Μελέτη τεχνικών οστεοσύνθεσης διατροχαντήριων καταγμάτων μηριαίου οστού με τη μέθοδο D.I.C. και την χρήση strain gauges

Παπασημακόπουλος, Μάριος; Papasimakopoulos, Marios

dc.contributor.author	Παπασημακόπουλος, Μάριος	el
dc.contributor.author	Papasimakopoulos, Marios	en
dc.date.accessioned	2018-01-24T12:50:38Z
dc.date.available	2018-01-24T12:50:38Z
dc.date.issued	2018-01-24
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46299
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15102
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Εμβιομηχανική	el
dc.subject	Μηριαίο	el
dc.subject	Διατροχαντήρια	el
dc.subject	D.I.C.	en
dc.subject	Strain gages	en
dc.subject	Embiomechanics	en
dc.subject	Femur	el
dc.subject	Gamma nail	el
dc.title	Μελέτη τεχνικών οστεοσύνθεσης διατροχαντήριων καταγμάτων μηριαίου οστού με τη μέθοδο D.I.C. και την χρήση strain gauges	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιοϊατρική τεχνολογία και εμβιομηχανική	el
heal.classification	Μηχανική	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/889a79cd27f1653c233596d2ccc86569e4e1aae5
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/795ea7948f4f9b8fba3246722d8e6417697c678c
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10-31
heal.abstract	Τα διατροχαντήρια κατάγματα θεωρούνται από τα πιο συχνά ορθοπαιδικά κατάγματα που χρήζουν χειρουργικής αντιμετώπισης στις μεγαλύτερες ηλικίες. Λόγω της γεωμετρίας της κεφαλής του μηριαίου , των φορτίων που αναπτύσσονται στο σημείο αυτό και των ανατομικών στοιχείων της περιοχής καθώς και του γεγονότος ότι όλοι οι μεγάλοι μυς που κινούν το ισχίο εκφύονται ή καταφύονται στον ελάσσονα ή τον μείζονα τροχαντήρα, η οστεοσύνθεση και η πόρωση των διατροχαντήριων καταγμάτων χρίζει ιδιαίτερης προσοχής καθώς αποτελεί μια δύσκολη διαδικασία τόσο από εμβιομηχανική όσο και από χειρουργική άποψη καθώς συνδέονται με μεγάλα ποσοστά θνητότητας από μετατραυματικές επιπλοκές. Οι τεχνικές αντιμετώπισης τους- οστεοσύνθεσης εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και διαφοροποιούνται ακόμα και στην εκάστοτε τεχνική, παρ΄ όλο που ο αριθμός των διαφορετικών διαθέσιμων οστεοσυνθέσεων είναι σχετικά μικρός. Αν και η χειρουργική αντιμετώπιση των καταγμάτων αυτών θεωρείται λιγότερο απαιτητική σε σχέση με άλλα κατάγματα όπως της κοτύλης ή του πυελικού δακτυλίου, λόγω της πολυπλοκότητας της γεωμετρίας του μηριαίου και του ρόλου που επιτελεί στην ανθρώπινη βάδιση, καθίστανται η μελέτη και η αξιολόγηση τους από τη σκοπιά της Εμβιομηχανικής αρκετά δυσχερής. Η εξεύρεση πτωματικών δοκιμίων είναι αρκετά δύσκολη και τα αποτελέσματα υπόκειται στις διαφοροποιήσεις του κάθε οστού ως προς την γεωμετρία, την ηλικία, την οστεοπορωτικότητα κτλ., πράγμα που αν και αντιμετωπίζεται στα ομοιώματα, όπως στην παρούσα εργασία, διακυβεύονται άλλοι παράμετροι, όπως η ρεαλιστική συνοχή μεταξύ οστεοσύνθεσης και οστού. Οι συνθήκες φόρτισης επίσης είναι πολύ διαφορετικές από τους κύκλους φόρτισης που δέχεται το οστό κατά τη βάδιση, λόγω του βάρους και της πρόσφυσης των μυών. Παρά τον αριθμό των επιστημονικών εργασιών που έχουν ασχοληθεί με το θέμα, είτε σε πειραματικό επίπεδο είτε μέσω μοντέλων υπολογιστικής προσομοίωσης, η έλλειψη σαφών συνοριακών συνθηκών και η σχετική προτυποποίηση του προβλήματος αποτελούν μεγάλο τροχοπέδη στην εξαγωγή ξεκάθαρων συμπερασμάτων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται μια προσπάθεια σχολαστικής μελέτης των διατροχαντήριων καταγμάτων (σταθερών και ασταθών) μέσω της συνδυαστικής χρήσης ηλεκτρομηκυνσιομέτρων ( παρόμοιες