9 1

Proje Grubu: MAG Sayfa Sayısı: 65 Proje No: 117M105 Proje Bitiş Tarihi: 01.11.2019 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 19-03-2021

Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi

Öz:
? Ilk olarak yeni tasarlanan çögünme deney modellerine statik basma deneyleri yapılmıstır. Bu deneylerden elde edilen verilere göre sistemin kalıcı deformasyon sınırı belirlenmistir. ? Alt montaj basma deneyinden elde edilen akma sınırı bilgisine göre sistem akma yükünün %50?sinde dinamik yükler uygulanarak yorulma deneylerine baslanmıstır. Yük oranı (maksimum yük/minimum yük) 10?dur. Yükleme frekansı 10 Hz?dir. Yorulma deneyi, herhangi bir eleman hasara ugrayana kadar veya 5.000.000 çevrim tamamlanana kadar gerçeklestirilmistir. Test, her bir milyon çevrimde durdurularak numunenin hasara ugrayıp ugramadıgı kontrol edilmistir. Numunenin hasara ugrayıp ugramadıgının tespiti için test blokları arasındaki mesafe deney öncesi ve sonrasında ölçülmüstür. Bloklar arası mesafenin 1 mm?den fazla azalması sistemin plastik deformasyona ugradıgı seklinde yorumlanmıstır. Numunenin hasara ugradıgı çevrim sayısı kaydedilmistir. Eger 5.000.000 çevrim boyunca numune hasara ugramazsa yük artırılmıs ve yeni bir numune test edilmistir. Böylelikle hasara karsılık gelen yük ve çevrim sayılarından olusan yük-hasar çevrimi grafigi elde edilmistir. Buna göre de alt montajın sonsuz ömrü (endurance limit) belirlenmistir. ? Alt montajlar için yorulma deneyleri tamamlandıktan sonra yorulma yük sınırının altında alt montajlara 100.000 çevrim, 1.000.000 çevrim ve 3.000.000 çevrim çögünme tipi yük uygulanmıstır. ? Çögünme deneyleri sonunda pedikül vidalara çekip çıkarma deneyleri yapılmıstır. Kontrol grubu olarak çögünme yüklerine maruz bırakılmamıs vidalara da çekip çıkarma deneyleri uygulanmıstır. Kontrol grupları ile çögünme yüklemesine tabi tutulmus gruplar Mann-Whitney U testi ile istatistiksel olarak karsılastırılmıstır. Ayrıca Ti-rod ve PEEK-rod ile sabitlenmis alt montajların çekip çıkarma dayanımları da istatistiksel olarak karsılastırılmıstır. ? Çögünme deneylerinde, öncelikle alt montajlara 1.000.000 çevrim çögünme tipi yük uygulanmıs ve kontrol grupları ile istatistiksel olarak karsılastırılmıstır. Istatistiksel analiz sonucunda anlamlı fark tespit edilen gruplara 100.000 çevrim çögünme tipi yük uygulanırken anlamlı fark tespit edilmeyen gruplara 3.000.000 çevrim çögünme tipi yük uygulanmıstır.
Anahtar Kelime: biyomekanik çekip çıkarma çögünme poliüretan köpük pedikül vida

Konular: Mühendislik, Makine
Erişim Türü: Erişime Açık
  • 1. Arslan, A.K., Demir, T., Örmeci, F., İnce, E., Toraman, M.F. 2012. “Biomechanical performance of various cement augmented cannulated pedicle screw designs for osteoporotic bones”, In: 15th international conference on advances in materials processing technologies, 22–26 September, Wollongong, Australia.
  • 2. ASTM Standards, D1621-16. Standard test method for compressive properties of rigid cellular plastics, 2016.
  • 3. ASTM Standards, F1717-18. Standard test methods for spinal implant constructs in vertebrectomy model, 2018.
  • 4. ASTM Standards, F1839-08. Standard specification for rigid polyurethane foam for use as a standard material for testing orthopaedic devices and instruments, 2016.
  • 5. ASTM Standards, F2193-18a. Standard specifications and test methods for components used in the surgical fixation of the spinal skeletal system, 2018.
  • 6. ASTM Standards, F543-17. Standard specification and test methods for metallic medical bone screws, 2017.
  • 7. Boos N., Weissbach S., Rohrbach H., Weilwe C., Spratt K.F., Nerlich A.G. 2002. ‘’Classification of Age-Related Changes in Lumbar Intervertebral Discs’’, Spine, 27 (23), 2631-2644.
  • 8. Chao, C.K., Hsu, C.C., Wang, J.L., Lin, J. 2008. “Increasing bending strength and pullout strength in conical pedicle screws: biomechanical tests and finite element analyses”, Journal of Spinal Disorders & Techniques, 21 (2), 130–138.
