sagittal ve koronal radiuslar ile basınç artışları arasında anlamlı korelasyon saptanmadı.Sonuçlar: Lokal temas yüzeyi geometrisinin basınç dağılımları ve kontakt stres değişimleri üzerinde etkisi vardır. Farklı büyüklükteki dizlerde aynı yükler altında farklı basınçlar oluşabilmektedir ve tedavi için kritik sınır olarak kabul edilebilecek defekt çapı hastadan hastaya farklılık gösterebilir.

Abstract:
Objectives: The aim of this study was to evaluate the relationship between pressure distributions and contact pressure in different sized knees having osteochondral defects of different sizes, in relation with local contact surface anatomy and geometry.Material and Methods: Twenty six fresh frozen bovine stifles were mounted at full extension in a material testing machine. A digital electronic pressure sensor (K-4000, Tekscan, Boston Mass.) was placed at the medial compartment. Each knee was loaded axially at 700 N for 5 seconds. Dynamic pressure changes were measured. Loadings were repeated over osteochondral defects (7, 8, 5, 10, 13 and 16 mm) located at the weight bearing surface of medial condyle. Maximum pressure, the distance of maximum pressure location to the defect center, and the stress pressure at the defect rim were measured using MATLAB software. Following the biomechanical study, 0.5 mm thin-section CT scan was obtained and used to create 3D models. Polyworks software was used for the measurement of radii of anatomical, sagittal and coronal curves, and anatomical centers of the curves were determined. The defect angle, which represents the loss at the anatomical curves due to the defect, was also recorded. ANOVA (posthoc Bonfforeni analysis) and Pearsons correlation tests were used for statistical analysis.Results: Peak pressure and contact stress around the rim of 10 mm and smaller sized defects were not demonstrated; the menisci buffered pressure distribution changes in this size range. Peak pressure and the distance of peak pressure location to the defect was significantly increased above 10 mm defect size, but there was no significant difference between 13 and 16 mm. The mean sagittal plane radius was measured as 39,13 mm, and the mean coronal plane radius was 25,95 mm. The mean sagittal defect angle was 15,9 ° (8,94-29,12) and the mean coronal defect angle was 24,75° (11,31-51,41). Peak pressure, defect rim stress and distance of the peak pressure location to the defect center showed an intermediate level correlation between the sagittal and coronal defect angles. There was no correlation between the anatomical radii and the pressure distribution.Conclusion: The local contact surface geometry of the knee affects the pressure distributions and the contact stress changes. Same loads may create different pressure at different sized knees, and the critical defect size may differ in different patients.