Tabanlık Yüksekliğinin Alt Ekstremite Üzerindeki Gerilme Dağılımına Ve Deformasyona Etkisi

Year 2012, Volume: 16 Issue: 3, 353 - 360, 01.06.2012

Arif Özkan Levent Buluç Mehmet Yavuz Çırpıcı Ümit Sefa Müezzinoğlu Yasin Kişioğlu

Abstract

Amaç: Varus deformitesi olan hastaların, alt ekstremite elemanlarında insan vücut ağırlığından gelen yük aktarımı ve dağılımı düzensiz olmaktadır. Düşük dereceli varus (veya valgus) bozukluğu (deformitesi) olan hastalarda, cerrahi operasyon yerine lateral kamalı tabanlık kullanımı önerilmektedir. Mekanik eksenin kamalı tabanlık yardımı ile normal (sağlam alt ekstremite dizilimi) konuma getirilmeye çalışılması ve dolayısı ile düzgün yük bir yük dağılımı sağlamaya çalışılmaktadır. Bu çalışmada, düşük dereceli varus deformiteli hastaların deformite derecelerine bağlı olarak kullanılması gereken lateral kamalı tabanlık modelinin tasarımı ve bu tabanlık modelinin alt ekstremite unsurlarındaki gerilme ve yer değiştirme dağılımlarının hesaplanması yapılmıştır. Materyal ve Method: Varus hastasına ait alt ekstremite unsurlarının üç boyutlu (3B) birebir katı modeli bilgisayarlı tomografi (BT) görüntüleri kullanılarak MIMICS yazılımında modellenmiş olup tersine mühendislik metodu ile modellerin geometri düzenlemesi yapılmıştır. Elde edilen deformiteli alt ekstremite modellerinin deformite derecelerine bağlı olarak 5, 8 ve 10 mm yüksekliklerinde bilgisayar destekli modelleme yardımıyla lateral kamalı tabanlık tasarımları yapılmıştır. Tasarlanan 3 farklı yükseklikteki tabanlık modelleri, deformiteli alt ekstremite modeline monte edilerek, ayakta duruş şartlarında normal insan vücut ağırlığı dolayısı ile gelen yük femur baş küresine uygulanmıştır. Uygulanan yükün etkisi ile lateral kamalı tabanlık kullanımın alt ekstremite elemanlarındaki yük dağılıma etkisi incelenmiştir. Bulgular ve Sonuç: Lateral kamalı tabanlık kullanımının diz eklemini oluşturan femur, femur kıkırdağı, tibia, tibia kıkırdaklarında oluşan yük dağılımları Sonlu elemanlar metodu yardımıyla hesaplanmıştır. İnsan vücut ağırlığı dolayısı ile varus deformitesinin derecesinin yani lateral kamalı tabanlık modellerindeki açı değişiminin alt ekstremite yük dağılımlarına etkisi hesaplanmış olup sonuçlar birbirleriyle kıyaslanmıştır.

