ABSTRACT
ABSTRACT Objective To analyze the behavior of thoracolumbar fractures of the coronal split type using the finite element method. Methods Two comparative studies were conducted through simulation of coronal split fractures in a finite model in which the first lumbar vertebra (L1) was considered to be fractured. In the first case, the fracture line was considered to have occurred in the middle of the vertebral body (50%), while in the second model, the fracture line occurred in the anterior quarter of the vertebral body (25%). The maximum von Mises stress values were compared, as well as the axial displacement between fragments of the fractured vertebra. Results The stress levels found for the fracture located at half of the vertebral body were 43% higher (264.88 MPa x 151.16 MPa) than those for the fracture located at the anterior 25% of the vertebra, and the axial displacement of the 50% fractured body was also greater (1.19 mm x 1.10 mm). Conclusions Coronal split fractures located in the anterior quarter of the vertebral body incurred less stress and displacements and are more amenable to conservative treatment than 50% fractures occurring in the middle of the vertebral body. Level of Evidence III; Experimental study.
RESUMO Objetivo Analisar o comportamento das fraturas toracolombares do tipo split coronal através de elementos finitos. Métodos Foram realizados dois estudos comparativos através da simulação de fratura do tipo split coronal, em modelo finito, considerando que a primeira vértebra lombar (L1) estava fraturada. No primeiro caso, considerou-se que o traço da fratura ocorria na metade do corpo vertebral (50%), já no segundo modelo, o traço de fratura ocorria na porção anterior do corpo (25%). Foram comparados os valores de tensão máxima segundo von Mises, assim como o deslocamento axial sofrido entre os fragmentos da vértebra fraturada. Resultados Na fratura localizada ao nível da metade do corpo vertebral, os níveis de tensões encontrados foram 43% maiores (264,88 MPa x 151,16 MPa) do que aqueles na fratura a 25% no terço anterior do corpo vertebral, em que o deslocamento axial da porção fraturada também foi mais elevado (1,19 mm x 1,10 mm). Conclusões As fraturas do tipo split coronal localizadas no quarto anterior do corpo vertebral concentram menos tensões e deslocamentos, sendo mais passíveis de tratamento conservador em comparação às fraturas que ocorrem na metade do corpo vertebral. Nível de Evidência III; Estudo experimental.
RESUMEN Objetivo Analizar el comportamiento de las fracturas toracolumbares del tipo split coronal a través de elementos finitos. Métodos Se realizaron dos estudios comparativos a través de la simulación de fractura del tipo split coronal, en modelo finito, considerando que la primera vértebra lumbar (L1) estaba fracturada. En el primer caso, se consideró que el trazo de la fractura ocurría en la mitad del cuerpo vertebral (50%), ya en el segundo modelo, el trazo de la fractura ocurría en la porción anterior del cuerpo (25%). Fueron comparados los valores de tensión máxima según von Mises, así como el desplazamiento axial sufrido entre los fragmentos de la vértebra fracturada. Resultados En la fractura localizada al nivel de la mitad del cuerpo vertebral, los niveles de tensiones encontrados fueron 43% mayores (264,88 MPa x 151,16 MPa) que aquellos en la fractura a 25% en el tercio anterior del cuerpo vertebral, en que el desplazamiento axial de la porción fracturada fue también más elevado (1,19 mm x 1,10 mm). Conclusiones Las fracturas del tipo split coronal localizadas en el cuarto anterior del cuerpo vertebral concentran menores tensiones y desplazamientos, siendo más susceptibles de tratamiento conservador en comparación a las fracturas que ocurren en la mitad del cuerpo vertebral. Nivel de Evidencia III; Estudio experimental.
