Photoelastic analysis of a vertebra model under the pedicular screw influence

O sistema de fixação vertebral utilizando o parafuso pedicular é um dos métodos mais eficientes no tratamento de patologias da coluna vertebral. Quando o parafuso estiver submetido à força de arrancamento, ele gera tensões ao redor, principalmente próximo do canal medular, situação que pode ser analisada pela técnica da fotoelasticidade. O objetivo foi analisar as tensões internas geradas em modelos fotoelásticos de vértebras, utilizando diferentes medidas de parafusos do sistema de fixação vertebral, submetidos à força de arrancamento. Foi utilizado um modelo de vértebra lombar em material fotoelástico utilizando três medidas de diâmetros externos de parafusos pediculares (5, 6 e 7mm) do tipo USS1. As tensões internas ao redor do parafuso foram avaliadas em 18 pontos pré-determinados utilizando um polariscópio de transmissão plana. As regiões de maiores concentrações de tensões foram observadas entre o canal medular e as curvas do processo transverso. Nas comparações das médias das tensões cisalhantes entre os parafusos 5 e 7mm, e 6 e 7mm foram observadas diferenças estatísticas significativas, o que não ocorreu com os parafusos de 5 e 6mm onde não foram observadas diferenças estatisticamente significativas. Foi observado que as tensões internas são mais elevadas em áreas irregulares próximas do canal medular, o que sugere ser uma região crítica, em termos de esforços mecânicos.The system of vertebrae fixation using the pedicular screw is one of the most efficient methods to treat vertebral spine pathologies. When the screw is submitted to pullout strength, it causes internal stress near the medullary canal and this situation can be analyzed using the photoelasticity technique. The objective of this study was to examine the internal stress of a photoelastic vertebrae model using different sizes of screws for the vertebral fixation submitted to pulling out. A lumbar vertebral model made of photoelastic material with three different pedicular screw sizes (5, 6 and 7mm), type USS1 was used. The internal stress around the screw were tested in 18 pre established points by a plain transmission polariscope. The areas of greater concentration of stress were placed between the medullary canal and the transverse process. Comparing the maximum average pulling out stress, statistical differences were observed between screws 5 and 7, and 6 and 7. On the other hand, when screws 5 and 6mm where compared no significant differences were found. This study identified that the internal stress are greater in irregular areas, near the medullary canal, suggesting that this may be a critical region