Daganatos csigolya eltávolítását követő műtéti rekonstrukciók végeselemes vizsgálata
A daganatos megbetegedések komplex egészségügyi, szociális és gazdasági problémát jelentenek a társadalom számára, ezért a probléma hatásainak csökkentése össztársadalmi érdek. A gerinc primer daganatos elváltozásainak gyakorisága alacsony, azonban a másodlagos (áttétes) elváltozások esetén (pl. prosztata, petefészek rákos betegségei) a leggyakoribb előfordulási helynek számít. A gerinc primer és másodlagos daganatos elváltatásainak kezelése elsősorban onkológiai ellátást igényel, de a gerincsebészeti beavatkozás is része lehet a kezelési stratégiának. A daganatos elváltozással rendelkező csigolyák sebészi kezelése történhet teljes eltávolítás formájában, melynek célja, hogy daganatot és környezetét izoláljuk és eltávolítsuk az egészséges gerincszakaszból. A csigolya eltávolítását követően rekonstruálni kell a gerincoszlop stabilitását. Jelenleg több műtéti stratégia, megoldás áll rendelkezésre, azonban minden rendszer más stratégia mentén lett kifejlesztve. A gerincsebész számára nincs egyértelmű indikáció, hogy melyik rendszer biztosítja a legjobb primer stabilitást egy adott életkornak megfelelő csontsűrűség esetén.
Kutatásunk célja egy olyan végeselem módszerre épülő vizsgálat létrehozása, amelynek az eredményei alapján a különböző rekonstrukciós műtéti technikákat az életkornak megfelelő csontsűrűség függvényében lehetne összehasonlítani.
A vizsgálatokhoz elsőként egy egészséges, fiatal férfiről készült kvantitatív komputertomográfiás (QCT) felvételek alapján elkészítettük az L2-es és az L4-es csigolya egyszerűsített, valamint az L3-as csigolya pótlására szolgáló távtartók 3D geometriáját. Ezt követően a hátulsó stabilitást biztosító csavarok és rudak egyszerűsített CAD geometriáját felhasználva virtuálisan létrehoztuk a műtéti összeállítást és az ennek megfelelő végeselem modellt. A vizsgálatok során a különböző távtartók esetén az életkor előrehaladtával megfigyelhető anyagminőségi változások alapján a csigolyák anyagi tulajdonságait több lépésben változtattuk. Mivel a vizsgált biológiai anyagok anyagjellemzői valószínűségi változók, ezért tanulmányunkban azokat az irodalomban megadott átlagokkal jellemeztük. Az eredmények jobb összehasonlíthatósága érdekében a különböző rendszereknél csak az elülső pótlásra szolgáló távtartó és a kapcsolódó felületek hálózása tér el, a modellek többi eleme mindegyik esetben azonos volt.
Az eredmények alapján az egyes rekonstrukciós megoldások esetén a megtámasztás helyén észlelt feszültségek közt szignifikánsak az eltérések, a változó csontminőség mellett is. Ezen információk segítséget nyújthatnak a kezelést végző orvosnak a páciens kora alapján feltételezhető csontminőség melletti legjobb pótlási megoldás kiválasztásában, aminek eredménye a megfelelő terhelések következtében a jobb csontosodás, a szomszédos csigolyák beroppanásának és az implantátumok lazulásának, törésének kisebb az esélye.
szerző
-
Pokorni Ágoston Jakab
Mechatronikai mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Kiss Rita
egyetemi tanár, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék -
Dr. Éltes Péter Endre
Gerincsebész, In SIlico Biomechanikai Labor/ vezető, Országos Gerincgyógyászati Központ (külső)