Subject(s)
Humans , Spine , Tensile Strength , Spinal FracturesABSTRACT
ABSTRACT Objective: This study aims to numerically evaluate the surgical treatment of thoracolumbar fractures, comparing the strengths between the long and short fixations using the pedicle of the fractured vertebra, taking into account the supraspinous, intertransverse, and anterior longitudinal ligaments. Methods: A numerical analysis of the techniques of long and short fixation of a thoracolumbar spine fracture was performed using computed tomography images that were converted into three-dimensional models and analyzed through the ANSYS program. The two types of treatments were analyzed considering the tensions generated in the immediate postoperative period, when the fracture has not yet been consolidated. The anterior, posterior, supraspinal and intertransverse longitudinal ligaments were added, in addition to considering different vertebral geometries. Results: Taking into account that the maximum tensile stress of the material used in the metal implant, in the case of titanium, was 960 MPa, the highest tension found in the analysis of the short instrumentation was 346.83 MPa, reaching only 36.13% of the load the material supports, being, therefore, within a safety limit. The analysis performed in the spine with long instrumentation showed the highest tension value of 229.22 MPa. Conclusions: Considering the values found and the resistance of the synthesis material used, the short and long fixation can be considered in the treatment of thoracolumbar fractures with similarity and a good safety coefficient. Level of Evidence III; Case-Control.
RESUMO Objetivo: Este trabalho tem como objetivo avaliar numericamente o tratamento cirúrgico das fraturas toracolombares, comparando a resistências entre as fixações longas e curtas usando o pedículo da vértebra fraturada, levando-se em conta os ligamentos supra-espinhal, intertransversal e longitudinal anterior. Métodos: Foi realizada uma análise numérica das técnicas de fixação longa e curta deumafratura da coluna toracolombar, utilizando-se imagens de tomografia computadorizada que foram convertidas em modelos tridimensionais e analisados através do programa ANSYS. Os dois tipos de tratamentos foram analisados considerando-se as tensões geradas no período pós operatório imediato, quando a fratura ainda não está consolidada. Foram adicionados os ligamentos longitudinal anterior, posterior, supra-espinhal e intertransversal, além de se considerar diferentes geometrias vertebrais. Resultados: Levando em consideração que a tensão máxima de ruptura do material utilizado no implante metálico, no caso o titânio, ser de 960 MPa, a maior tensão encontrada na análise da instrumentação curta foi de 346,83 MPa, atingindo apenas 36,13% da carga que o material suporta, estando, portanto, dentro de um limite de segurança. A análise realizada na coluna com instrumentação longa verificou o valor de tensão mais elevado de 229,22 MPa. Conclusão: Considerando os valores encontrados e a resistência do material de síntese utilizado, a utilização da fixação curta e longa podem ser consideradas no tratamento das fraturas toracolombares apresentando similaridade e um bom coeficiente de segurança. Nível de Evidência III; Caso-Controle.
RESUMEN Objetivo: Este trabajo tiene como objetivo evaluar numéricamente el tratamiento quirúrgico de las fracturas toracolumbares, comparando las resistencias entre las fijaciones largas y cortas usando el pedículo de la vértebra fracturada, teniendo en cuenta los ligamentos supraespinal, intertransverso y longitudinal anterior. Métodos: Se realizó un análisis numérico de las técnicas de fijación larga y corta de una fractura de la columna toracolumbar, utilizando imágenes de tomografía computarizada que se convirtieron en modelos tridimensionales y fueron analizadas con el programa ANSYS. Los dos tipos de tratamiento fueron analizados considerando las tensiones generadas en el período postoperatorio inmediato, cuando la fractura aún no está consolidada. Se añadieron los ligamentos longitudinal anterior, posterior, supraespinal e intertransverso, además de considerar diferentes geometrías vertebrales. Resultados: Teniendo en cuenta que la tensión máxima de ruptura del material utilizado en el implante metálico, en el caso el titanio, fue de 960 MPa, la mayor tensión encontrada en el análisis de la instrumentación corta fue de 346,83 MPa, alcanzando apenas el 36,13% de la carga que el material soporta, estando, por lo tanto, dentro de un límite de seguridad. El análisis realizado en la columna con instrumentación larga mostró el valor de tensión más elevado de 229,22 MPa. Conclusiones: Teniendo en cuenta los valores encontrados y la resistencia del material de síntesis utilizado, la utilización de la fijación corta y larga puede ser considerada en el tratamiento de las fracturas toracolumbares presentando similitud y un buen coeficiente de seguridad. Nivel de Evidencia III, Caso-Controle.