Biomechanical Effect of Graded Facetectomy on Asymmetrical Finite Element Model of the Lumbar Spine

Aşamalı Fasetektominin, Gerçek (Asimetrik) Omurga Sonlu Eleman Modelinde Biy o-Mekanik Etkileri

Özet

AMAÇ: Stenoz hastalığı için yapılan ameliyatların başında fasetektektomi gelmektedir. Amaç, sonlu eleman yöntemiyle oluşturulan lomber model üzerinde aşamalı olarak gerçekleştirilen fasetektominin omurga biyomekaniğine etkisini araştırmaktır. YÖNTEM ve GEREÇlER: Valide edilmiş 3 boyutlu asimetrik sonlu eleman lomber modeli (L1-L5) oluşturulmuştur. Bu model bir insan CT görüntüsü kullanılarak elde edilmiştir. Omurga modelinde bulunan yumuşak dokular ve kemik malzeme özellikleri literatürden alınmıştır. Aşamalı fasetektomi, faset eklemlerinin ve bu eklemi sarmalayan kapsülar ligamentlerin modelden çıkarılmasıyla elde edilmiştir. BULGULAR: Her bir üç hareket düzlemi üzerinde analizler yapılmıştır ve sonuç olarak ameliyat edilen segmente, L4-L5, meydana gelen hareketler ameliyat öncesi ve sonrası olmak üzere karşılaştırılmıştır. Sol unilateral fasetektomi hareketin artmasına neden olmuştur: %14,6-fleksiyon, %87,4-ekstensiyon, %94,5-sol eğilme, %10,5-sağ eğilme, %6,3-sol dönme ve %8,8-sağ dönme. Tam bilateral fasetektomi aynı şekilde hareketin artmasına neden olmuştur: %33,6-fleksiyon, %238,7-ekstensiyon, %120,4-sol eğilme, %151,3-sağ eğilme, 15,6%-sol dönme ve 12,4%-sağ dönme. SONUÇ: Lomber bölgede yapılan fasetektomi ameliyatından en çok etkilenen hareketler ekstansiyon ve aksiyel rotasyon olurken, fleksiyon ve yana eğilme hareketleri daha az etkilenmiştir.

Abstract

AIM: Facetectomy is a leading surgical method for stenosis treatment. The objective of this study was to investigate biomechanical effect of graded facetectomy on the lumbar spine using an asymmetrical finite element model. MATERIAL and METHODS: A validated 3-dimensional asymmetrical finite element model of lumbar L1-L5 was developed based on computerized tomography (CT) scans. All components were assigned material properties mimicking original spinal components. Graded facetectomy was performed by removing facet elements along with surrounding capsular ligaments. RESULTS: All three planes of motion were simulated and resulting range of motion at the index level, L4-L5, was compared with the intact model. Left unilateral facetectomy caused increase in range of motion by 14.6%, 87.4%, 94.5%, 10.5%, 6.3% and 8.8% for flexion, extension, left and right axial rotation, and left and right lateral bending, respectively. Total bilateral facetectomy resulted in an increase in motion by 33.6%, 238.7%, 120.4, 151.3%, 15.6% and 12.4% for flexion, extension, left and right axial rotation, and left and right lateral bending, respectively. CONCLUSION: Extension and axial rotation were found to be affected by the facet removal whereas flexion and lateral bending were mildly affected.