Биомедицински анализ на латерална лумбална фузионна клетка (LLIF) за лумбални прешлени
A. A. Zulkefli, M. Hazli Mazlan
, H. Takano, N. S. Md Salleh, M .H. Jalil
Резюме: Цел: Да се разработят интертубуларни клетки (ITC), имплантирани между лумбалните прешлени, чрез оценка на здравината на модел на костна и гръбначна клетка. Материали и методи: В настоящото изследване беше използван анализ на крайни елементи за разработване на триизмерен модел на гръбначния стълб на лумбалните прешлени на четвъртия и петия лумбален прешлен (L4 - L5) с различни MTC дизайни, включително пчелна пита и праволинейни модели с 50 %, 70% и 100% плътност на елементи с помощта на софтуер Mechanical Finder (MF). Клетката е направена от полиетер кетон (PEK) и е проектирана с помощта на софтуера Solidworks. MTC беше вмъкнат между L4-L5, идентифициран чрез CT сканиране с помощта на MF. Моделът беше анализиран в MF, за да се оцени силата на MTK, и резултатите бяха сравнени със стойностите на механичните свойства, получени чрез прилагане на компресионно натоварване за симулиране на движение на гръбначния стълб. Резултати: Беше показано, че най-добрият MTC дизайн е клетъчната структура със 70% плътност на пълнежа, тъй като клетъчната структура създава най-ниското еквивалентно и максимално основно напрежение. Дискусия: Констатациите показват, че когато границата на провлачване и якостта на опън на материала са по-високи от еквивалентното и максимално основно напрежение, рискът от повреда на рамката е по-малък. Това е така, защото демонстрира най-високата конструктивност в сравнение с други дизайни на клетки. Следователно е изключително важно да се има предвид, че базираните на PPEC клетки с по-висока плътност на запълване показват относително по-ниско производство на напрежение от клетките с по-ниска плътност на запълване. Заключения: Изборът на механично съвместим интертубуларен дизайн на клетката е от решаващо значение за постигане на биомеханичен успех в хирургията на гръбначния стълб.
Ключови думи: Дегенеративно дисково заболяване; анализ на крайните елементи; пчелна пита; латерална лумбална интеркорпусна фузия; PEEK
| Литература: (click to open/close) | [1] Battié, M. C., Joshi, A. B., Gibbons, L. E., 2019. Degenerative Disc Disease: What is in a Name? Spine 44, 1523–1529.
[2] Gupta, V. K., Attry, S., Vashisth, N., Gupta, E., Marwah, K., Bhargav, S., Bhargav, S., 2016. Lumbar Degenerative Disc Disease: Clinical Presentation and Treatment Approaches. IOSR Journal of Dental and Medical Sciences 15, 12-23.
[3] Rossdeutsch, A., Copley, P., Khan, S., 2017. Degenerative spinal disc disease and its treatment. Orthopaedics and Trauma 31, 378–387.
[4] Nizam, N. A. H. M., Mazlan, M. H., Salleh, N. S. M., Abdullah, A. H., Jalil, M. H., Takano, H. and Nordin, N. D. D., 2021. Design and analysis of interbody fusion cage materials based on finite element analysis, 1st National Biomedical Engineering Conference, Institute of Electrical and Electronics Engineers, New York City, 7–12.
[5] Pawar, A. Y., Hughes, A. P., Sama, A. A., Girardi, F. P., Lebl, D. R., and Cammisa, F. P., 2015. A Comparative Study of LLIF and PLIF in Degenerative Lumbar Spondylolisthesis. Asian Spine Journal 9, 668–674.
[6] Stephan, N., Jennifer, S., Alexexander, P. H., 2017. Lateral Lumbar Interbody Fusion—Outcomes and Complications. Current Reviews of Musculoskeletal Medicine 10, 539–549.
[7] Pawar, A. Y., Hughes, A. P., Girardi, F. P., Sama, A. A., Lebl, D. R., Cammisa, F. P., 2015. Lateral Lumbar Interbody Fusion. Asian Spine Journal 9, 978–983.
[8] Kirnaz, S., Navarro-Ramirez, R., Gu, J., Wipplinger, C., Hussain, I., Adjei, J., Kim, E., Schmidt, F. A., Wong, T., Hernandez, R. N., 2020. Indirect Decompression Failure After Lateral Lumbar Interbody Fusion—Reported Failures and Predictive Factors: Systematic Review. Global Spine Journal 10, 8S-16S.
