Turk Nijro~iYl:irji Dergisi 10: 60 - 64, 2000 HallCl: Polif/amall Poliester Fiksasyol1 Materyali Altematifi Olabi/ir Mi7
Poliflaman
Poliester
Materyali
AIternatifi
Fiksasyon
Olabilir
Mi?
Can Polyflaman
Polyester
Fixation Material be
an Alternative?
MURAT HANCI, ERCUN BOZDAG, MUSTAFA UZAN, HAKAN
BOZKU$,
BELCiN ERHAN, GEN~OSMANOGLU,
CENCiz
KUDA Y
Istanbul Universitesi Cerrahpa§a Tip Fakultesi, Noro§irurji Anabilim Dah, Istanbul (MH,MU, HB, CK) Istanbul Teknik Universitesi Makine FakUltesi, Mukavemet Birimi, Istanbul (EB)
70. YII Istanbul Fizik Tedavi ve Rehabilitasyon Hastanesi (BEG), Istanbul
Geli§ Tarihi: 23.11.1999 <:=;> Kabul Tarihi: 10.2.2000
Ozet: Gunumuzde servikal yaralanmalarda posterior fiksasyon ic;in geli§tirilmi§ ozgun pek c;ok materyal bulunmasma kar§m spinoz C;lkmh serklajl yaygll1 olarak kullamlmaktadlr. Fakat metal esash bu materyal ile yapllan serklaj radyolojik incelemelerde artefaktlar olu§masll1a neden olmaktadlf. Bu olumsuzlugu giderebilmek amaCI ile artefakta neden olmayacak fakat kemik fUzyon olu§ana degin yeterince dayamkhhg1l11 surdurecek alternatif bir materyal olarak du§undugumuz poliflaman poliester invitro ko§ullarda test edildi ve monoflaman c;elik ve poliflaman c;elik tel ile kar§lla§tmldl. Kuvvet TYPE U1 (HBM-Hottinger Baldwin Messtechnik) marka bir kuvvet transduseriyle verilmekte, KWS 3082A(HBM- Hottinger Baldwin Messtechnik) marka bir Wheastone koprusu ve Amplifier yardlmlyla analog olarak olc;ulmektedir. ~ekil degi§imi sonucu alll1an sinyal ise dijifal olarak Data Logger'dan bir RS232 Data Acquisition kart yardlmlyla bilgisayara iletilmi§ ve birim §ekil degi§tirmeler 1q-6
mertebesinde data olarak bir bilgisayar yardlmlyla kaydedilmi§tir. Uygulama slrasll1da poliflaman poliester ipligin 37 kgf. duzeyinde koptugu, monoflaman C;eliktelin ise 39 kgf. duzeyinde plastik §ekil degi§imine ula§tlgl, poliflaman c;eligin ise bu duzeylerde rijiditesini muhafaza ettigi saptanml§ttr. (:elik tel ve poliester ipligin birim yuk altll1da uzama miktarlannlll yakla§lk olarak aym oldugu gorUlmu§tur. Sagladlgl dayal1lkhhk ve rijidite goz onunde tutulur ise artefakt yaratmamasl gibi bir ustunlugu de bulunan poliflaman poliesterin servikal bolgede serklaj materyali olarak kullallllabilecegi kalllsllldaYlz.
Anahtar Kelime1er: (:elik, poliester, serklaj
Abstract: Spinous process wiring is widely used although there has been many specific materials for the posterior fixation of cervical spine. Majority of these implants cause artefacts in radiological examinations because of its steel base. We carried out tests with polyflaman polyester suture, monoflaman steel, and polyflaman steel wire. These materials were forced by a loading system where the force was measured by a full bridge force transducer. The calibration of the transducer is achieved by using an wheastone bridge and amplifier. The signals due to strain of material were collected by the help of data acquisition card via data logger. It was observed that the polyflaman polyester suture was broken when a 37 kgf. is applied whereas the monoflaman steel wire experienced plastic deformations with the application of 39 kgf. The polyflaman polyester suture and monoflaman steel wire showed similar ex tensional charactheristics under the same loading. Polyflaman steel wire experinced no deformation with the application of similar loadings. Our experiments indicate that the polyflaman polyester suture can be alternative for the fixation material in the cervical spine because of its rigidity, endurance and its proper behavior in radiological examinations.
