Osteoporotik omurgada kullanılan pedikül vidası alternatiflerinin ve güçlendirme yöntemlerinin biyomekanik değerlendirmesi
Pull out strength of pedicle screws designed for osteoporotic patients and effects of augmentation techniques
Yazar: GÖRKEM KIYAK
Danışman: DOÇ. DR. MURAT BEZER
Marmara Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2011
Konu: Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology
Dizin: Biyomekanik = Biomechanics ; Cerrahi ekipmanlar = Surgical equipment ; Cerrahi tedavi = Surgical treatment ; Kemik vidaları = Bone screws ; Omurga = Spine ; Ortopedik cerrahi = Orthopedic surgery ; Osteoporoz = Osteoporosis ; Spinal kord = Spinal cord ; Yaşlılar = Aged

Özet:
AMAÇ: Spinal cerrahide pedikül vidaları sık kullanılır. Omurga osteoporozu olan hastalarda kemik vida ara yüzündeki tutunma yetersizliği nedeniyle vida sıyrılması sık karşılaşılan bir problemdir. Kemik vida ara yüzündeki tutunmayı arttırmak amacıyla değişik pedikül vidaları ve güçlendirme yöntemleri geliştirilmiş ve geliştirilmektedir. Farklı vida tiplerinin ve güçlendirme yöntemlerinin tutunma kabiliyetini karşılaştıran bir çalışma yoktur.GEREÇ VE YÖNTEM::İnsan osteoporotik kemiğini taklit etmek amacıyla 4x6x6 cm boyutlarında kesilmiş poliüretan köpük (0.16 g/cc dansite, 0.5 ? 2 mm boyut, % 86 porozite, 2.3 Mpa kompresif güç, 23 MPa kompresif modulus) kullanıldı. Testlerde 6 farklı tip vida kullanıldı.1.Standart pedikül vidası2.Kanat uzunluğu 20mm, 2 kanatlı genişleyebilen vida3.Kanat uzunluğu 40mm, 2 kanatlı genişleyebilen vida4.Kanat uzunluğu 20mm, 4 kanatlı genişleyebilen vida5.Kanat uzunluğu 40mm, 4 kanatlı genişleyebilen vida6.Uç kısmı kanüllü pedikül vidasıStandart ve güçlendirme uygulanmayan genişleyebilen vidalarla ilk 5 test grubu oluşturuldu. PMMA ve Kalsiyum Fosfat ile güçlendirilmiş genişleyebilen vidalarla sonraki 8 test grubu oluşturuldu. Son 2 test grubu ise PMMA ve Kalsiyum Fosfat ile güçlendirilmiş kanüllü pedikül vidalarından oluşturuldu. Her grupta 10 adet vida kullanıldı. Vidalar poliüretan köpüklere yerleştirildikten sonra vidanın dikey ekseni yük vektörüyle paralel olacak şekilde vida başına 5mm/dak hızında artan çekme kuvveti uygulandı (INSTRON 3382). Yük yer değiştirme eğrisinde en yüksek sıyrılma kuvveti kaydedildi.BULGULAR: Standart pedikül vidası ile elde edilen en yüksek sıyrılma kuvveti referans olarak kabul edildi. Refrans değerle karşılaştırıldığında, diğer gruplarda en yüksek sıyrılma kuvvetinde istatiksel olarak anlamlı oranda artış oldu. Genişleyebilen vidalar kendi arasında karşılaştırıldığında kanat uzunluğu 40mm, 4 kanatlı vida tipi en iyi sonucu elde etti. Kalsiyum Fosfat ve PMMA güçlendirme uygulamasının genişleyebilen vidalarda tutunma kuvvetini arttırdığı fakat PMMA ile elde edilen sonuçların daha üstün olduğu gözlendi. Her iki tip güçlendirme uygulamasında kanat uzunluğu 40mm, 4 kanatlı genişleyebilen vida tipi en iyi sonucu elde etti. Uç kısmı kanüllü vida ile yapılan Kalsiyum Fosfat ve PMMA güçlendirmesinin, güçlendirme uygulanmayan genişleyebilen vidalardan zayıf olduğu gözlendi. Kanat uzunluğu 40mm, 4 kanatlı genişleyebilen vida PMMA ile güçlendirildiğinde osteoporotik omurgada en yüksek sıyrılma kuvvetini elde etmektedir.

Abstract:
PURPOSE: Pedicle screw fixation is a routine tool in spine stabilization. Due to the weakness in bone-screw interface screw pull out is a common problem in osteoporotic patients. To advance the biomechanical charecterictics of bone-screw interface different screw designs and augmentation techniques were used in literature. Comparison among these screw desigs and augmentation techniques has not yet done to present.METHODS AND STUDY DESIGN: Polyurethane blocks (4x6x6 cm size, 0.16 g/cc densitiy, 0.5 ? 2 mm pore size, % 86 porosity, 2.3 Mpa compressive strength, 23 Mpa compressive modulus) mimicking human osteoporotic cancellous bone were used in study. 6 different screw designs tested in the study.1.Standart pedicle screw2.Expandable pedicle screw with 20mm long 2 fins3.Expandable pedicle screw with 40mm long 2 fins4.Expandable pedicle screw with 20mm long 4 fins5.Expandable pedicle screw with 40mm long 4 fins6.Distal cannulated pedicle screwStandart and expandable screws without augmentation form the first 5 groups. PMMA and Calcium Phosphate augmented expandable screws form next 8 groups. PMMA and Calcium Phosphate augmented distal cannulated screws form the last 2 groups with a total of 15. All mechanical tests were performed on 10 new, unused screws. Each screw was inserted at the center of the foam brick with or without augmentation. The foam brick was completely seated in a fixture frame when an extraction load was applied longitudinally to the screw head at aloading rate of 5 mm/min. Maxiumum load was recorded in load displacement curve.RESULTS: Peak pull out force was statistically improved in all groups compared to standart pedicle screw. Expandable pedicle screw with 40mm long 4 fins had best peak pull out force with or without augmentation. Augmented distal cannulated screws did not improve the peak pull out force compared to non augmented expandable screws. PMMA augmentation had statistically better peak pull out force compared to Calcium Phosphate augmentation.CONCLUSİON: PMMA augmented expandable pedicle screw with 40mm long 4 fins achieved the best improvement in peak pull out force.