مطالعه بیومکانیکی یک دستگاه تثبیت کننده خارج دایره‌ای چند محوری جدید برای تثبیت مدل شکستگی تیبیای جسد گاو

نوع مقاله : مقاله کامل

نویسندگان

چکیده

پیشینه: تثبیت‌کننده‌های خارجی دایره‌ای به طور گسترده در مدیریت شکستگی‌های ارتوپدی استفاده می‌شوند، اما اغلب به دلیل ساختار سفت و سخت خود با محدودیت‌هایی در شکستگی‌های پیچیده مواجه هستند. تثبیت‌کننده خارج دایره‌ای چند محوری، انعطاف‌پذیری و قابلیت تنظیم بیشتری را ارائه می‌دهد و آن را به یک جایگزین امیدوار کننده برای بیماران با تنوع آناتومیکی تبدیل می‌کند. هدف: این مطالعه با هدف مقایسه خواص بیومکانیکی، از جمله سختی و استحکام، یک تثبیت کننده دایره‌ای چند محوری جدید (MCEF) با یک تثبیت‌کننده خارجی دایره‌ای کامل حلقه‌ای (CEF) سنتی با استفاده از مدل شکستگی تیبیای گاومیش انجام شد. روش کار: در این مطالعه از هجده تیبیای گاومیش استفاده شد که به سه گروه تقسیم شده بودند: استخوان‌های سالم، CEF و سازه‌های MCEF. هر سازه تحت آزمایش‌های فشار محوری و پیچش قرار گرفت. سازه‌ها تا زمان شکست تحت فشار قرار گرفتند و منحنی‌های بار-جابجایی برای هر نمونه ایجاد شد. آزمایش‌های فشار محوری و پیچش برای ارزیابی عملکرد بیومکانیکی هر دو تثبیت‌کننده انجام شد. پارامترهای مکانیکی مانند تنش، سفتی، بار بازده، انرژی ارتجاعی، بار شکست و حداکثر گشتاور اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل شدند. آزمون‌های آماری مناسب برای مقایسه بین گروه‌ها انجام شد. نتایج: CEF در مقایسه با MCEF، سفتی بالاتری را در فشار محوری و خمش نشان داد که انعطاف‌پذیری بیشتری را تحت بارهای محوری و پیچشی ارائه می‌کند. با این حال، MCEF سازگاری چند صفحه‌ای بهبود یافته‌ای را ارائه داد که آن را برای شکستگی‌ها در مناطق آناتومیک متغیر مناسب‌تر می‌کند. در پیچش، CEF حداکثر گشتاور و قدرت پیچشی بالاتری را نشان داد. نتیجه‌گیری: CEF سفتی محوری و خمشی بیشتری را ارائه کرد. طراحی MCEF امکان انعطاف‌پذیری و سازگاری را فراهم می‌کند و بهینه‌سازی بهتری را برای تثبیت شکستگی در الگوهای شکستگی پیچیده فراهم می‌کند و آن را به یک جایگزین مناسب در مدیریت شکستگی حیوانات بزرگ تبدیل می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Adams, SB (1985). The role of external fixation and emergency fracture management in bovine orthopaedics. Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract., 1: 109-129.
Aithal, HP; Amarpal and Kinjavdekar, P (2007). Transarticular fixation using a circular external fixator for management of fractures near the carpal joint in two calves. Vet. Rec., 161: 193-198.
Aithal, HP; Kinjavdekar, P; Amarpal, M; Pawde, AM; Singh, GR and Setia, HC (2010a). Management of tibial fractures using a circular external fixator in two calves. Vet. Surg., 39: 621-626.
Aithal, HP; Kinjavdekar, P; Pawde, AM; Dubey, P; Kumar, R; Tyagi, SK and Madhu, DN (2019). Epoxy-Pin external skeletal fixation for management of open bone fractures in calves and foals: A review of 32 cases. Vet. Comp. Orthop. Traumatol., 32: 257-268.
