ارزيابي تجربي ساختار شش ضلعي منتظم متخلخل در عملهاي ورتبروپلاستي و كايفوپلاستي

The Experimental Assessment of Hexagonal Porous Structure in Vertebroplasty an d Kyphoplasty

پيشزمينه: يكي از مهمترين چالشهاي بعد از عمل جراحي ورتبروپلاستي و كايفوپلاستي، تمركز تنش در ناحيه تماس ميان سيمان استخواني و استخوان اسفنجي است كه باعث ايجاد درد، مرگ سلولي و تداوم شكستهاي ميكروسكوپي مي‌گردد. در اين مطالعه روش جديد درمان مهره با ساختار ششضلعي منتظم متخلخل ارائه گرديد و رفتار مكانيكي مهره درمان شده با اين ساختار با مهرههاي درمان شده به روشهاي ورتبروپلاستي و كايفوپلاستي مقايسه گرديد. مواد و روشها: تعداد 10 مهره گوسفندي در پنج گروه دوتايي شامل مهره سالم، ورتبروپلاستي، كايفوپلاستي و مهره درمان شده با ساختار شش ضلعي فولادي و برنجي تهيه شد. مقايسه رفتار مكانيكي مهره درمان شده با ساختار ششضلعي با مهرههاي درمان شده به روشهاي ورتبروپلاستي و كايفوپلاستي تحت بارگذاري استاتيكي توسط دستگاه آزمون مكانيكي صورت پذيرفت. يافتهها: ميزان جابجايي مهره با ساختار ششضلعي منتظم متخلخل، تا قبل از رسيدن به استحكام نهايي (4.5-3.5 كيلونيوتون)، 6-5.5 ميليمتر بود. ميزان جابجايي براي مهره درمان شده با ورتبروپلاستي و كايفوپلاستي 3-2.6 ميلي‌متر بود. در مهره درمان شده با ساختار شش ضلعي منتظم متخلخل در مقايسه با نمونههاي ورتبروپلاستي و كيفوپلاستي بهبود رفتار مكانيكي مشاهده شد. نتيجهگيري: افزايش چقرمگي مهره درمان شده با ساختار شش ضلعي، منجر به كاهش تنش در صفحات انتهايي مهره و كاهش فشار درون ديسك بين مهرهاي مي‌شود و خطر بروز شكست در مهرههاي مجاور را كاهش ميدهد.

Background: One of the most important challenges after vertebroplasty (VP) and kyphoplasty (KP) is the stress concentration at the junction of bone and cement which would cause not only pain, but also new microfractures or osteonecrosis. We would like to present a new concept of using hexagonal porous structure. This model is tested biomechanically in comparison with vertebrae treated with VP and KP. Methods: Ten Ovine vertebrae were divided into 5 groups - 2 in each group: the groups included normal vertebrae, VP, KP and vertebrae treated by hexagonal porous structure as metal pearls (steel or brass). These vertebrae were all put under mechanical static pressure. The displacement and yield points were compared in the 5 groups. Results: The hexagonal metal treated vertebrae showed a displacement of 5.5-6 mm before reaching the ultimate strength of 3.5-4.5 KN. This displacement for VP and KP was 2.5-3 mm. The improvement of mechanical behavior was observed in vertebrae treated by hexsgonal metal pearls compared to those treated by the VP and KP. Conclusions: The toughness of vertebrae by hexsgonal metal pearl treatment increases and this will reduce the stress in vertebral end plates and interdiscal pressure. This would reduce the chance of fracture in the adjacent vertebrae.