  • 9. Chatzistergos, P.E., Magnissalis, E.A., Kourkolis, S.K. 2010a. “A parametric study of cylindrical pedicle screw design implications on the pullout performance using an experimentally validated finite element model”, Medical Engineering & Physics, 32, 145–154.
  • 10. Choma, T.J., Pfeiffer, F.M., Swope, R.W., Hirner, J.P. 2012. “Pedicle screw design and cement augmentation in osteoporotic vertebrae: effects of fenestrations and cement viscosity on fixation and extraction”, Spine (Phila Pa 1976), 37 (26), E1628– E1632.
  • 11. Cramer G.D., Darby S.A. 1995. Basic and Clinical Anatomy of the Spine, Spinal Cord and Ans, 1st edition, Mosby Inc, St. Louis.
  • 12. Dalbayrak S., Yaman O., Kaptanoğlu E., Şimşek S., Ateş Ö., Dalgıç A. 2015. Spinal Deformiteler, Buluş Tasarım ve Matbaacılık Hizmetleri, Ankara.
  • 13. Demir T. 2011, “Omurga cerrahisinde kullanılan protezlerin biyomekanik performanslarının incelenmesi”, Doktora Tezi, TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Ankara.
  • 14. Demir, T, Başgül, C., 2015, The Pullout Performance of Pedicle Screws (1. Basım). Almanya: Springer.
  • 15. Demir, T. 2014. “Possible usage of cannulated pedicle screws without cement augmentation”, Applied Bionics and Biomechanics, 11 (2014), 149–155.
  • 16. Elibol F.K.E., 2018. ‘’Skolyoz tedavisi için akıllı impant çubuklar’’, Doktora Tezi, TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Ankara.
  • 17. Heart F.H., Albert T.J. 2015. Spinal Deformities: The Essentials, 2nd edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Berlin.
  • 18. Hippocrates: On Joints, In Withington ET, trans Volume III. Edited by: Capps E, Page TE, Rouse WHD. Hippocrates: The Loeb Classical Library. London: W. Heinemann: 200-397, 1927.
  • 19. Hirano T., Hasegawa K., Takahashi H.E., UCYİHAMA S., Hara T., Wasio T., Sugira T., Yokaichiya M., Ikeda M. 1997. ‘’Structural Characteristic of the Pedicle and Its Role in Screw Stability’’, Spine, 22 (21), 2504-2510.
  • 20. Hsu, C.C., Chao, C.K., Wang, J.L., Hou, S.M., Tsai, Y.T., Lin, J. 2005. “Increase of pullout strength of spinal pedicle screws with conical core: biomechanical tests and finite element analyses”, Journal of Orthopaedic Research, 23, 788–794.
  • 21. Jacob, A.T., Ingalhalikar, A.V., Morgan, J.H., Channon, S., Lin, T.H., Torner, J.C., Hitchon, P.W. 2008. “Biomechanical comparison of single and dual lead pedicle screws in cadaveric spine”, Journal of Neurosurgery: Spine, 8, 52–57.
  • 22. Kim, Y.Y., Choi, W.S., Rhyu, K.W. 2012. “Assessment of pedicle screw pullout strength based on various screw designs and bone densities”, Spine Journal, 12, 164–168.
  • 23. Krenn, M.H., Piotrowski, W.P., Penzkofer, R., Augat, P. 2008. “Influence of thread design on pedicle screw fixation”, Journal of Neurosurgery: Spine, 9, 90–95.
  • 24. Lill, C.A., Schlegel, U., Wahl, D., Schneider, E. 2000. “Comparison of the in vitro holding strengths of conical and cylindrical pedicle screws in a fully inserted setting and backed out 180°”, Journal of Spinal Disorders, 13 (3), 259–266.
  • 25. Lill, C.A., Schneider, E., Goldhahn, J., Haslemann, A., Zeifang, F. 2006. “Mechanical performance of cylindrical and dual core pedicle screws in calf and human vertebrae”, Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery, 126 (10), 686–694.
  • 26. Mehmanparast, H., Petit, Y., Mac-Thiong, J.M. 2015. “Comparison of pedicle screw loosening mechanisms and the effect on fixation strength”, Journal of Biomechanical Engineering, 137 (12), 121003-1-7.
  • 27. Mehmanparast, H.N., Mac-Thiong, J.M., Petit, Y. 2014. “Biomechanical evaluation of pedicle screw loosening mechanism using synthetic bone surrogate of various densities”, IEEE Engineering in Medicine and Biology Society Konferans Bildirisi Kitabı, 2014, 4346-4349.