εργασίες έχουν δημοσιευθεί και στο παρελθόν [Β.6]) και την εφαρμογή της πειραματικής τεχνικής της Συσχέτισης Ψηφιακών Εικόνων (Digital Image Correlation). Το πείραμα προσομοίωνε τις συνθήκες μονοποδικής φόρτισης, τεχνητών μηριαίων οστών sawbone ,ενός ενήλικου ατόμου υπό οιονεί στατικές συνθήκες για τέσσερα σταθερά και δύο ασταθή τεχνικά κατάγματα που πραγματοποιήθηκαν από ορθοπαιδικούς χειρούργους του Νοσοκομείου Γ. Γεννηματά, και αφού στην συνέχεια είχαν υποβληθεί σε οστεοσύνθεση τύπου gamma nail (stryker). Τα πειράματα διεκπεραιώθηκαν με τη χρήση του ηλεκτρομηχανικού πλαισίου φόρτισης MTS Insight 10kN ,ενώ η καταγραφή των σχετικών μετατοπίσεων των κατεαγότων ακρών αλλά και των παραμορφώσεων τους, έγινε με τη χρήση ηλεκτρομηκυνσιομέτρων και του συστήματος 3D -D.I.C. της Limess και του προγράμματος Istra4D. Τα πειράματα έγιναν με έλεγχο της μετατόπισης με πακτωμένους τους κόνδυλους και τμήμα της διαφύσεως διατηρώντας το επίπεδο έδρασής τους παράλληλο με τον ορίζοντα και την κλίση της διαφύσεως κάθετη σε αυτό, προσομοιώνοντας την στατική φόρτιση κατά την μονοποδική βάδιση, ενώ η κεφαλή ήταν ελεύθερη να κινείται στο επίπεδο της επίπεδης τράπεζας μέσω της οποίας ασκούταν το θλιπτικό φορτίο. Κατά την διάρκεια των πειραμάτων καταγραφόντουσαν το φορτίο συναρτήσει της μετατόπισης από την μηχανή MTS και τη γέφυρα, η μονοδιάστατη παραμόρφωση συναρτήσει του φορτίου και του χρόνου στα σημεία που είχαν τοποθετηθεί τα ηλεκτρομηκυνσιόμετρα μέσω της γέφυρας, και τέλος τα τρισδιάστατα πεδία μετατοπίσεων συναρτήσει του χρόνου μέσω του D.I.C.. 11Στόχος της έρευνας ήταν αρχικά η "διαπίστευση" της χρήσης της μεθόδου D.I.C. σε προβλήματα πολυσύνθετης γεωμετρίας και μετατοπίσεων σε εμβιομηχανικές εφαρμογές, η αξιολόγηση της και η διερεύνηση των δυνατοτήτων της, όσο και της ακρίβειάς της. Σε αρχικό πλάνο, αποδείχθηκε ότι η τεχνική πλεονεκτεί έναντι των λοιπών τεχνικών καταγραφής μετατοπίσεων- παραμορφώσεων όχι μόνο λόγω της ευελιξίας της και της ευκολίας εφαρμογής της αλλά και λόγω της δυνατότητας εκ των υστέρων επιλογής των σημείων και των μεγεθών μέτρησης χωρίς περιορισμό στον αριθμό τους δίνοντας την δυνατότητα λήψης σχετικών μετρήσεων με την δυνατότητα επίσης της απομόνωσης της στερεάς κίνησης του σώματος. Με την συνδυαστική χρήση των ηλεκτρομηκυνσιομέτρων ,τέλος, επιτυγχάνεται ο σχηματισμός της πλήρης εικόνας των παραμορφώσεων καθώς λαμβάνονται μετρήσεις και στο εσωτερικό του οστού, πάνω στην οστεοσύνθεση, και σε σημεία εκτός του οπτικού πεδίου των καμερών.	el
heal.abstract	Intertrochanteric fractures are considered as some of the most common orthopedic fractures that require surgical treatment at older ages. Due to the geometry of the femoral head, the loads that are developed at this point and the anatomical features of the area, considered the fact that all the large muscles that move the hip are attached to the minor or major trochanter, the repositioning and healing of the intertrochanteric fractures require particular attention. Due to the difficulty of the process, both from a biomechanical and surgical point of view as they are associated with high mortality rates from post-traumatic complications. Osteosynthesis techniques exhibit a wide variety, both in design and in the insertion technique, although the number of different available steosynthesis is relatively small. Although the clinical treatment of these fractures has been simplified considerably, compared to other fractures such as pelvis, due to the complexity of femoral geometry and the role it performs