Biomechanical Comparison of the Screw-Bone Interface: Optimization of 1 and 2 Screw Constructs by Varying Screw Diameter

Mohamad, Fazir; Oka, Richard; Mahar, Andrew; Wedemeyer, Michelle; Newton, Peter O.

doi:10.1097/01.brs.0000225997.41924.eb

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“…This mode of failure has been seen clinically in anterior and posterior methods of deformity correction and has been demonstrated biomechanically with anterior instrumentation. 6,7 To accommodate this limitation of monoaxial screws while maintaining rotational control, uniaxial screws that allow for cranial-caudal variability between the screw shaft and tulip have been developed. 8 The touted advantage of this type of screw is that it allows for rotational control of the vertebra while still allowing for some variability in the cranial-caudal placement angle of the screw.…”

Section: Biomechanical Comparison Of Endplate Forces Generated By Unimentioning

confidence: 99%

Biomechanical Comparison of Endplate Forces Generated by Uniaxial Screws and Monoaxial Pedicle Screws

Essig¹,

Miller²,

Xiao³

et al. 2012

Orthopedics

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Current surgical treatment of idiopathic scoliosis involves the use of various segmental instrumentation. Various pedicle screws have allowed for improved correction. Although monoaxial screws have improved rotational control compared with polyaxial screws, their use may increase screw-bone interface or vertebral endplate forces if not inserted in an exactly straight trajectory. Uniaxial screws potentially decrease these forces while retaining the advantages of monoaxial screws with respect to better rotational control. The purpose of this study was to compare the vertebral endplate forces with monoaxial or uniaxial screws when being reduced to a rod. Thirty-two plastic, surrogate T11 vertebrae were prepared with monoaxial (n=16) or uniaxial (n=16) screws. Screw angles relative to inferior vertebral endplates were assessed with lateral radiographs. The vertebrae were fixed to a load cell, and loads were measured as the screw was reduced to a rod. Monoaxial screws demonstrated a linear progression of endplate force with increasing screw angle. Uniaxial screws demonstrated minimal endplate force until approximately 20°, coinciding with screwhead excursion angle. As this maximum excursion angle was passed, uniaxial screws demonstrated a force slope similar to the monoaxial screws.The measured endplate forces should be equivalent to forces at the screw-bone interface. The reduced force with uniaxial screws is expected to have less cranial-caudal plow potential as the screw is coupled to a rod for deformity correction. This could have potential implications for screw failure, especially in less dense bone.

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Section: Biomechanical Comparison Of Endplate Forces Generated By Unimentioning

confidence: 99%

Biomechanical Comparison of Endplate Forces Generated by Uniaxial Screws and Monoaxial Pedicle Screws

Essig¹,

Miller²,

Xiao³

et al. 2012

Orthopedics

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“…The ideal starting point for screw insertion has previously been considered to be just anterior to the head of the rib at each level (Mohamad et al, 2006). However, the position of the rib head is varied in the thoracic spine, so the actual starting position of the screw insertion should be dependent on the level of the thoracic vertebrae in which the screws are placed.…”

Section: -D Measurementsmentioning

confidence: 99%

Anatomical Study of Position of the Rib Head for Placing Anterior Vertebral Body Screws in a Chinese Population

et al. 2011

Int. J. Morphol.

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. The ARHPVB, PSA, and IRHIEP gradually decrease, but ARHAVB, TD, ASA, and IRHSEP gradually increase from T4 to T12, indicating that the position of the rib head changes from a more anterior position to a more posterior position and from a more superior position to a more inferior position as the number of the vertebra increases. Our study has provided comprehensive reference guide for accurate and safe instrumentation of vertebral body screws in treating related spine diseases.

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“…O teste de arrancamento é normalmente o mais utilizado para avaliar a capacidade de fixação do parafuso pedicular (VISHNUBHOTLA et al, 2011). Entretanto outros testes, como o teste de torque, teste de torção, teste de alternância ou carga cíclica são utilizados, mas com menor frequência (BECKER et al, 2008;COOK et al, 2000COOK et al, , 2004MAHAR et al, 2006;MOHAMAD et al, 2006;WHITE et al, 2006;WITTENBERG et al, 1991).…”

Section: Testes Biomecânicosunclassified

“…Tentativas de melhorar a relação mecânica da interface osso-implante no parafuso pedicular é matéria de inúmeros estudos há mais de 30 anos (AGHAYEV et al, 2014;ASNIS et al, 1996;BECKER et al, 2008;BIANCO et al, 2014;BRANTLEY et al, 1994;BRASILIENSE et al, 2013;COOK et al, 2004;GLASSMAN et al, 1995;HELGESON et al, 2013;HIRANO et al, 1997;KRENN et al, 2008;LIN et al, 2003;MEHTA et al, 2012;MOHAMAD et al, 2006;MOORE et al, 1997;RENNER et al, 2004;SKINNER et al, 1990;VACCARO et al, 1995;WILLETT et al, 1993;YAMAGATA et al, 1992). Em todos, o consenso é que a fixação primária, ou seja, a que acontece sem a interferência biológica do osso, depende de três fatores, o desenho do parafuso, as propriedades do osso, e a técnica utilizada pelo cirurgião (COOK et al, 2004).…”

