Mechanical behavior of thoracolumbar coronal split fractures: finite element analysis / Comportamento mecânico das fraturas toracolombares do tipo split coronal: estudo por elementos finitos / Comportamiento mecánico de las fracturas toracolumbares del tipo split coronal: estudio por elementos finitos

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

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

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.