Performance Analysis of Patient Specific and Traditional Tibial Knee Prosthesis Components

Vücudun en karmaşık hareket dizilerine ve şekline sahip olan diz ekleminin, gonartroz (kireçlenme) gibi nedenlerle hareket özelliğini kaybetmesi sonucunda hekimler tarafından yaygın olarak Total Diz Artroplastisi (TDA) tedavisi uygulanmaktadır. TDAlarda kullanım süresinin artmasıyla gevşeme, aşınma, dengesizlik gibi birçok hasar meydana gelmektedir. Bu hasarlar içerisinde en yaygın olarak görülen hasar fiksasyonla ilişkili olan gevşemedir. Özellikle tibial bileşenin gevşemesi femural bileşene göre daha yaygın olarak görülmektedir. Geleneksel tibial bileşenlerin kullanıldığı TDAların başarısını artırmak için hastanın kilo, boy ve cinsiyet gibi özellikleri dikkate alınarak kemiğin boyutsal açıdan değerlendirilmesi gerekmektedir. Raf ürünü olarak şu an kullanılan geleneksel protezlerin çoğu Kafkas insanlarının antropometrik diz datalarına göre tasarlanmaktadır. Bu durum farklı bölgelerdeki farklı insanların eklem boyutları için uyum sorunu anlamına gelmektedir. Bu çalışmada hastanın bilgisayarlı tomografi görüntülerinden elde edilen tibia kemiğinin kesi yüzeyine göre kişiye-özel çimentolu tibial bileşeni tasarlanmıştır. Önerilen bu tasarım ile geleneksel çimentolu tibial bileşenin performansı, sonlu elemanlar analizi ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Çalışma sonucunda özellikle uzun dönemdeki stress shielding (gerilme kalkanı) ile ilişkili olarak tibia trabeküler kemiğindeki gerilme dağılımı kişiye özel protezde daha uniform şekilde elde edilmiştir. Bu durum tibia trabeküler kemiğinin bileşenle uyumunun geleneksel modele göre daha iyi olduğunu ve gevşeme hasarının kişiye özel modelde görülme ihtimalinin daha düşük olduğunu göstermektedir.Total Knee Arthroplasty (TKA) treatment has been widely used for knee joint, having the most complex motion sequences and shape of the body, in case of loss of motion ability such as gonarthrosis. Lots of failures such as loosening, wear and instability have occurred as a result of increasing usage period. Instability is the most commonly seen failure associated with fixation. Especially loosening of tibial component is more common than that of femoral component. Evaluation of bone in terms of shape related with patients weight, height and gender is required to increase the success of TKAs comprising traditional tibial components. Most of the current commercially available knee prostheses are designed based on the anthropometric data of Caucasian knees. This means an accordance problem for the people in different regions having different joint size. In this study, a patient specific tibial component has been designed according to cutting surface of tibial bone obtained from the patients computed tomography images. This proposed design has been comparatively investigated with the traditional cemented tibial component by using the finite element analysis. In conclusion, more uniform stress distribution on the tibial trabecular bone related with stress shielding due to long term use was obtained in the patient specific prosthesis. The results have shown that the compatibility between the tibial bone and its component is better than the traditional model and possibility of loosening failure in the patient specific model is lower