  • 28. Michael W, Devereaux MD., 2007, Anatomy and Examination of the Spine, Neurologic Clinics, 25, 331-351.
  • 29. Mummaneni, P.V., Haddock, S.M., Liebschner, M.A., Keaveny, T.M., Rosenberg, W.S. 2002. “Biomechanical evaluation of a double-threaded pedicle screw in elderly vertebrae”, Journal of Spinal Disorders & Techniques, 15 (1), 64–68.
  • 30. Nordin M., Frankel V.H. 2012. Basic Biomechanics of the Musculoskeletal System, 4th edition, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia.
  • 31. Oliver J., Middleditch A. 1991. Functional Anatomy of the Spine, 1st Edition, Butterworth-Heinemann Ltd, Oxford.
  • 32. Paré, P.E., Chappuis, J.L., Rampersaud, R., Agarwala, A.O., Perra, J.H., Erkan, S., Wu, C. 2011. “Biomechanical evaluation of a novel fenestrated pedicle screw augmented with bone cement in osteoporotic spines”, Spine (Phila Pa 1976), 6 (18), E1210–E1214.
  • 33. Patel, P.S.D., Hukins, D.W.L., Shepherd D.E.T. 2013. “The Effect of “Toggling” on the Pullout Strength of Bone Screws in Normal and Osteoporotic Bone Models”, The Open Mechanical Engineering Journal, 7, 35-39.
  • 34. Patel P.S.D., Shepherd D.E.T., Hukins D.W.L. ‘’The effect of screw insertion angle and thread type on the pullout strength of bone screws in normal and osteoporotic cancellous bone models.’’ Medical Engineering & Physics, 32:822-828, 2010.
  • 35. Roberts S., Evans H., Trivedi J., Menage J. 2006. Histology and Pathology of the Human Intervertebral Disc, The Journal of Bone and Joint Surgery, 88-A.
  • 36. Vishnubhotla, S., McGarry, W.B., Mahar, A.T., Gelb, D.E. 2011. “A titanium expandable pedicle screw improves initial pullout strength as compared with standard pedicle screws”, Spine Journal, 11, 777–781.
  • 37. Wan, S., Lei, W., Wu, Z., Liu, D., Gao, M., Fu, S. 2010. “Biomechanical and histological evaluation of an expandable pedicle screw in osteoporotic spine in sheep”, European Spine Journal, 19 (12), 2122–2129.
  • 38. White A.A., Panjabi M.M. 1990. Clinical Biomechanics of the Spine, J.B., 2nd edition, Philadelhia, Lippincott Company, Pennsylvania.
  • 39. Yaman, O., Demir, T., Arslan, A.K., İyidiker, M.A., Tolunay, T., Camuşcu, N., Ulutaş, M. 2015. “The comparison of pullout strengths of various pedicle screw designs on synthetic foams and ovine vertebrae”, Turkish Neurosurgery, 25 (4), 532-538.
APA Demir T, Tolunay T, ULU M, YAMAN M (2019). Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi. , 1 - 65.
Chicago Demir Teyfik,Tolunay Tolga,ULU Mustafa Onur,YAMAN Mesut Emre Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi. (2019): 1 - 65.
MLA Demir Teyfik,Tolunay Tolga,ULU Mustafa Onur,YAMAN Mesut Emre Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi. , 2019, ss.1 - 65.
AMA Demir T,Tolunay T,ULU M,YAMAN M Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi. . 2019; 1 - 65.
Vancouver Demir T,Tolunay T,ULU M,YAMAN M Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi. . 2019; 1 - 65.
IEEE Demir T,Tolunay T,ULU M,YAMAN M "Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi." , ss.1 - 65, 2019.
ISNAD Demir, Teyfik vd. "Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi". (2019), 1-65.
APA Demir T, Tolunay T, ULU M, YAMAN M (2019). Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi. , 1 - 65.
Chicago Demir Teyfik,Tolunay Tolga,ULU Mustafa Onur,YAMAN Mesut Emre Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi. (2019): 1 - 65.
MLA Demir Teyfik,Tolunay Tolga,ULU Mustafa Onur,YAMAN Mesut Emre Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi. , 2019, ss.1 - 65.
AMA Demir T,Tolunay T,ULU M,YAMAN M Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi. . 2019; 1 - 65.
Vancouver Demir T,Tolunay T,ULU M,YAMAN M Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi. . 2019; 1 - 65.
IEEE Demir T,Tolunay T,ULU M,YAMAN M "Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi." , ss.1 - 65, 2019.
ISNAD Demir, Teyfik vd. "Çögünme (Toggling) Yüklemesinin Pedikül Vidalarının Çekip-Çıkarma Performansına Etkisinin Incelenmesi". (2019), 1-65.