Utvärdering av stängningstekniker för sternum med hjälp av finita elementmetoden

In an open thoracic surgery the surgeon dissociate the sternum, the breastbone, into two halves to be able to perform the operation. At the end of the surgery a standard technique is used which to close the sternum. The technique is based on steel wires that are wrapped around the halves of the sternum to close it. This technique is the most cost effective technique available on the market today but is still not optimal because it can cause infection, wound rupture and pain for the patient. The goal with this master thesis was to, with the help of finite element method, to find out which closure technique is the best one to close the sternum and to provide suggestions for improvement. This was done with respect to the aspects of how large the displacement between the sternum halves is and how much the stresses generated by the implants affect the sternum. Using literature studies and interviews three techniques were chosen to be simulated; the standard technique, Zipfix and Sternal Talon. Their implants consisted of stainless steel, PEEK and titanium respectively and the materials were simulated with every technique. In the lower part of the sternum it is a greater displacement between the two halves after simulation than in the rest of the sternum. An improvement was hence to simulate Zipfix and Sternal Talon with an extra steel wire in the lower part. Zipfix with the implants of titanium and the standard technique with the implants of stainless steel provided the best results with respect to the two aspects. The two improvements produced smaller displacement but the stresses were higher.Vid öppen thoraxkirurgi öppnar kirurgen sternum, bröstbenet, i två halvor för att kunna utföra operationen. När operationen är genomförd används en standardteknik som bygger på att använda ståltrådar för att försluta de två sternumhalvorna. Denna teknik är den mest kostnadseffektiva som finns på marknaden idag, men är trots detta inte optimal då den kan ge upphov till infektioner, sårrupturer och smärta för patienten. Målet med detta examensarbete var att, med hjälp av finita elementmetoder, ta reda på vilken förslutningsmetod som är bäst samt att ge förbättringsförslag. Detta skedde utifrån aspekterna hur stor förskjutning som uppstår mellan sternumhalvorna samt hur stor spänning implantaten påverkar sternum med. Med hjälp av litteraturstudier och intervjuer valdes tre metoder ut för att simuleras; standardtekniken, Zipfix och Sternal Talon. Dessa implantat bestod av rostfritt stål, PEEK respektive titan och varje teknik simulerades med varje material. I sternums nedre del uppstod efter simulering större förskjutning av sternumhalvorna än i resterande av sternum. Ett förbättringsförslag var därför att simulera Zipfix och Sternal Talon med en extra ståltråd i nedre delen av sternum. Zipfix med implantat av titan och standardtekniken med implantat av rostfritt stål gav bäst resultat utifrån de två nämnda aspekterna. De två förbättringsförslagen gav mindre förskjutning men spänningen blev dock högre