Sonlu elemanlar yöntemi ile lomber spine implant tasarımı ve biyomekanik etkilerin belirlenmesi.

Lumbar spine implant design with finite element method and determination of biomechanical effects.

In this study, a new posterior dynamic stabilization implant, which can help stabilize the spine normally, was designed using CAD commercial software programs and its biomechanical effects were determined and compared with the finite element (FE) method. Friction coefficient, material model, convergence analysis, loading and boundary conditions are defined for FE analysis. Two different implant and device components that maintain the range of motion within the standard limits were created with the SOLIDWORKS program, and ABAQUS CAD simulation program and MATLAB program were used together to calculate the range of motion. All implants are designed by choosing titanium material, the rod, screw, pin and nut components connecting the L4-L5 vertebrae. Lumbar spine models that are healthy and treated with two different implants were simulated under physiological conditions using scan data from computed tomography (CT). The range of motion, adjacent level effect and restoration percentages were calculated for all designed devices in six different directions. In the design of implant parts, 70% restoration percentage, which is an acceptable value in the movement of the spine with the implant, has been tried to be achieved in all directions. It has been determined that the device with the optimum data obtained provides more restoration in Z and Y directions. Restoration values are 33% for extantion, 53% for flexion, 55% and 68% for axial rotations and lateral bending, respectively. It can be said that pedicle-screw implants designed with this simulation study will be applicable after experimental validation and clinical trials. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Bu çalışmada omurganın normal şekilde stabilize edilmesine yardımcı olabilecek yeni bir posterior dinamik stabilizasyon implantı, CAD ticari yazılım programları aracılığıyla tasarlanmış ve sonlu elemanlar (SE) metodu ile biyomekanik etkileri tespit edilerek karşılaştırılmıştır. SE analizleri için sürtünme katsayısı, malzeme modeli, yakınsama analizi, yükleme ve sınır koşulları tanımlanmıştır. Standart sınırlarda hareket aralığını koruyan iki farklı implant ve cihaz bileşenleri SOLİDWORKS programıyla oluşturulup, hareket aralığını hesaplamak için ABAQUS CAD simülasyon programı ve MATLAB programı birlikte kullanılmıştır. Tüm implantlar, L4-L5 omurlarını birbirine bağlayan çubuk, vida, pim ve somun bileşenleri titanyum malzeme seçilerek tasarlanmıştır. Sağlıklı ve iki farklı implant ile tedavi edilen lomber omurga modelleri, bilgisayarlı tomografiden (BT) tarama verileri kullanılarak fizyolojik koşullar altında simüle edilmiştir. Tasarlanan tüm cihazlarda altı farklı yönde hareket aralığı, bitişik seviye etkisi ve restorasyon yüzdeleri hesaplanmıştır. İmplant parçalarının tasarımında omurganın implant ile birlikte hareketinde kabul edilebilir değer olan %70 restorasyon yüzdesine, her yönde ulaşılmaya çalışılmıştır. Optimum verilerin elde edildiği cihaz ile Z ve Y yönünde daha fazla restorasyon sağladığı tespit edilmiştir. Restorasyon değerleri ekstansiyon için %33, fleksiyon için %53, eksenel rotasyonlarda ve yanal bükülmede ise sırasıyla %55 ve %68 'dir. Bu simülasyon çalışması ile tasarlanan pedikül-vida implantların deneysel doğrulama ve klinik denemelerden sonra uygulanabilir olacağı söylenebilir. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Copyright of Journal of the Faculty of Engineering & Architecture of Gazi University / Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, is the property of Gazi University, Faculty of Engineering & Architecture and its content may not be copied or emailed to multiple sites or posted to a listserv without the copyright holder's express written permission. However, users may print, download, or email articles for individual use. This abstract may be abridged. No warranty is given about the accuracy of the copy. Users should refer to the original published version of the material for the full abstract. (Copyright applies to all Abstracts.)