Section: Influência Do Desenho Do Parafusounclassified

“…Os fatores extrínsecos do parafuso parecem influenciar soberanamente na estabilidade de um sistema de parafusos pediculares (BIANCO et al, 2014;BRANTLEY et al, 1994;CHAO et al, 2008;DAFTARI et al, 1994;HELGESON et al, 2013;MOHAMAD et al, 2006;RENNER et al, 2004;SKINNER et al, 1990;VISHNUBHOTLA et al, 2011;YAZU et al, 2005), e incluem o comprimento, diâmetro externo, diâmetro interno proximal e distal, entretanto alguns fatores necessitam ser considerados.…”

Section: Diâmetro E Comprimentounclassified

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Estudo com elementos finitos em vértebras lombares após subtração pedicular

Oppermann¹

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Dizer obrigada, às vezes, não é suficiente para agradecer a tão amável e gentil pessoa que nos momentos das nossas vidas, aqueles mais difíceis, nos estende a mão amiga e nos oferece amparo.Agradeço a ti, minha amada e querida esposa Priscila, quantas vezes sacrificastes o teu dia, para que o meu pudesse ser calmo e proveitoso. Permitindo assim, desenvolver meu trabalho, meu sonho, mesmo que este não foste o teu. Quantas oportunidades relegastes em meu favor, quantas mudanças de atitude fizestes para esconder as minhas imperfeições. Serei eternamente grato.Neste trabalho, mesmo estando gravado meu nome, esconde-se por de trás o teu, Priscila Santos Oppermann. O vejo na introdução, onde me intuiu da necessidade de percorrer o caminho acadêmico, na fundamentação por opinar e me incentivar em momentos de fraqueza, nos métodos, guiando-me por caminhos com menos urzes e espinhos, nos resultados, compartilhando decepções e principalmente alegrias, e nas conclusões onde tudo valeu a pena. Obrigado, por fim, de tê-la comigo.Não posso esquecer, da mesma forma o Professor, Pesquisador, e Amigo Alex Sandro Silva, que foi um "carregador de piano" ao meu lado, estudando e desenvolvendo todo o trabalho que envolvia os Modelos de Elementos Finitos. Vale ressaltar que, há aproximadamente de 2 anos, eu não tinha nem conhecimento desta ferramenta, muito menos das suas utilidades, e fostes tu a me orientar, muito obrigado.Aos meus orientador e co-orientador, Profa. Lourdes Mattos Brasil e Prof. Leandro Xavier Cardoso, respectivamente, por serem muito indulgentes com minha inexperiência acadêmica e pacienciosos com minha ignorância em Engenharia. Espero que em vossos âmagos sintam-se orgulhosos de seus esforços para comigo.Meus filhos, Bruno e Thiago Oppermann, este trabalho e estudo é para vocês. Não como ferramenta de pesquisa ou de estudo acadêmico, mas como modelo de perseverança e desbravamento das incertezas, que sempre aparecerão em vossos caminhos. Sei que enxergai a mim como exemplo, por isto da minha eterna dedicação. Um beijo do Papai.Minha querida mãe Teresinha Oppermann, quanto sacrificastes, e ainda o faz, com intuito de ver, todos seus filhos felizes. Após o desencarne de nosso amado Pai, fostes a pedra fundamental e o apoio da nossa família. Quem te conhece, sabe que não poderia se esperar menor bravura, coragem e determinação para com tua prole. De tantas menções que já fiz a ti, guarde mais esta no teu coração.

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Biomechanical Comparison of the Screw-Bone Interface: Optimization of 1 and 2 Screw Constructs by Varying Screw Diameter

Abstract: Failure modes for 1-screw constructs almost entirely (89%) showed gradual plowing through the bone, whereas acute fracture through the vertebral body or pedicles were common forms of failure (85%) for 2-screw constructs.

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Biomechanical Comparison of Endplate Forces Generated by Uniaxial Screws and Monoaxial Pedicle Screws

Biomechanical Comparison of Endplate Forces Generated by Uniaxial Screws and Monoaxial Pedicle Screws

Anatomical Study of Position of the Rib Head for Placing Anterior Vertebral Body Screws in a Chinese Population

Estudo com elementos finitos em vértebras lombares após subtração pedicular

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