NUMERICAL ANALYSIS OF SPINAL LOADS IN SPONDYLOLISTHESIS TREATMENT USING PEDICLE SCREWS – PRELIMINARY RESEARCH

Jarosław ZUBRZYCKI

j.zubrzycki@pollub.pl
Lublin University of Technology, Mechanical Engineering Faculty, Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin (Poland)

Natalia SMIDOVA


Technical University of Kosice, Faculty of Electrical Engineering and Informatics, Letna 9, 042 00 Kosice (Slovakia)

Jakub LITAK


Medical University of Lublin, Department of Neurosurgery and Neurosurgery of Children, Jaczewskiego 8, 20-954 Lublin (Poland)

Andrei AUSIYEVICH


Belarusian National Technical University, Mechanical Engineering Faculty, Niezavisimosti 65, 220013 Minsk (Belarus)

Abstract

The aim of this experimental study was to analyse the influence of lumbar stabilisation used in the treatment of spondylolisthesis on the biomechanical properties of the human lumbar spine. FEM models were built on the basis of pre-surgical CT scans, routinely used in medical practice. MIMICS software was used to process the results of the neuroimaging study and to create 3D models. Two models were built: with and without a stabiliser. A static load analysis was performed for a normal upper-body load. The simulations allowed to determine the stresses in the individual discs for both models, with and without the transpedicular stabiliser.


Keywords:

Pedicle screws, FEA, CAD, 3D modeling

Aruna, G. (2002). Isthmic spondylolisthesis. Neurosurg Focus, 13(1), 1–6.
DOI: https://doi.org/10.3171/foc.2002.13.1.2   Google Scholar

Awłasewicz, T., Kędzior, K., & Krzesiński, G. (1997). Metoda elementów skończonych w badaniach zestawu stabilizującego segment kręgosłupa. Przykłady kliniczne. In System DERO: rozwój technik operacyjnego leczenia kręgosłupa pod red. D. Zarzyckiego i L. F. Ciupika (pp. 115–121). Zielona Góra.
  Google Scholar

Bartochowski, Ł. (2011). Skuteczność leczenia operacyjnego kręgozmyku przy użyciu instrumentarium przez nasadowego (doctoral dissertation). Wydział Nauk o Zdrowiu, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego, Poznań.
  Google Scholar

Będziński, R. (Ed.) (1997). Biomechanika inżynierska. Zagadnienia Wybrane. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
  Google Scholar

Bochenek, A. (2010). Anatomia człowieka. Tom I. Anatomia ogólna, kości, stawy i więzadła, mięśnie. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL.
  Google Scholar

Ciupik, L. F., Zarzycki, D., Bakalarek, B., & Jakubowski, J. (1997). Mechanizm repozycji dużych ześlizgów. Biomechaniczne uwarunkowania, instrumentarium. Przykłady kliniczne. In System DERO: rozwój technik operacyjnego leczenia kręgosłupa pod red. D. Zarzyckiego i L. F. Ciupika (pp. 231–239). Zielona Góra.
  Google Scholar

Gzik, M., Joszko, K., & Pieniążek, J. (2012). Badania modelowe w ocenie stanu fizycznego kręgosłupa lędźwiowego po leczeniu kręgozmyku. Modelowanie inżynierskie, 44, 109–116.
  Google Scholar

Karpiński, R., Jaworski, Ł., & Zubrzycki, J. (2016). Structural analysis of articular cartilage of the hip joint using finite element method. Advances in Science and Technology Research Journal, 10(31), 240–246. https://doi.org/10.12913/22998624/64064
DOI: https://doi.org/10.12913/22998624/64064   Google Scholar

Mańko, M., Zubrzycki, J., & Karpiński, R. (2015). Zastosowanie metod inżynierii odwrotnej do projektowania sztucznego krążka międzykręgowego. Journal of Technology and Exploitation in Mechanical Engineering, 1(1–2), 33–58.
  Google Scholar

Maurel, N., Lavaste, F., & Skalli, W. (1997). Three – dimensional parameterized finite element model of lower cervical spine. Journal of Biomechanics, 30(9), 921–931.
DOI: https://doi.org/10.1016/S0021-9290(97)00056-0   Google Scholar

Vadapalli, S. (2004). Stability imparted by a posterior lumbar interbody fusion cage following surgery: A biomechanical evaluation. The University of Toledo.
  Google Scholar

Woźniak, W. (Ed.). (2003). Anatomia człowieka. Podręcznik dla studentów i lekarzy. Wrocław: Elsevier Urban & Partner.
  Google Scholar

Yugang, J., Xiongqi, P., Yu, W., Cheng, F., Xiaojiang, S., & Kai, Z. (2015). Biomechanical Analysis for Low Lumbar Spine Segment Fusion with Different Cage Locations. British Journal of Applied Science & Technology, 6(5), 508-519. https://doi.org/10.9734/BJAST/2015/15576
DOI: https://doi.org/10.9734/BJAST/2015/15576   Google Scholar

Zubrzycki, J., & Braniewska, M. (2017). Zastosowanie inżynierii odwrotnej w projektowaniu spersonalizowanego implantu stawu biodrowego. Mechanik, 1, 46–47. https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.1.5
DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.1.5   Google Scholar

Zubrzycki, J., & Smidova, N. (2014). Computer-aided design of human knee implant. Applied Mechanics and Materials, 613, 172–181. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.613.172
DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.613.172   Google Scholar

Zubrzycki, J., Karpiński, R., & Górniak, B. (2016). Computer aided design and structural analysis of the endoprosthesis of the knee joint. Applied Computer Science, 12(2), 84–95.
  Google Scholar

Download


Published
2017-09-30

Cited by

ZUBRZYCKI, J., SMIDOVA, N., LITAK, J., & AUSIYEVICH, A. (2017). NUMERICAL ANALYSIS OF SPINAL LOADS IN SPONDYLOLISTHESIS TREATMENT USING PEDICLE SCREWS – PRELIMINARY RESEARCH. Applied Computer Science, 13(3), 64–76. https://doi.org/10.23743/acs-2017-22

Authors

Jarosław ZUBRZYCKI 
j.zubrzycki@pollub.pl
Lublin University of Technology, Mechanical Engineering Faculty, Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin Poland

Authors

Natalia SMIDOVA 

Technical University of Kosice, Faculty of Electrical Engineering and Informatics, Letna 9, 042 00 Kosice Slovakia

Authors

Jakub LITAK 

Medical University of Lublin, Department of Neurosurgery and Neurosurgery of Children, Jaczewskiego 8, 20-954 Lublin Poland

Authors

Andrei AUSIYEVICH 

Belarusian National Technical University, Mechanical Engineering Faculty, Niezavisimosti 65, 220013 Minsk Belarus

Statistics

Abstract views: 72
PDF downloads: 7


License

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

All articles published in Applied Computer Science are open-access and distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License.


Most read articles by the same author(s)