Možnosti fixace zlomenin zubu druhého krčního obratle

MUDr. Pavel Buchvald, Ph.D.

Doctoral thesis

Fixation Options for Dens Fracture of Second Cevical Vertebra

Abstract:

Disertační práce se zabývá dnes velmi aktuálním a stále diskutovaným tématem ? možnostmi chirurgické fixace odlomeného zubu druhého krčního obratle. Na základě porovnání výhod a nevýhod všech dosud používaných stabilizačních technik se jeví jako nejfyziologičtější metoda přední přímá šroubová osteosyntéza dentu, protože jako jediná umožňuje splnit dva zásadní cíle kladené na současnou rekonstrukci zlomenin páteře. To jest obnovení plnozátěžové páteřní stability při zachování její neomezené dynamické funkčnosti. Přestože se nejedná o novou chirurgickou techniku, je přímá osteosyntéza zlomeniny zubu čepovce doprovázena celou řadou nezodpovězených otázek. Jednou z nich je polemika, zda jsme k dosažení dostatečné stability nuceni použít dva osteosyntetické šrouby (tahový a protirotační), jak bylo primárně doporučeno autory této metody, nebo zda postačuje pouze zavedení jednoho šroubu (tahového), což by výrazně eliminovalo vysoká rizika vyplývající z obtížného a nebezpečného zavádění. Odpovědět na tuto otázku a současně navrhnout optimálnější způsob řešení si klade za cíl tato studie. V první části práce přehledně představuji jednotlivé typy zlomenin zubu C2 a diskutuji všechny dosud používané metody jejich terapeutického řešení. Důraz jsem kladl na vyhodnocení výhod a nevýhod jednotlivých operačních přístupů a stabilizačních technik. Následuje pevnostní numerická analýza dens axis pomocí MKP modelů. V experimentální části jsem práci zaměřil nejprve na simulaci vzniku fraktury zubu C2 na humánních kadaverních obratlech se stanovením lomové pevnosti (ohybové tuhosti) dentu a porovnání získaných údajů s literárními zdroji. Dále jsem provedl experimentální přímou osteosyntézu odlomeného zubu předním tahovým šroubem s pokusem stanovit optimální dotahovací moment a následně jsem porovnal stabilitu této anatomické fixace v ohybu a krutu po osteosyntéze jedním and dvěma šrouby. Závěrečnou část práce jsem věnoval vyhodnocení provedených studií a využití získaných poznatků při experimentálním návrhu nového šroubového fixačního systému sloužícímu k zajištění vyšší stability jednošroubové přímé osteosyntézy zlomeniny zubu C2.

Abstract:

Dissertation deals with very current today and still debated issue - the possibility of surgical fixation of fractured odontoid process of second cervical vertebra. Based on the comparison of the advantages and disadvantages of stabilization techniques there seems to be the most physiological method the anterior direct screw fixation of fractures, because the only lets accomplish two major goals imposed on the current reconstruction of spine fractures. That is restoring of full stability while maintaining its unlimited dynamic functionality. Although a direct odontoid osteosynthesis is not a new surgical technique there are still a number of unanswered questions. One of them is controversy if is necessary application of two osteosynthesis screws (lag and anti-rotation) to achieve sufficient primary stability, or whether it is sufficient to introduce only a single (lag screw), which would eliminate the high risks resulting from the difficult and dangerous deployment. Answer to this question and also to propose the optimal way of solving aims in this study. In the first part I present the various types of fractures of the odontoid process C2 and discuss all currently used methods for their therapeutic solutions. Emphasis is placed on the evaluation of the advantages and disadvantages of different surgical approaches and fixation techniques. Followed dens axis stress numerical analysis by FEM models. The experimental part of the thesis I focused first on the simulation of fracture of the dens on human cadaver C2 vertebrae with the determination of fracture strength (bending stiffness) and comparison the data with the literary sources. Subsequently I performed the experimental anterior fixation of fractured dens with using of lag screws with determination of the optimum tightening torque and furthermore I realized a comparison of the stability of this anatomical fixation in bending and torsion after fixation of one and two screws. Based on the results of upper mentioned study I dedicated the final part of the dissertation to experimental design of a new fixation system for more optimal solution of one-screw direct osteosynthesis of odontoid fracture.

Keywords

horní krční páteř, zlomenina zubu C2, stabilita krční páteře, biomechanika krční páteře, čepovec, osteosyntéza dens axis, stabilita fraktury dens axis, tahová osteosyntéza

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 10. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 19. 2. 2016
• Supervisor: prof. Ing. Miroslav Václavík, CSc.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Doctoral programme / field:
Mechanical Engineering / Applied Mechanics