Keywords

Lateral kamalı tabanlık, Sonlu elemanlar yöntemi, Diz eklemi, ANSYS, MIMICS

References

• York, Springer . 1-18, (2002).
• Y. Kuroyanagi, T. Nagura, H. Matsumoto, T. Otani, Y. Suda, T. Nakamura, and Y. Toyama,. "The Lateral Wedged Insole With Subtalar Strapping Significantly Reduces Dynamic Knee Load In The Medial Compartment". OsteoArthritis and Cartilage 15, 932-936, (2007).
• Ming, M., Dolstra, M., Linde, F. and Hivid, I., “Mechanical Properties of the Normal Human Tibial Cartilage- Bone Complex in Relation to Age”, Clinical Biomechanics, Vol 13, pp. 351-358, (1998).
• Cowin., American Society of Mechanical Engineers, AMD-45. 131-143, (1981).
• Frontier Sciences, (2007).
• Cehn, W.C., Ju C.W., Tang F.T., “ Effects Of Total Contact İnsoles On The Plantar Stres Redistribution. A Finite Element Analysis.” Clinical Biomechanics 18. S17-S24, (2003).
• Simoes J.A., Vaz, M.A., Blatcher, S., Taylor, M., "Influence Of Head Constrains And Muscle Forces On The Strain Distribution Within The İntact Femur" Medical Engineering & Physics, 22, pp. 453-459,(2000).
• Jordan KM, Arden NK, Doherty M, Bannwarth B, Bijlsma, JW, Dieppe P, Gunther K, Hauselmann H, Herrero- Beaumont,G, Kaklamanis P, Lohmander S, Leeb B, Lequesne,M, Mazieres B, Martin-Mola E, Pavelka K, Pendleton A, Punzi L, Serni U, Swoboda B, Vergruggen G, Zimmerman- Gorska I, Dougados M; Standing Committee for International Clinical Studies including Therapeutic Trials ESCISIT. EULAR Recommendations 2003: An Evidence
• Based Approach To The Management Of Knee Osteoarthritis: Report of a Task Force of the Standing Committee for International Clinical Studies Including Therapeutic Trials.(ESCISIT). Ann Rheum Dis.;62(12):1145–55, (2003).
• Recommendations for the medical management of osteoarthritis of the hip and knee: 2000 update. American
• College of Rheumatology Subcommittee on Osteoarthritis Guidelines. Arthritis Rheum.;43(9):1905–15, (2000).
• Toda Y, Tsukimura N. A Six-Month Followup Of A Randomized Trial Comparing The Efficacy Of A Lateral- Wedge Insole With Subtalar Strapping And An In-Shoe Lateral-Wedge Insole In Patients With Varus Deformity Osteoarthritis Of The Knee. Arthritis Rheum.;50(10):3129–36, (2004).
• Crenshaw SJ, Pollo FE, Calton EF. Effects of Lateralwedged İnsoles On Kinetics At The Knee. Clin Orthop Relat Res.;(375):185–92, (2000).
• Kerrigan DC, Lelas JL, Goggins J, Merriman GJ, Kaplan RJ, Felson DT. Effectiveness of a Lateral-Wedge İnsole On Knee Varus Torque İn Patients With Knee Osteoarthritis. Arch Phys Med Rehabil.;83(7):889–93, (2002).
• Kakihana W, Akai M, Nakazawa K, Takashima T, Naito K, Torii S. Effects of laterally wedged insoles on knee and subtalar joint moments. Arch Phys Med Rehabil.; 86(7):1465–71, (2005).
• Rana S. Hınman, Kelly Ann Bowles, Craıg Payne, Kım L. Bennell. " Effect of Length on Laterally-Wedged Insoles in Knee Osteoarthritis" Arthritis & Rheumatism Vol. 59, No. 1, January 15, pp 144–147, (2008).
• Cheung JT and Zhang M A 3-Dimensional Finite Element Model Of The Human Foot And Ankle For İnsole Design. Arch Phys Med Rehabil 86:353−358,(2005).
• Cheung JT, Zhang M, Leung AK and Fan YB, Three-Dimensional Finite Element Analysis Of The Foot During Standing – A material sensitivity study. J Biomech 38:1045−1054, (2005).
• Chen WP, Ju CW and Tang FT, Effects of Total Contact İnsoles On The Plantar Stress Redistribution: A Finite Element Analysis. Clin Biomech 18:S17−24, (2003).
• Chen WP, Tang FT and Ju CW Stress Distribution Of The Foot During Mid-Stance To Push Off İn Barefoot Gait: A 3D Finite Element Analysis Clin Biomech 16:S614−620, (2001).
• Ming Zhang, Jason Tak-Man Cheung and Yi Li. "Computational Modeling the Foot-Insole Interface" Studies in Computational Intelligence, Volume 55/2007, 311-321, (2007).