in human walking, their study and evaluation from the biomedical perspective is unarguably difficult. The finding of cadaveric specimens is quite difficult and the results are subject to the variations of each bone in geometry, age, osteoporosis, etc..Running the tests in dummies, as in the present work, eliminates this factor, other parameters such as the realistic cohesion between osteosynthesis and bone are compromised. Loading conditions are also very different from the real loading cycles that the bone receives during the act of walking due to the weight and muscle adhesion. Despite the number of scientific papers that have dealt with the subject, either experimentally or using computational simulation models, the lack of certain boundary conditions and the relative standardization of the problem are a major impediment to jumping into certain conclusions. In this dissertation, an effort is being made to study the intertrochanteric fractures (fixed and unstable) through the combined use of strain gauges (similar works have been published in the past [B.6]) and the implementation of the Digital Image Correlation. The experiment had as a subject an artificial adult femur from sawbone, simulated the conditions of single foot under quasi-static conditions. We examined four fixed and two unstable technical fractures performed by orthopedic surgeons at G. Gennimatas Hospital, and then subjected to a gamma nail osteosynthesis (Stryker). The experiments were performed using the MTS Insight 10kN electromechanical loading frame, while the relative displacements of the carriages and their deformations were measured using strain gauges and the 3D-D.I.C. Limess, controlled by Istra4D program. The experiments happened under controlled displacement with the tuber tufts and part of the diaphysis kept aligned parallel to the horizon, with the slope of the diaphysis perpendicular to it, simulating the static, while the head was free to move on the plane of the flat bank through which the compressive load was applied. During the experiments, the load was recorded as related to the displacement from the MTS machine and the Wheatstone bridge, the one-dimensional deformation related to the load and the time at the points where the strain gauges were placed, through the Wheatstone bridge, and finally the three-dimensional displacement over time through D. I.C. The aim of this research was initially to "accred it" the use of D.I.C. in biomechanical applications of complex geometry and multidimensional displacements, to evaluate it and 13 then investigate it's boundaries and precision. In an initial plan, it has been shown that the technique has advantages over other measuring techniques, not only due to its flexibility and ease of application, but also because of the possibility of retrospectively selecting the measuring points and without limitation on their number, and additionally by enabling the usedrof taking relative measurements isolating the solid body movement. With the combined use of strain gauges, the complete image of the deformations is achieved, as measurements are taken both inside the bone, on the osteosynthesis, and outside the optic field of the cameras.	en
heal.advisorName	Κουρκουλής, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Περρέα, Δέσποινα	el
heal.committeeMemberName	Παναγόπουλος, Ανδρέας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Μηχανικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	184 σ.
heal.fullTextAvailability	true