Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của việc định hình đối với độ bền mỏi của thanh cột sống: Có nên uốn lại và loại vật liệu nào là tốt nhất?
Tóm tắt
Các thanh cột sống đường kính nhỏ đã được thử nghiệm trong điều kiện tải mỏi trước và sau khi định hình trong cấu trúc ốc vít pedicle sử dụng máy thử nghiệm động. Mục đích là để xác định sự thay đổi trong hiệu suất mỏi của các thanh cột sống do quá trình định hình gây ra. Các bác sĩ phẫu thuật cột sống có nhiều loại vật liệu thanh để lựa chọn, và việc chọn vật liệu tốt nhất phụ thuộc vào đặc điểm của bệnh nhân và các thuộc tính vật liệu của thanh, bao gồm cả hiệu suất mỏi. Bốn loại vật liệu thanh đã được thử nghiệm, tất cả đều có đường kính 4.5 mm: hợp kim titan (Ti), hợp kim cobalt-chromium (CoCr), và 2 loại thép không gỉ khác nhau (SS và ultra SS). Ba điều kiện đã được thử nghiệm: thẳng (thanh nguyên), uốn (thanh uốn với bán kính cong 100 mm), và uốn lại (thanh uốn quá mức với bán kính 50 mm, sau đó được định hình lại một phần với bán kính 100 mm). Thử nghiệm mỏi được thực hiện trên cấu trúc vertebrectomy đơn chiều với ốc vít đa trục. Trong tất cả các điều kiện, giới hạn bền của các thanh CoCr cao hơn ít nhất 25% so với các vật liệu khác nhưng không thể xác định chính xác do sự cố ốc ngăn cản sự cố thanh. Trong điều kiện uốn, giới hạn bền của Ti, SS tiêu chuẩn và ultra SS giảm từ 20% đến 40%. Trong điều kiện uốn lại, giới hạn bền của Ti, SS tiêu chuẩn và ultra SS tăng lên so với điều kiện uốn. Những thay đổi trong hiệu suất mỏi có thể được giải thích tốt nhất bằng các ứng suất còn lại của thanh do quá trình định hình gây ra. Có vẻ như việc uốn quá mức và sau đó uốn lại, trong 1 chu kỳ, các thanh cột sống đường kính nhỏ được làm từ các vật liệu đã thử nghiệm trong nghiên cứu này bằng cách sử dụng máy uốn ống là an toàn, và các thanh CoCr rõ ràng vượt trội hơn ở tất cả các điều kiện. Tuy nhiên, các thanh lớn hơn, nhiều chu kỳ uốn và uốn lại, và các thanh được uốn bằng các dụng cụ khác như máy uốn Pháp chưa được nghiên cứu và có thể dẫn đến hiệu suất khác với cùng một điều kiện.
Từ khóa
#chất lượng thanh cột sống #độ bền mỏi #vật liệu thanh #nghiên cứu mỏi #phẫu thuật cột sốngTài liệu tham khảo
Smith J, Shaffrey C, Ames C, et al. Assessment of symptomatic rod fracture after posterior instrumented fusion for adult spinal deformity. Neurosurgery 2012;71:862–8.
Bess S, Akbarnia BA, Thompson GH, et al. Complications of growing-rod treatment for early-onset scoliosis: analysis of one hundred and forty patients. J Bone Joint Surg Am 2010;92:2533–43.
Farooq N, Garrido E, Altaf F, et al. Minimizing complications with single submuscular growing rods: a review of technique and results on 88 patients with minimum two-year follow-up. Spine (Phila Pa 1976) 2010;35:2252–8.
Yang J, Sponseller P, Thompson G, et al. Growing rod fractures: risk factors and opportunities for prevention. Spine (Phila Pa 1976) 2011;36:1639–44.
Dick JC, Bourgeault CA. Notch sensitivity of titanium alloy, commercially pure titanium, and stainless steel spinal implants. Spine (Phila Pa 1976) 2001;26:1668–72.
Lindsey C, Deviren V, Xu Z, et al. The effects of rod contouring on spinal construct fatigue strength. Spine (Phila Pa 1976) 2006;31:1680–7.
Nguyen T-Q, Buckley JM, Ames C, Deviren V. The fatigue life of contoured cobalt chrome posterior spinal fusion rods. P I Mech Eng H 2011;225:194–8.
Polly D, Slivka M, Serhan H. Rod bending technique affects the fatigue performance of titanium spinal implants. Poster presented at: 38th Annual Meeting of the Scoliosis Research Society, Quebec, CA, September 10–13, 2003.
Polly D, Ruberte R, Slivka M, Serhan H. Rod bending technique does not affect the fatigue performance of titanium spinal implants in kyphosis. Poster presented at: 39th Annual Meeting of the Scoliosis Research Society, Buenos Ares, Argentina, September 6–9, 2004.
Slivka M, Serhan H, Ibrahim K. Spinal rod contouring and fatigue properties of titanium and stainless steel. Poster presented at: 38th Annual Meeting of the Scoliosis Research Society, Quebec, CA, September 10–13, 2003.
Juvinall R, Marshek K. Fundamentals of machine component design. 2nd ed. New York: John Wiley and Sons; 1991.
White A, Panjabi M. Clinical biomechanics of the spine. 2nd ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 1990.
Long M, Rack HJ. Titanium alloys in total joint replacement—A materials science perspective. Biomaterials 1998;19:1621–39.