Mimics® Innovation Suite ile Kişiye Özel Diz Protezleri

Mimics® Innovation Suite ile Kişiye Özel Diz Protezleri

Mimics® Innovation Suite ile Kişiye Özel Diz Protezleri
Case presented by D. van den Heever, J.H. Muller and C. Scheffer, University of Stellenbosch, South Africa

Dünya çapında her yıl 1 milyondan fazla eklem hastası diz değiştirme cerrahi operasyonu geçirmektedir. Bunun en karmaşık eklemlerden birisi olmasına rağmen geleneksel diz implantları sadece imalatçıları tarafından daha önceden belirlenen standart büyüklüklerde ve şekilde bulunur. Bu vaka çalışmasında Stellenboscjh Üniversitesi’nden araştırmacılar özel implantlar üretme olasılığını araştırdılar. İlk olarak dizdeki basınç temas noktalarının durumunu incelediler ikinci olarak ise toplam diz artrplasti protezinin geleneksel yaklaşımla kıyaslandığında avantajlı olup olamayacağını incelediler ve son olarak da böyle özel implantı tasarlamak için kavram kanıtlama gerçekleştirdiler. Mimics Innovation Suite içerisinde çok geniş yelpazede yer alan araçlar bu araştırmanın faklı özellikleri için kilit teknoloji rolü oynarlar.

1.ADIM: TEMAS BASINÇ ANALIZI

FEA Femoral temas noktasının FEA tahmini
MIS ile Yüzey Temas Analizi

Diz eklemine aşırı yük binmesi ile oluşan yüksek temas basıncı genellikle temas eden eklem yüzeylerinin azalmasının bir sonucudur. MR ve CT’den elde edilen modeller üzerinden hastaya özel kişi özel sonlu eleman analizi yapmak, bu basıncı simüle etmek için kullanılan bir yöntemdir. Fakat bu simülasyonlar ancak oldukça zor olan deneyler ile doğrulandıktan sonra geçerli olabilir. Örneğin eklem kıkırdağı, yük altında temas yüzeyinin şeklini alma özelliğine sahiptir ve bu durumu deneysel olarak tanımlamak oldukça zordur. Stellenbosch Üniversitesi’nden araştırmacılar temas geometrisini FEA simülasyonu ile doğrulamak için, dizin farklı yükler altındaki durumunu MRI datasında üzerinden inceledir.

Patellar Temas Alanının FEA ile tahmini
Patellar Temas Alanının Mimics ile Ölçümü

Mimics Innovation Suite aracılığıyla Stellenbosch Üniversitesinden araştırmacılar FEA ile simüle edilen temas geometrisini doğrulamak için farklı yük koşulları altında diz MRI verilerini analiz etti.

Patellar(diz kapağı) ve femoral(uyluk kemiği) kıkırdağını görselleştirebilmek için diz üzerinde iki adet MRI taraması gerçekleştirildi: bir tanesi dört başlı esnek halde gerçekleştirilirken diğeri 30° bükülme açısı ile MRI uygun yükleme gövdesi ile gerçekleştirildi. Mimics içerisinde yer alan gelişmiş MRI bölümlendirme araçlarını uygulayarak araştırmacılar kemik ve kıkırdaklardan elde edilen 2D görüntü yığınlarını doğru 3D görüntülere dönüştürdüler. Daha sonra yüksüz kıkırdağı uzatılmış dizden bükülmüş tarama içerisinde diz üzerine sanal olarak yerleştirmek için “Mimics Registration” aracını kullandılar. Bu patellar (diz kapağı) ve femoral (uyluk) kemiğin üst üste binmesini sağladı. Bu sonuç Boolean kesişimi ile ortaya çıkarıldı. Sonuçlar FEA öngörüsü ile ölçümler arasında yakın ilişki olduğunu gösterdi ve buradan elde edilen sonuç ise araştırmacılara, kişiye özel diz implantı geliştirmek için bu tekniği kullanmanın doğruluğunu gösterdi.

2.ADIM: KIŞIYE ÖZEL IMPLANTLAR TERCIH EDILEBILIR MI?

Sonraki aşamada ekip tibia ( kaval kemiği) ile eklemli hareket yapan uyluk kemiği yumrusunun temas alanı parçasının sabit yarıçapa sahip olup olmadığını ve bu yarıçapın diğer hastalarla tutarlı olup olmadığını belirlemek istedi.

Ekip çeşitli kadavra numunelerinden aldıkları distal femur yumrularını lazer tarayıcı ile taradı ve takip eden nokta bulutlarını doğru 3D modellerine çevirmek için 3-matic kullandı. Kondilar eğrileri analiz etmek için her biri yaklaşık olarak epikondrial görünüme sahip olan kesişim düzlemleri kondil üzerine çizildi. Eğrilikleri her noktada istatistiksel olarak analiz etmek için ortaya çıkan kesişim eğrileri dışarı çıkartıldı. Bu analiz, kondilar yüzeyin bireyler arasında önemli farklılıklar sergilediğini ve yarıçapın hiçbir zaman sabit olmadığını gösterdi. Sonuç olarak araştırmacılar diz protezine yönelik özelleştirilmiş yaklaşımın işlevselliği artıracağı ve implant uzun ömürlülüğünü artıracağı sonucuna vardı.

Cerrahi aşamada kemik kaybını azaltarak, cerrahi müdahale süre ve karmaşıklığını azaltarak ve implantın keskin kenarlarında düzensiz stres dağılımını azaltarak özel proksimal tibiyal implanlar klinik sonuçları daha fazla iyileştirebilirler. Bu engelleri ortadan kaldırmak amacıyla Stellenbosch üniveristesi ekibi hastaya özel diz implantları tasarlamaya başladı

3.ADIM: KIŞIYE ÖZEL İMPLANT TASARLAMA

Özelleştirilmiş implant tasarlamak için araştırma ekibi diz CT taraması ile başladı.

Mimics yardımıyla distal femur ve proksimal tibia’nın 3D modellerini ürettiler. 3D modeli 3-matik ‘e aktarıldı ve burada mükemmel uyum sağlamayı garanti edecek şekilde doğrudan hasta verilerini temel alan özelleştirilmiş tek bölmeli diz değişim parçasını tasarlamak için esnek tasarım araçlarını kullandılar. İlave olarak tam kortikal kenar kapsamayı sağlamak için tibial tablalar tasarlandı. Bu tasarımlar doğrudan 3D baskı, hastaya özel implantların seçimi için üretim yöntemi olan 3D baskı için doğrudan kullanılabilmekteydi.

Femoral komponentlerin pozisyonlandırılması

Leave a Reply

Your email address will not be published.