Turk Ndro§iriirji Dergisi 10: 60 - 64, 2000 Hal1C1: Poliflamal1 Poliester Fiksasyol1 Materyali Altematifi Olabilir Mi7
GiRi$
Her Yll <;ok saYlda subaksiyel yaralanma ilgili cerrahlar tarafmdan tedavi edilmesine kan;>m ideal ybntem hakkmda fikir birligi mevcut degildir (7). Giiniimuzde halen yatak istirahati ve iskelet traksiyonu ile yapllan tedaviyi savunan goru~ler mevcut ise de bunlar azmhkta kalmaktadlr. Servikal omurgada internal fiksasyon amaCl ile kullamlan ybntemler kronolojik olarak ele ahndlgmda; ba~langl<;ta posterior serklajm yaygm olarak kullamldlldlgl bunu anterior plak sistemlerinin izledigi, daha sonralan ise interlaminer klamplar ve posterior plaklamalann populerlik kazandlgl gbriilebilir (4). Bu denli geli~mi~ enstumanlann bulundugu gunumuz pratiginde bile interspinoz tel fiksasyonu Hadra ile ba~layan yaygm kullammml siirdiirebilmektedir (4,15). <:;e~itli materyaller kullamlarak yapllan ve osseoz ankiloz olu~ana degin stabiliteyi saglamaYl ama<;layan bu yontemde ah~llagelmi~ serklaj materyaline alternatif olabilecegini du~undugumuz poliflaman poliester invitro ko~ullarda test edildi 0,6,11,17).
MATERYAL VE METOD
Test materyali olarak 5 numara polibutilat kaplamah poliflaman poliester iplik, 0.9 mm <;aph implant <;eliginden imal edilmi~ poliflaman tel, yine aym <;elikten mamul 0.8 mm <;aph monoflaman tel se~ilmi~tir. Bu materyaller once Instrom universal testing machine ile <;ekme testleri yapllml~ ve kopma noktalan tespit edilmi~tir. Bu testIer sHasmda poliester'in 350 Newton, monoflaman <;eligin 450 Newton, poliflaman <;eligin ise 550 Newton diizeyinde koptugu saptanml~tlr.
Deney Diizenegi:
Deney par<;alanmn belli bir yuk altmda uzamasml sagladlktan sonra, uzama miktarlanmn bl~iilmesi esasma dayanan bu <;ah~ma i<;in deney diizenegi bir yukleme sistemi ve ~ekil degi~imi ol<;um sisteminden olu~turulmu~tur ($ekil 1).
Yiikleme Sistemi
Kuvvet, bir kuvvet transduserinin ucuna bagh kaldlra~ kolu yardlmlyla, uzamaSl istenen deney par~alannm bagh oldugu omur modeline eksantrik olarak ve belli bir oranda buyutulerek uygulanml~br. Omur modelinin hareket ekseninden ka<;lk olarak uygulanan bu kuvvet, hareketli omurun bir a<;l ile fleksion hareketi yapmasma neden olmaktadH. Omur modeline bagh olan deney par<;alan, hareketli omurun a<;ldegi~tirmesiyle uzaml~tlr.
Kuvvet vidah bir kol yardlmIYla <;ekme olarak uygulanmakta, bir kaldlra<; kolu yardlmlyla da omur modeli uzerine basma olarak iletilmi~tir. Bu arada kuvvet TYPE
VI
(HBM-Hottinger Baldwin Messtechnik) marka bir kuvvet transduseriyle verilmi~, KWS 3082A(HBM- Hottinger Baldwin Messtechnik) marka bir Wheastone koprusii ve Amplifier yardlmlyla analog olarak ol<;ulmu~tur.$ekil Degi~imi Olr;iim Sistemi
Hareketli omurun yuzeyi ile temasta olan bir kiri~, deney duzeneginin <;er<;evesi uzerine ankastre olarak sabitlenmi~tir. Boylece hareketli omurun a<;l degi~imi ile birlikte bu kiri~ de egilme zorlanmasma ugrayarak ~ekil degi~tirmektedir. Bu kiri~in uzerine uygulanml;> olan Type LYll-3 /120 (HBM -for steel) strain-gauge ise Tecquiment Ltd. E31 MKIII-Digital Strain Bridge -Data Logger cihazina baglanml~br. Hareketli omurun a<;lsal degi~imi ile eksenel egilmeye maruz kalan kiri~ uzerindeki strain - gauge ~ekil degi~tirmektedir. Bu birim ~ekil degi~imi sonucu ahnan sinyal ise digital olarak Data Logger'dan bir RS232 Data Acquisition kart yardlmlyla bilgisayara iletilmi~ ve ~ekil degi~tirmeler 10-6 mertebesinde data olarak bir bilgisayar yardlmlyla kaydedilmi~ ve "Excell" spread sheetinde listelenmi~tir.
