Total diz protezi sonrası gelişen periprostetik distal femur metafiz kırıklarında retrograd kanal içi çivileme ve plak-vida kombinasyonlarının stabilitesinin sonlu elemanlar yöntemiyle araştırılması
Finite element analysis of the stability of retrograde intramedullary nail and plate-screw combinations for periprosthetic distal femoral metaphysis fractures following total knee replacement
Yazar: EREN BULUT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURHAN KURTULUŞ
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Ankara Dışkapı Yıldırım Beyazıt Eğitim Ve Araştırma Hastanesi / Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2022
Konu: Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology
Dizin: Diz protezi = Knee prosthesis ; Femur = Femur ; Kemik plakları = Bone plates ; Kemik çivileri = Bone nails ; Kırıklar-kemik = Fractures-bone ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis

Özet:
Amaç: Total diz protezi sonrası gelişen periprostetik kırıklar en sık distal femur suprakondiler bölgede görülmektedir. Tedavide plak-vida ve kanal içi çiviler güvenle kullanılabilir. Eşlik eden osteopeni ve diğer komorbiditeler bu kırıkların tedavisini daha zorlu hale getirmektedir. Tedavide amaç erken mobilizasyona izin verecek en stabil fiksasyonu elde etmektir. Bu amaçla periprostetik distal femur kırıklarında plak-vida ve kanal içi çivilerin kombine şekilde kullanılmasının biyomekanik açıdan sonuçlarını sonlu elemanlar analiziyle göstermeyi amaçladık. 
Gereç ve Yöntem: Biyomekanik çalışmalarda sıklıkla tercih edilen Sawbone marka femur modeline önce uygun kesiler yapılarak total diz protezi implante edildi. Ardından suprakondiler bölgede transvers bir kırık hattı oluşturuldu. Kırık hattı dört ayrı şekilde fikse edildi. Birinci grupta sadece kanal içi çivi, 2 adet distal, 2 adet proksimal kilitleme vidası kullanıldı. İkinci grupta lateral femur anatomik plak ve 5 adet distal, 4 adet proksimal kilitleme vidası kullanıldı. Üçüncü grupta birinci gruba ilaveten lateral anatomik plak ve 3 proksimal, 4 distal vida uygulandı. Dördüncü grupta ise ikinci gruba ek olarak medialden 3,5 mm LC-DCP plak ve 3 adet distal 3 adet proksimal vida uygulandı. Oluşturulan modeller bilgisayarlı tomografi görüntüleri alınarak Solidworks programı yardımıyla üç boyutlu modeller haline getirildi. Oluşturulan modellere aksiyel ve rotasyonel yüklenme kuvvetleri uygulandı. Dört farklı modele uygulanan yüklenme bulgularının sonuçları sonlu elemanlar analiziyle ortaya konuldu.

Bulgular: Aksiyel yüklenme sonucunda en az deformasyon çift plak grubunda görülmüştür. Rotasyonel kuvvetler sonucunda ise lateral plak ve çivi uygulanan grup daha avantajlıdır. Kırık hattındaki hareket ve implant üzerindeki gerilmeler en fazla yalnız lateral plak uygulanan ikinci grupta bulunmuştur. Medialden plak uygulamasının lateral plak üzerindeki gerilimi azalttığı ve kırık hattındaki stabiliteyi arttırdığı gözlenmiştir. 
Sonuçlar: Periprostetik distal femur metafiz kırıklarının tedavisinde lateral anatomik plakların kanal içi çivi veya medial plakla kombine edilmesi, tek başına lateral plak veya kanal içi çivi kullanımına göre biyomekanik açıdan daha avantajlıdır. 
Anahtar Kelimeler: distal femur, periprostetik kırık, kanal içi çivi, sonlu elemanlar analizi

Abstract:
Aim: Periprosthetic fractures following total knee replacement are frequently seen in the supracondylar region of the femur.  Plate-screw systems and intramedullary nails can be safely used for the treatment.  Concomitant osteopenia and other comorbidities make the management of these fractures more challenging. The goal of the treatment is to achieve the most stable fixation that allows early mobilization. With this purpose we aimed to show the biomechanical results of using plate-screw systems and intramedullary nails and their combinations in distal femur periprosthetic fractures with finite element analysis. 
Material and Method: In this study total knee prothesis was implanted by making appropriate cuttings in Sawbone femur models which is frequently used in biomechanical studies. Then a transverse fracture line was created in the supracondylar region. The fracture line was fixed in four different groups. In the first group fracture line was fixed by retrograde intramedullary nail and 2 proximal, 2 distal locking screws. Second group was fixed by lateral anatomic distal femoral plate and 5 distal, 4 proximal locking screws. In the third group lateral anatomic distal femoral plate and 3 proximal, 4 distal locking screws was added to fixation of the first group.  In the fourth group, in addition to the second group, 3,5 mm LC-DCP plate and 3 distal and 3 proximal screws were applied medially. CT scans were performed on the created models and transformed into three-dimensional models by Solidworks software. Axial and rotational loading forces were applied to the created models. The results of the loading findings applied to the four different models were clarified by finite element analysis.
Results: The least deformation was observed in the double plate group by axial loading. Third group, which was fixed by lateral plate and intramedullary nail is more advantageous against rotational forces. The greatest movement at the fracture line was found in the second group, in which only lateral plate was applied. The stresses on the implants were recorded most in the lateral plated group. It has been observed that application of medial plate, reduces the tension on the lateral plate and increases the stability at the fracture line.
Conclusion: Combining lateral anatomical plate with intramedullary nail or medial plate in the treatment of distal femoral periprosthetic fractures is biomechanically more advantageous than using lateral plate or intramedullary nail alone. 
Keywords: Distal Femur, Periprosthetic Fracture, Retrograde Intramedullary Nail, Finite Element Analysis