[9] Mobbs, R. J., Phan, K., Malham, G., Seex, K., Rao, P. J., 2015. Lumbar Interbody Fusion: techniques, indications and comparison of interbody fusion options including PLIF, TLIF, MI-TLIF, OLIF/ATP, LLIF and ALIF. Spine Surgery 1, 2–18.
[10] Peck, J. H., Kavlock, K. D., Showalter, B. L., Ferrell, B. M., Peck, D. G., Dmitriev, A. E., 2018. Mechanical performance of lumbar intervertebral body fusion devices: An analysis of data submitted to the Food and Drug Administration. Journal of Biomechanics 78, 87–93.
[11] N. Agarwal, M. D. White, X. Zhang, N. Alan, A. Ozpinar, D. J. Salvetti, Z. J. Tempel, D. O. Okonkwo, A. S. Kanter, D. K. Hamilton, 2020. Impact of endplate-implant area mismatch on rates and grades of subsidence following stand-alone lateral lumbar interbody fusion: an analysis of 623 levels. Journal of Neurosurgery Spine 33, 12–16.
[12] Campbell, P. G., Cavanaugh, D . A., Nunley, P., Utter, P. A., Kerr, E., Wadhwa, R., Stone, M., 2020. PEEK versus titanium cages in lateral lumbar interbody fusion: A comparative analysis of subsidence. Neurosurgery Focus 49, 1-9.
[13] Liao, J. C., Niu, C. C., Chen, W. J., Chen, L. H., 2008. Polyetheretherketone (PEEK) cage filled with cancellous allograft in anterior cervical discectomy and fusion. International Orthopaedics 32, 643–648.
[14] Mazlan, M. H., Todo, M., Takano, H., Yonezawa, I., Abdullah, A. H., Jalil, M. H., Salleh, N. S. M., 2022. Biomechanical evaluation of osteoporotic spine models treated with Balloon Kyphoplasty (BKP) procedure. Series on Biomechanics, 36, 63-77.
[15] Mazlan, M. H., Todo, M., Yonezawa, I. Takano, H., 2017. Biomechanical alteration of stress and strain distribution associated with vertebral fracture. Journal of Mechanical Engineering 2, 123-133.
[16] Tanveer, M. Q., Mishra, G., Mishra, S., Sharma, R., 2022. Effect of infill pattern and infill density on mechanical behaviour of FDM 3D printed Parts- a current review. Materials Today Proceedings 62, 100-108.
[17] Mishra, P. K., Senthil, P., Adarsh, S., Anoop, M. S., 2021. An investigation to study the combined effect of different infill pattern and infill density on the impact strength of 3D printed polylactic acid parts. Composites Communications 24, 100605.
[18] Zhang, Z., Sun, Y., Sun, X., Li, Y., Liao, Z., Liu, W., 2016. Recent Advances in Finite Element Applications in Artificial Lumbar Disc Replacement. Journal of Biomedical Science and Engineering 9, 1–8.
[19] Takano, H., Yonezawa, I., Todo, M., Mazlan, M. H., Sato, T., Kaneko, K., 2017. Biomechanical Study of Vertebral Compression Fracture Using Finite Element Analysis. Journal of Applied Mathematics and Physics 5, 953-965.
[20] Jalil, M. H., Mazlan, M. H., Todo, M., 2017. Biomechanical Comparison of Polymeric Spinal Cages Using CT Based Finite Element Method. International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics 7, 110–117.
[21] Mazlan, M. H., Todo, M., Ahmad, I. L., Takano, H., Yonezawa, I., Abdullah, A. H., Jalil, M. H., Nordin, N. D. D., 2020. Biomechanical evaluation of two different types of interbody cages in posterior lumbar interbody fusion. International Journal of Emerging Trends in Engineering Research 8, 221–226.
[22] Rho, J. Y., Kuhn-Spearing, L., Zioupos, P., 1998. Mechanical properties and the hierarchical structure of bone. Medical Engineering and Physics 20, 92-102.
[23] Salleh, N. S. M., Mazlan, M. H., Abdullah, A. H., Jalil, M. H., Takano, H., Nordin, N. D. D., 2021. Design and analysis of infill density effects on interbody fusion cage construct based on finite element analysis. 1st National Biomedical Engineering Conference, Institute of Electrical and Electronics Engineers, New York City, 25–29.
[24] Fernandez-Vicente, M., Calle, W., Ferrandiz, S., Conejero, A., 2016. Effect of Infill Parameters on Tensile Mechanical Behavior in Desktop 3D Printing. 3D Printing and Additive Manufacturing 3, 183-192.
|
|
| Дата на публикуване: 2024-04-23
(Price of one pdf file: 39.00 BGN/20.00 EUR)