BULGULAR
Her bir materyal on kez test edilerek elde edilen degerlerin ortalamasl almml~ ve bunlarm birbirlerine olan farklan istatistiksel olarak degerlendirilmi~tir. Elde edilen degerler farkh varyanslara sahip olduklan i<;in f-testi kullamlarak yapllan degerlendirmede; monoflaman <;elik ile poliflaman poliester arasmdaki farkm anlamslz oldugu (p =0.09), fakat gerek monoflaman <;elik gerekse de poliflaman poliester ile poliflaman <;elik arasmdaki farkm <;ok belirgin oldugu gozlendi (sHasl ile p<O.OOOI ve p< 00001). Test edilecek materyale 400 Newton (-40 kgf.) kuvvet uygulanmasl planlaml~ olup testIer uygulanml~ ve sonu<;ta poliesterin 375 Newton duzeyinde koptugu, monoflaman <;eligin 390 Newton duzeyinde plastik deformasyon gosterdigi, poliflaman <;eligin ise 400 Newton duzeyinde ri jidi tesini korud ugu gozlenmi~ tir. <:;elik te I ve poliester ipligin birim yuk altll1da uzama miktarlanmn yakla~lk olarak aym oldugu gorulmu~tur ($ekiI2).
TARTI$MA
Turk Noro§irurji Dergisi 10: 60 - 64, 2000 HanC/: Poliflaman Poliester Fiksasyon Materyali Altemalifi Olabilir Mi?
] I
Fsistem7
4
()
U
1
o
£1 Fsistem =FUVQulanane2 1. Kuvvet Transduseri 5. Aktif strain- gauge 9.PC £ (;=-M 2. Wheatstone koprusu 6. Deney pan;asl10. Ankastre mesnetlenmis kiris
3. Amplifikator 7.0murlar
11. Pasif strain- gauge
4. Kaldua<; kolu 8. Data Logger
~ekil1: Deneylerin yapllmasmda kullamlan duzenek
fleksiyon tipi yaralanmalannda interspinoz ligaman yutllmasma bagh olarak instabilitenin geli;;tigi yaygm olarak kabul gormektedir (2,5,8,19). Seviyeye gore degi;;mekle birlikte subaksiyel bolgede interspinoz ligamanm yakla;;lk 26-33 Newtonluk bir kuvvete direnebildigi ol<;ulmu;;tur (6). Posterior fuzyon ile bu bolgede stabilizasyon saglanarak yapIlan tedavi yaygm olarak uygulanmaktadlr. Osseoz ankiloz olu;;ana dek primer stabilite kullamlan serklaj materyali ile saglanmakta daha soma bu gorev kallus tarafmdan ustlenilmektedir. Kullamlan serklaj materyali dogal olarak bolgenin stabilitesini saglayan ligamanlardan bir ba;;ka deyi;;le gereginden <;ok daha fazla gu<;lUdur. Dolayrsl ile bolgede yapllacak onanmlarda <;elik kadar gu<;lU
olmasa da diger materyalin kullamlmasl uygun bir <;ozum olabilir. Segmental stabilizasyonun saglanmasl i<;in nonmetalik malzemenin (mersilen tape) kullamlmasl seksenli yrllara degin uzanmasma ragmen yaygmhk kazanmaml;;tu (9,13). Metalik malzeme ile internal fiksasyon yapllan olgularda istenilen radyolojik tetkiklerin kullamlamamasl, artefakt yapmayan nonmetalik materyale olan gereksinimi gundeme getirmi;;tir. Ger<;i poliflaman <;elikdiger materyaller ile klyaslanamayacak boyutta dayamkhhk gostermekte ise de bu denli rijiditenin ne kadar gerekli oldugu bir ba;;ka irdelenmesi gereken konudur 00,12,18). Bu <;ah;;mada elde ettigimiz bulgulara dayanarak kullamlabilecek bir materyal olarak gordugumuz poliester ipligin
Tiirk Noro§iriirji Dergisi 10: 60 - 64, 2000 HanCl: Poliflaman Poliester Fiksasyon Materyali Altematifi Olabilir Mi? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 100 o 100 -~ -200 c: o•...
~
1-300 Cl! E Cl! N :l -400 -500 -, -600 700 -Kuvvet (X 10 Newton)~MONOTEL -m-poLi jp -o-poLi TELI
$ekiI2: Uygulanan kuvvet altmda birim ~ekil degi~iklikleri
tamiri ama<;lanan interspinoz ligamamn dayanma giiciinun on katmdan fazla bir dayamkhhgmm olmasl primer stabiliteyi saglayabilecegini dii~iindurmu~tur.
