Kalkar defekti olan femur üst uç kırıklarında diafizer sement desteğinin femur üst uç yük dağılımının etkisinin sonlu element analizi ile tayini

Abstract

Femur trokanterik bölge kırıkları oldukça sık görülen kırıklar olup tüm vücut kırıkları içerisinde %10 orana sahiptirler. Cerrahi tedavinin amacı erken mobilizasyon sağlayarak en kısa sürede kırık öncesi yaşam tarzına geri döndürmektir. Bu çalışma, kalkar femoris defektli femur üst uç kırıklarında kalkar destekli protezlere alternatif olarak diafizer sement desteği ile kombine yapılan artroplastilerde femur üst ucundaki yük dağılımının ?sonlu eleman analizi? yöntemiyle sanal ortamda, biyomekanik olarak olumlu ve olumsuz yönlerini ortaya koymayı amaçlamıştır. Bu analiz mühendislik mekaniğinde yapıların stres analizinde kullanılmak üzere geliştirilmiş bir programdır. Analizin en büyük faydası uzun süre ve yüksek maliyet gerektiren deneysel çalışmaların bilgisayar ortamında düşük maliyet ve kısa zamanda yapılabilmesidir. ANSYS yöntemi ile 3 femur modeli oluşturuldu. Bunlara:1) Kalkar defektsiz trokanterik kırık modeli,2) Kalkar defektli kalın sement mantolu intertrokanterik kırık modeli3 )Kalkar defektli ince sement mantolu intertrokanterik kırık modeli adı verildi.Sonlu element analizi ortamında yük dağılımları incelendi. Bunun için iki bölge incelendi. Bunlardan biri tüm femur ve diğeri trokanter minörden başlayıp distal 5 cm.lik kısma uzanan bölgeydi. Kalın sement mantolu intertrokanterik kırık modelinin sement kalınlığı 15-17 mm arasında, ince sement mantolu intertrokanterik kırık modelinin sement kalınlığı 4-5 mm arasındaydı.Bulgularımızda, Kalkar defektsiz trokanterik kırık modelinde tüm femurda 22.9 MPa, trokanter minörden başlayıp 5 cm.lik bölgede 29.2 MPa stres değerleri, sırasıyla Kalkar defektli kalın sement mantolu intertrokanterik kırık modeli 23.6MPa, 29.9MPa, Kalkar defektli ince sement mantolu intertrokanterik kırık modeli 24.2MPa, 32.1 MPa stres değerleri sonucu çıktı. Bu üç modelde istatiksel olarak stres değerlerin anlamlı bir fark olup olmadığına bakıldı. t-Test yöntemi kullanıldı ve hepsinde P değeri 0.005' ten büyüktü.Sonuç olarak bu çalışmadan elde edilen çıkarımlar şunlardır:1.Her üç modelde elde edilen sonuçlarda sonlu eleman analizi ile tüm femurun stres değerlerine göre trokanter minör distali 5 cm. lik bölgede streslerin artmasına bağlı olarak daha da arttığı saptanmıştır. Bu değerler literatürde elde edilen sonuçlarla uyumludur.2.Kalkar bölgesinin kalın bir sement mantosu desteklenmesinin, ince bir sement mantosu ile desteklenmesine göre proksimalde daha az stress shielding oluşma ihtimalini ve sonuçta da protezin daha uzun süreli bir ömrü olabileceği öngörülebilir.3.Çalışmadan elde edilen bulgulara göre kalkar bölgesi parçalı ya da defektli intertrokanterik kırıklarda bu bölgenin kemik çimentosu ile şekil verilip bir çeşit kalkar oluşturulması ile kullanılacak olan bir hemiartroplasti ameliyatında sement/kemik bileşkesinde daha fazla stres oluşturmadığı bulguları elde edilmiştir. Yaşlı hastalarda bu tür kırıkları olan hastalarda bu yöntemin, gerek maliyetinin daha uygun olması, gerekse intraoperatif süreçte ek bir müdahaleye ihtiyaç göstermemesi nedeni ile kalkar destekli bir hemiartroplastiye ideal bir alternatif olması öngörülebilir.

Trochanteric fractures of the femur are very frequent and have a rate of % 10 in all skeletal fractures. The aim of surgical treatment is return the patients to pre-fracture health status as soon as possible by providing early mobilization. The aim of the study is put forward biomechanical positive and negative aspects of load distribution on the proximal femur in arthroplasties combined with diaphyseal cement supported alternative to proximal femur fractures with calcar defect by finite element analysis in virtual environment.This analysis is a program developed for use stress analysis of structures in engineering mechanic. The greatest benefit of analysis is making of experimental studies requires long time and high costs at low cost and short time in computer. Three femur models are formed by ANSYS method and are named as;1-The trochanteric fracture model without calcar defect2-The thick cement mantle intertrochanteric fracture model with calcar defect3-The thin cement mantle intertrochanteric fracture model with calcar defect Load distribution was investigated by finite element analysis. Two regions were investigated for the study. One of these was the whole femur and the other was the region that lying to 5 cm distal from the trochanter minor. The cement thickness of the intertrochanteric fracture model with thick cement mantle was between 15-17 mm and the cement thickness of the intertrochanteric fracture model with thin cement mantle was between 4-5 mm.This study showed, stress values were that 22.9 MPa in whole femur, 29.2 MPa in 5 cm region beginning from thorachanter minor, 23.6 MPa, 29.9 MPa in thick cement mantle intertorachanteric fracture model with calcar defect, 24.2 MPa, 32.1 MPa in thin cement mantle intertorachanteric fracture model with calcar defect. The statistical significance of stress values were investigated in these three models with t-test and p value was > 0.005 in all models.The conclusions;1.The stress values are further increase in the region 5 cm distal of trochanter minor according to whole femur stress values by finite element analysis in all three models and these values are consistent with findings in literature.2.That can be predicted; the prosthesis may have longer life by supporting of calcar region with a thick cement mantle according to supporting with a thin cement mantle.3.As findings obtained from the study, intertrochanteric fractures which are defective or comminuted in calcar region, if this region is shaped as a calcar region with bone cement, we don?t have more stress on cement/bone interface in a hemiarthroplasty. This method can be predicted as an alternative to hemiarthroplasty with calcar supported related the cost effectiveness and doesn?t need additional interventions in intraoperative process in patients with such fractures.