Aithal, HP; Singh, GR; Hoque, M; Maiti, SK; Kinjavdekar, P; Amarpal; Pawde, AM and Setia, HC (2004). The use of circular external skeletal fixation device for the management of long bone osteotomies in large ruminants: An experimental study. J. Vet. Med., 51: 284-293.
Aithal, HP; Singh, GR; Saxena, RK; Kinjavdekar, P; Amarpal, A; Pawde, AM; Hoque, M and Maiti, SK (2010b). Comparative mechanical, chemical, and microstructural properties of mild steel and aluminum rings used in large animal circular external fixators. Indian J. Anim. Sci., 80: 428-430.
Anderson, DE and St Jean, G (1996). External skeletal fixation in ruminants. Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract., 12: 117-152.
Bowers, KM and Anderson, DE (2024). Delayed union and nonunion: current concepts, prevention, and correction: a review. Bioengineering. 11: 1-19.
Bronson, DG; Samchukov, ML; Birch, JG; Browne, RH and Ashman, RB (1998). Stability of external circular fixation: A multi-variable biomechanical analysis. Clin. Biomech., 13: 441-448.
Calhoun, JH; Li, F; Ledbetter, BR and Gill, CA (1992). Biomechanics of Ilizarov fixator for fracture fixation. Clin. Orthop. Relat. Res., 280: 15-22.
Cervantes, C; Madison, JB; Miller, GJ and Casar, RS (1996). An in-vitro biomechanical study of a multiplanar circular external fixator applied to equine third metacarpal bones. Vet. Surg., 25: 1-5.
Dubey, P; Aithal, HP; Kinjavdekar, P; Amarpal, GP and Nanjappa, MD (2021). A comparative in vitro biomechanical investigation of a novel bilateral linear fixator vs. circular and multiplanar epoxy-pin external fixation systems using a fracture model in buffalo metacarpal bone. World J. Surg. Surg. Res., 4: 1-9.
Egol, KA; Kubiak, EN; Fulkerson, E; Kummer, FJ and Koval, KJ (2004). Biomechanics of locked plates and screws. J. Orthop. Trauma. 18: 488-493.
Ferretti, A (1991). The application of the Ilizarov technique to veterinary medicine. In: Bianchi-Maiocchi, A and Aronson, J (Eds.), Operative principles of Ilizarov. (1st Edn.), Milan, Italy: Medi. Surgical Vido., PP: 551-570.
Fleming, B; Paley, D; Kristiansen, T and Pope, M (1989). A biomechanical analysis of the Ilizarov external fixator. Clin. Orthop. Relat. Res., 241: 95-105.
Gasser, B; Boman, B; Wyder, D and Schneider, E (1989). Stiffness characteristics of the circular Ilizarov device as opposed to conventional external fixation. J. Biomech. Eng., 112: 15-21.
Gasser, B; Boman, B; Wyder, D and Schneider, E (1990). Stiffness characteristics of the circular Ilizarov device as opposed to conventional external fixation. J. Biomech. Eng., 112: 15-21.
Lewis, DD; Bronson, DG; Samchukov, ML; Welch, RD and Stallings, JT (1998). Biomechanics of circular external skeletal fixation. Vet. Surg., 27: 454-464.
Lewis, DD; Cross, AR; Carmichael, S and Anderson, MA (2001). Recent advances in external skeletal fixation. J. Small Anim. Pract., 42: 103-112.
Lewis, DD; Radasch, RM; Beale, BS; Stallings, JT; Lanz, OI; Welch, RD and Samchukov, ML (1999). Initial clinical experience with the IMEX TM circular external skeletal fixation system. Part I: Use in fractures and arthrodeses. Vet. Comp. Orthop. Traumatol., 12: 108-117.
Marcellin-Little, DJ (1999). Fracture treatment with circular external fixation. Vet. Clin. North Am. Small Anim. Pract., 29: 1153-1170.
Mitousoudis, AS; Magnissalis, EA and Kourkoulis, SK (2010). A biomechanical analysis of the Ilizarov external fixator. EPJ Web Conf., 6: 21002.
