Evaluation of Tibia Fractures by External Fixation in terms of Materials and Geometry Elements

Year 2018, , 1410 - 1419, 01.08.2018

Hüseyin Furkan Bülbül

https://doi.org/10.29130/dubited.344662

Abstract

Computer aided applications basically function by application of 3D scan data or model obtained after processing of radiology images with software. It is aimed to make diagnosis-treatment planning with these aims and methods and to develop existing applications. At the same time, such studies and applications are also suitable methods for calculating the anatomical load bearing suitability of bone / soft tissue structures. The finite element method is an application interface of this type and it is frequently preferred in the field of orthopedics and mechanics due to the correct results of the software in the last years. In the field of orthopedics, external fixation systems used in the treatment of arm and leg fractures are insufficient due to the limitation of natural body movements. All of the external fasteners already available or available have their own area of use. For this reason they have characteristic types and restrictions. In this study, external fixation systems of the lower extremity bones and external fixation systems of Ilizarov type with different material loadings after fracture fixation will be evaluated. In this way, a comparison with external detection systems is presented.

Keywords

External fixation, Finite element analysis, Fixator materials, Lower extremity, Tibia

Tibia Kırıklarının Eksternal Fiksatör ile Tespitinin Malzeme ve Geometri Unsurları Yönünden Değerlendirilmesi

Abstract

Bilgisayar destekli uygulamalar son dönemde cerrahi öncesi planlama ve detaylandırma amaçlı sıklıkla kullanılmaktadır. Bu sistemler temel olarak, 3B tarama verilerinin yada radyoloji görüntülerinin yazılımlar yardımıyla işlenmesi sonrasında elde edilen modelin uyulmaları ile işlev bulmaktadır. Bu amaç ve yöntemler ile teşhis-tedavi planlamasının yapılması, geliştirilmeye ve cerrahinin uygulamasına alınmaya da artan oranda uygulanmaktadır. Aynı zamanda bu tarz çalışma ve uygulamalar, kemik/yumuşak doku yapılarının anatomik olarak yük taşıma uygunluklarını da hesaplamak için uygun yöntemlerdir. Sonlu elemanlar yöntemi de bu tip bir uygulama ara yüzü olup son yıllardaki yazılımların çözüm doğrulukları nedeniyle ortopedi ve mekanik alanında sıklıkla tercih edilmektedir. Ortopedi alanında, kol ve bacak kırıklarının tedavisinde harici tespit sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Hali hazırda bulunan veya temin edilebilen harici tespit elemanları kendi alanlarında değişik tür ve kısıtlamalara sahiptir. Bu çalışmada alt ekstremite kemiklerinden tibia’nın harici tespit sistemleri ile kırık tespiti sonrasındaki yük taşıma miktarı farklı geometri ve malzemeye sahip tespit sistemleri için değerlendirilecektir. Böylelikle harici tespit sistemlerine bir kıyaslama ile öneriler sunulmuş olur. Buna ek olarak, değişik boyutlarda kurgulanabilen yeni bir harici tespit sistemi ve bu sistemin geometrik modeli de elde edilmiş olur.

Keywords

Tibia, Alt ekstremite, Sonlu elemanlar, Harici tespit sistemi, Geometri

References

• [1] B. Fleming, et al., "A biomechanical analysis of the ilizarov external fixator". Clinical Orthopaedics and Related Research, 1989. 241: p. 95-105.
• [2] A. AYDIN, et al., "Tekil olmayan fiksatör otomasyonu". 2015.
• [3] C.P. Pal, et al., "Comparative study of the results of compound tibial shaft fractures treated by ilizarov ring fixators and limb reconstruction system fixators". Chinese Journal of Traumatology, 2015. 18(6): p. 347-351.
• [4] D. Paley and D.C. Maar, "Ilizarov bone transport treatment for tibial defects". Journal of orthopaedic trauma, 2000. 14(2): p. 76-85.
• [5] F. Behrens and K. Searls, "External fixation of the tibia. Basic concepts and prospective evaluation". Bone & Joint Journal, 1986. 68(2): p. 246-254.
• [6] B. Gasser, et al., "Stiffness characteristics of the circular ilizarov device as opposed to conventional external fixators". Journal of biomechanical engineering, 1990. 112(1): p. 15-21.
• [7] N. Bishop, et al., "Shear does not necessarily inhibit bone healing". Clinical orthopaedics and related research, 2006. 443: p. 307-314.
• [8] T. Toumanidou, L. Spyrou, and N. Aravas. "TitlA finite element model of the ilizarov fixator systeme". in Biomedical Engineering, 2011 10th International Workshop on. 2011. IEEE.
• [9] A. Podolsky and E.Y. Chao, "Mechanical performance of ilizarov circular external fixators in comparison with other external fixators". Clinical orthopaedics and related research, 1993. 293: p. 61-70.
• [10] I. Ionescu, et al. "TitlSolid modeling and static finite element analysis of the human tibiae". in Sonesta Beach Resort in Key Biscayne, Florida, June. Summer Bioengineering Conference, 25. 2003.
• [11] M. Niinomi, "Mechanical properties of biomedical titanium alloys". Materials Science and Engineering: A, 1998. 243(1): p. 231-236.
• [12] Y. Liu, et al., "Architectural design of diamond-like carbon coatings for long-lasting joint replacements". Materials Science and Engineering: C, 2013. 33(5): p. 2788-2794.
• [13] T.-E.O. Sokrab, "See discussions, stats, and author profiles for this publication at: Https://www. Researchgate. Net/publication/45459776 hypothalamic hamartoma presenting with gelastic seizures, generalized convulsions, and ictal psychosis". 2016.