Finite element analysis of a new intervertebral disc prosthesis developed for the canine cervical spine / Elementos finitos de uma nova prótese de disco intervertebral desenvolvida para a coluna cervical canina
Marinho, Paulo Vinícius Tertuliano; Macedo, Ana Paula; Sampaio, Cláudio Pereira de; Shimano, Antônio Carlos; Marinho, Carolina Camargo Zani; Arias, Mônica Vicky Bahr.
Ciênc. rural (Online);
53(6): 1-12, 2023. ilus, tab
Artigo
em Inglês
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| ID: biblio-1413099
Resumo
Cervical spondylomyelopathy (CSM) is a disease that affects mostly large- and giant-breed dogs. It is characterized by abnormalities of the cervical spine that may cause damage to the spinal cord and nerve roots. Cervical disc arthroplasty has been proposed as a treatment option in veterinary medicine. The current study evaluated the main stresses in a novel canine vertebral disc prosthesis and vertebral bodies using finite element analysis. Two experimental groups were created based on the material used for the prosthesis: stainless steel group (SSG) and titanium alloy group (TAG). Vertebral and prosthetic average equivalents von-Mises stress (VMS) and minimum principal stress (MiPS) were assessed while compressive, tensile, and lateral bending shear loads were applied. The stainless steel group had greater VMS distribution on all the evaluated parameters while the titanium alloy group had greater MiPS. Stresses were more concentrated on the lateral and ventral surfaces of the vertebral bodies than on their endplates. The average prosthetic stresses were more concentrated on the bone/implant contact surface than on the prosthesis/screw interface. Maximum stresses were concentrated in the screws' cranial surface. The novel prosthesis allows even distribution along the vertebral body. Comparing prosthesis materials, titanium alloy was marginally superior regarding average stresses in all directions and should be less likely to suffer subsidence.Espondilomielopatia cervical (EMC) é uma doença que geralmente afeta cães de raças grandes e gigantes. Ela é caracterizada por anormalidades da coluna cervical que podem causar danos à medula espinhal ou às raízes nervosas. Artroplastia cervical com prótese de disco tem sido proposta como opção de tratamento na medicina veterinária. O presente estudo teve como objetivo avaliar os principais estresses em uma nova prótese de disco intervertebral canina e corpos vertebrais por meio da análise de elementos finitos. Foram compostos dois grupos experimentais que representaram o material constituinte da nova prótese: grupos aço inoxidável (SSG) e o liga de titânio (TAG). Tensões equivalente de von-Mises (VMS) e tensão principal mínima (MiPS) média foram avaliadas sob forças de compressão, tração e torção para vértebras e prótese. O grupo SSG teve maior distribuição de VMS para todos parâmetros avaliados, enquanto o grupo TAG teve maior MiPS. Estresses estiveram mais concentrados nas superfícies lateral e ventral dos corpos vertebrais do que nas placas terminais. Os estresses médios da prótese foram mais concentrados na superfície de contato osso/implante do que na interface prótese/parafuso. Estresses máximos foram concentrados na superfície cranial do parafuso. A nova prótese permitiu distribuição uniforme do estresse ao longo do corpo vertebral. Comparando os materiais da prótese, a liga de titânio foi marginalmente superior quanto aos estresses médios em todas as direções, sendo menos provável que sofra afundamento da prótese.
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