Moss, DP and Tejwani, NC (2007). Biomechanics of external fixation. Bull. NYU Hosp. Jt. Dis., 65: 294-299.
Paley, D (1991). Biomechanics of the Ilizarov external fixator. In: Bianchi-Maiocchi, A and Aronson, J (Eds.), Operative principles of Ilizarov. (1st Edn.), Milan, Italy: Medi Surgical Vido., PP: 33-41.
Paul, JP and Barbenel, JC (1974). Biomechanics. In: Ray, CD (Ed.), Medical engineering. (1st Edn.), Chicago, IL: Year Book Medical Publishers. PP: 199-215.
Podolsky, A and Chao, EYS (1993). Mechanical performance of Ilizarov circular external fixators in comparison with other external fixators. Clin. Orthop. Relat. Res., 293: 61-70.
Rapoff, AJ; Markel, MD and Vanderby, R (1995). Mechanical evaluation of transosseous wire rope configurations in a large animal external fixator. Am. J. Vet. Res., 56: 694-699.
Rubin, CT and Lanyon, LE (1984). Regulation of bone formation by applied dynamic loads. J. Bone Joint Surg. Am., 66: 397-402.
Sarpel, Y; Gulsen, M; Togrul, E; Capa, M and Herdem, M (2005). Comparison of mechanical performance among different frame configurations of the Ilizarov external fixator: experimental study. J. Trauma Acute Care Surg., 58: 546-552.
Schneider, RK; Milne, DW; Gabel, AA; Groom, JJ and Bramlage, LR (1982). Multidirectional in vitro strain analysis of the equine radius and tibia during dynamic loading with and without a cast. Am. J. Vet. Res., 43: 1541-1550.
Shah, MA (2019). Circular and hybrid external skeletal fixation systems for tibial fracture repair in large ruminants: Biomechanical and clinical study. Doctoral Dissertation, IVRI, Izatnagar. PP: 1-166.
Shi, D; Liu, K; Zhang, H; Wang, X; Li, G and Zheng, L
(2020). Investigating the biomechanical function of the plate-type external fixator in the treatment of tibial fractures: a biomechanical study. BMC Musculoskelet. Disord., 21: 1-9.
Singh, GR; Aithal, HP; Saxena, RK; Kinjavdekar, P; Amarpal, M; Hoque, M; Maiti, SK; Pawde, AM and Joshi, HC (2007). In-vitro biomechanical properties of linear, circular, and hybrid external skeletal fixation devices developed for use in large ruminants. Vet. Surg., 36: 80-87.
Snedecor, GW and Cochran, WG (1994). Statistical methods. (8th Edn.), Ames, IA: Iowa State University Press. PP: 1-503.
Steiner, A and Anderson, DE (2009). Fracture management in cattle. In: Anderson, DE (Ed.), Fracture management in cattle. (2nd Edn.), St. Louis, Missouri, USA, Saunders Elsevier. PP: 253-258.
Steiner, A; Iselin, U; Auer, J and Lischer, CJ (1993). Shaft fractures of the metacarpus and metatarsus in cattle. Vet. Comp. Orthop. Traumatol., 6: 138-145.
Tan, BB; Shanmugam, R; Gunalan, R; Chua, YP; Hossain, G and Saw, A (2014). A biomechanical comparison between Taylor’s spatial frame and Ilizarov external fixator. Malays. Orthop. J., 8: 35-39.
Widanage, KN; De Silva, MJ; Lalitharatne, TD; Bull, AM and Gopura, RARC (2023). Developments in circular external fixators: A review. Injury. 54: 1-16.
Wu, JJ; Shyr, HS; Chao, EYS and Kelly, PJ (1984). Comparison of osteotomy healing under external fixation devices with different stiffness characteristics. J. Bone Joint Surg. Am., 66: 1258-1264.
Yilmaz, E; Belhan, O; Karakurt, L; Arslan, N and Serin, E (2003). Mechanical performance of hybrid Ilizarov external fixator in comparison with Ilizarov circular external fixator. Clin. Biomech., 18: 518-522.