SONU<;
Poliflaman poliesterin diger materyallere olan iistiinliigu ise hi<;bir radyolojik incelemede artefakt yaratmamasl ve sagladlgl dayamkhhk , rijidite gbz iiniinde tutulur ise artefakt yaratmamasl gibi bir iisrunlUgu de bulunan poliflaman poliesterin servikal biilgede serklaj materyali olarak kullamlabilecegi kamsmdaYlz.
Yazl~ma Adresi: Murat HanCl
Pk. 792 $i§li 80220 Istanbul, Ti.irkiye Fax: 2122668800
e-mail:murath@istanbul.edu.tr
KAYNAKLAR
1. Abumi K, Panjabi MM, Duranceau J: Biomechanical evaluation of spinal fixation devices and interbody
bone graft. Part Ill. Stability provided by six spinal fixation devices and interbody bone graft. Spine 14:1249-1255, 1989
2. Allen BL, Ferguson RL, Lehmann TR, O'Brien RP: A mechanistic classification of closed, indirect fractures and dislocations of the lower cervical spine. Spine 7:1-27, 1982
3. Ashman RB, BirchJG, Bone LB: Mechanical testing of spinal instrumentation. Clin Orthop 227:113-125, 1988 4. Benzel EC, Kesterson L Posterior cervical interspinous
compression wiring and fusion for mid to low cervical spinal injuries. J Neurosurg 70:893-896, 1989 5. Bohlman HH: Acute fractures and dislocations of the
cervical spine. J Bone Joint Surg 61A:1119-1141, 1979 6. Coe JD, Warden KE, Sutterlin CE, McAfee, PC: Biomechanical evaluation of cervical spinal stabilization methods in a human cadaveric model. Spine 14:1122-1131, 1989
7. Cooper PR: Stabilization of fractures and subluxa tions of the lower cervical spine. In Management of posttraumatic instability. Cooper PR (ed). AANS publications, 1990, pp 111- 133
8. Crowell RR, Edwards WT, White AA: Mechanisms of injury in the cervical spine: experimental evidence and biomechanical modelling. The cervical spine. Second edition. Edited by Sherk HH. Philadelphia, J.B. Lippincott, 1989, pp 70-90
Turk Nijro~irurji Dergisi 10: 60 - 64, 2000 HanCl: Poliflaman Poliester Fiksasyon Materyali Alternatifi Olabilir Mi7
9. Gaines RW, Abernathie DL: Mersilene tapes as a substitute for wire in segmental spinal instrumentation for children. Spine 11:907-913, 1986
10. Garfin SR, Yuan HA: Food and drug administration regulation of spinal implant fixation devices. Clin Orthop 335: 32-38, 1997
11. Goel VK, Gilbertson LG: Basic science of spinal instrumentation. Clin Orthop 335:10-31, 1997 12. Goel VK, Lim TH, Gwon L Chen JY, Winterbottom JM,
Park JP, Weinstein IN, Ahn JY: Effects of rigidity of an internal fixation device. Spine 16:155-161, 1991 13. Grobler LL Gaines RW: Comparing Mersile tape and
stainless steel wire as sublaminar spinal fixation in the Chagma Baboon. Iowa Orthop J 17:20-31, 1997 14. Meyer PR: Cervical spine fractures:Changing
management concepts. In Textbook of spinal surgery. Bridwell KH, Dewald RI (eds). Lippincott- Raven
publishers, Philadelphia 1997, pp 1679-1741 15. Murphy MJ, Daniaux H, Southwick WO: Posterior
cervical fusion with rigid internal fixation. Orthopedic Clinics of North America 17:55-65, 1986
16. Myklebust JB, Pintar F, Yoganandan N, Cuslck JF, et al: Tensile strenght of spinal ligaments. Spine 13:526-531, 1988
17. Panjabi MM Abumi K, , Duranceau J: Biomechanical evaluation of spinal fixa:tion devices and interbody bone graft. Stability provided by eight internal fixation devices. Spine 13:1135-1140, 1988.
18. Panjabi MM: Biomechanical evaluation of spinal fixation devices: A conceptual framework. Spine 13:1129-1134,1988
19. Yoganandan N, Sances A, Pmtar F, Maiman D, Reinartz L Cusick L Larson S: Injury biomechanics of the human cervical column. Spine 15:1031-1039, 1990
