Lomber interbody füzyon için yeni bir kafes tasarımının sonlu elemanlar modeliyle biyomekanik olarak değerlendirilmesi

AmaçBu çalışmada dejeneratif omurga hastalıklarının lomber interbody füzyon ile tedavisinde kullanılmak üzere biyocam içerikli yeni bir interbody kafes tasarlanması ve tasarlanan kafesin gerçek ortam ve sonlu elemanlar modeli ile biyomekanik olarak değerlendirilmesi ve tasarımının optimalize edilmesi amaçlandı.Gereç ve Yöntem15,5mm x 15,5mm x 10,2mm boyutlarında biyocam kafes prototipi üretildi. Üretilen prototip kafes gerçek ortamda İnstron test cihazıyla ve sanal ortamda SEM ile değerlendirildi. Sonrasında ise iki yöntem karşılaştırıldı. Ardından üç adet lomber vertebra (L3-L4-L5) SEM ile modellendi. Bu model ile intakt omurga modeli, ve prototip kafesin işlenmesiyle elde edilen farklı geometrilerdeki biyocam kafesler sanal olarak değerlendirildi. Bu sanal değerlendirme sonrasında elde edilen verilerle, en uygun geometriye sahip kafes belirlendi ve üretimi yapıldı. Ardından üretilen bu kafeslere Dartec test cihazında basma testleri uygulandı. Aynı düzenek SEM ile de modellendi ve sanal olarak testler tekrarlandı ve sonuçlar karşılaştırıldı.BulgularPrototip (işlenmemiş) kafese instron test cihazında basma testi uygulandı. Elastik modülüs değeri 31,88 GPa ve maksimum kompresyon değeri 121,16 MPa olarak saptandı. Ardından SEM ile L3-L4-L5 omurga modeli geliştirildi. Bu model ile dört farklı kafes geometrisi 400 N aksiyel yüklenme ve 6 Nm moment uygulanarak fleksiyon, ekstansiyon, bending ve rotasyon hareketleri ile değerlendirildi ve en uygun kafes geometrisi saptandı. Ardından prototip kafes Challenger 2412 microcut tezgahında işlendi. Elde edilen üç adet kafese Dartec test cihazında basma testi uygulandı. Test sonucunda kafeslerin 4,3 kN, 3,9 kN ve 5,63 kN'luk yüklere dayanabildiği görüldü. Bu test SEM ile simüle edildi ve 5 kN'luk aksiyel yüklenme uygulandı. Gerçek test ve SEM testi sonuçlarının uyumlu olduğu görüldü.SonuçBu çalışmanın sonucunda tasarlanan biyocam kafesin yeterli biyomekanik güce sahip olduğu görüldü. Bu nedenle yeni geliştirilen biyocam kafesin, gelecekte interbody füzyon uygulamaları için ümit veren bir malzeme olduğu düşünülmektedir. Ancak, son ürünü elde edebilmek için, geliştirilen kafesin in vivo ortamdaki davranışının saptanabilmesi için değişik hayvan modellerinde denenmesine ihtiyaç vardır.Anahtar KelimelerDejeneratif lomber omurga hastalıkları, lomber interbody füzyon, interbody füzyon kafesi, biyocam, sonlu elemanlar modeli.