Menü
Kemikte kesme ve delme işlemleri; geçirdikleri operasyondan sonra hastaların sağlığını ve iyileşme sürecini etkileyebilen önemli klinik uygulamalardır. Bu yazımızda sizlere kemik kesme ve delme işlemlerinde ısı nın önemini anlatacağız.
Günümüzde ortopedi operasyonlarında kemiğin kesilmesi ve delinmesi işlemleri, bataryalı ve elektrikli cerrahi motor sistemleri ile gerçekleştirilmektedir. Kesim esnasında cerrahi testere bıçak / delici uç ve kemik arasında sürtünmeden kaynaklı bir ısı oluşmaktadır. Kemikte oluşan bu ısının, operasyon sonrası iyileşme sürecini olumsuz yönde etkilediği bilinmektedir. Kesim veya delim esnasında kemikte oluşan ısıdaki artışların bariz yan etkileri; kemik rejenerasyonunun bozulması (Eriksson AR, Albrektsson T, 1984), kemiğin enfeksiyonu, azalmış kemik mekanik mukavemeti (Christie, 1981) ve ameliyat sonrası iyileşmenin gecikmesidir. (Pallan, 1960)
Eriksson ve Albrektsson, tavşan kortikal kemiğinin 1 dakika boyunca 50°C’ye ısıtılmasının, implantın gevşemesine ve osseointegrasyonun[1] önemli ölçüde azalmasına neden olduğunu bulmuşlardır. (Eriksson AR, Albrektsson T, 1984)
Isı üretimi; kesme aletinin hızı ve kullanıcının uyguladığı kuvvete göre değişmektedir ve bu ısının mevcut kemik dokusu üzerinde zararlı etkileri vardır (Thompson, 1958; Pallan, 1960; Matthews ve Hirsch, 1972; Larsen ve Ryd, 1989) Bu ısınma, enfeksiyona ve kemiğin mekanik mukavemetinde azalmaya yol açabilmektedir (Christie, 1981). Kemik 50 ° C’ye ısıtıldığında kemiğin mekanik özelliklerinde geri dönüşümsüz değişiklikler gözlenmiştir (Bonfield ve Lı, 1968). Ortopedik cerrahiden sonra testere bıçağı ile kemik arasında oluşan sürtünme ısısı, ameliyat sonrası iyileşmenin gecikmesine neden olabilmektedir. (Pallan, 1960). Kortikal kemiğe yapılan delme işleminden doğan sıcaklık nedeni ile, kemikte ameliyattan 5 hafta sonra dahi hiçbir onarım kanıtı görülememiştir (Collins,1953) Sıcaklığın kemik üzerindeki etkisi, Rouiller ve Majno (1953) tarafından daha açık bir şekilde tanımlanmıştır (Homer 1961’de bildirilen Almanca makale). Tavşan kemiklerini farklı süreler boyunca çeşitli ısı derecelerine maruz bırakmışlardır. 1 dakika boyunca 55 ° C’ye maruz bırakıldığında, 24 saat içinde osteositlerin nekrozu gözlenmiştir. Ayrıca testereyle yapılan mekanik deformasyon, osteosit apoptozuna (hücre ölümlerine) yol açabilecek mikro çatlaklara neden olabilmektedir. (Noble B., 2003)
Kemikte delme, özellikle kırıkların onarımı veya protez cihazların takılması sırasında pimlerin veya vidaların yerleştirilmesinde önemli klinik uygulamalara sahiptir. Isı üretimi, delme sırasında karşılaşılan en büyük sorunlardan biridir. Delme derinliği, delme oluğu geometrisi, kesici takımın keskinliği, kortikal kalınlıktaki değişiklik, delme hızı, delmeye uygulanan basınç, sulama ve kemik yoğunluğunun sıcaklık artışını etkilediği bilinmektedir. (Parsa, 2006)
[1] * Osseointegrasyon, canlı kemik dokusu ile fonksiyondaki titanyum implant malzemesi arasında, 100 büyütmede ışık mikroskobunda gözlenen direkt temastır.
Oluşan ısıyı etkileyen en önemli faktörler;
Matthew P. Kelly ve arkadaşları (2011), kesi hızı ve kesi hacmi arasındaki ilişkiyi görmek için itme gücünün sabit tutulduğu bir deney yapmışlardır. Bu deneye göre, bıçak salınım yapmaya başladıktan sonra 80Hz (4800 cpm) ve 110Hz (6600 cpm) gibi düşük hızlarda yaklaşık 3.4 mm3/s hacminde bir kesi yapmaktadır. Hız 112Hz (6720 cpm)’den 145Hz (8700 cpm) ‘e çıktığı anda kesim hacmi 3.5’tan 6.9 mm3/s’ye yani iki katına çıkmaktadır. Bu verilerden ilgili hız aralığının kesimin başlama noktası için bir eşik aralığı olduğu görülebilmektedir. Kesme işleminde hız arttıkça, kesim hacmi de artmaktadır. Daha sonra James T.P. ve arkadaşları da (2013), kesi hızı ve itme kuvvetinin artmasının kemikte oluşan ısıyı düşürdüğünü görmüşlerdir.
Thompson (1958), delme işlemlerinde düşük delme hızları, hıza bağlı sıcaklık artışları ve doku hasarlarını incelemiştir. Farklı delme hızlarını köpek çene kemiği üzerinde denemiş ve kemik reaksiyonlarını incelemiştir. 125 rpm’deki sıcaklık 39 ° C iken, 1000 ve 2000 rpm hızlarda 65.5 ° C’nin üzerine çıkmıştır. Bu nedenle, Pallan (1960) ile de uyumlu olarak kemikteki histolojik yanıtı ve termal hasarı en aza indirmek için 500 rpm’lik bir delme hızı önermiştir. Abouzgia ve James (1997), 27.000 rpm’den 97.000 rpm’ye kadar serbest çalışma hızları için maksimum sıcaklık artışının hızla azaldığını bulmuştur. Matthews ve Hirsch (1972) tarafından yapılan çalışma dışında, sıcaklık artışının yaklaşık 10.000 rpm’ye kadar delme hızı ile birlikte arttığı konusunda genel bir mutabakat var gibi görünmektedir. (Parsa, 2006)
Krause ve arkadaşları (1982), pistonlu bir testere kullanarak, diz ve kalça artroplastisi sırasında testere bıçakları üzerindeki kuvvet ve sıcaklık tepkisini ölçmek için bir dizi klinik çalışma gerçekleştirmiştir. Testere sıcaklığını kaydetmek için testere bıçağına güvenli bir şekilde bir termokupl bağlanmıştır. Herhangi bir sulama olmadan 200 ° C’yi aşan sıcaklıklar kaydetmişlerdir. Cerrah tarafından uygulanan dikey kuvvet, 4.5 ila 7.5 N arasındadır. (Parsa, 2006) James T.P. ve arkadaşları (2013) ise deneyilerinde, 15 N ve 30 N güç uygulamışlar ve hız ile birlikte uygulanan kuvvetin artmasının da kemikte oluşan ısıyı önemli ölçüde düşürdüğünü kanıtlamışlardır. Uygulanan kuvvet fazla olduğunda bıçak, kemik ile daha az süre temas ettiği için sıcaklık düşmektedir.
Düşük delme kuvvetlerini test eden bir çalışmada, kuvvetler 1.5’den 4 N’a yükseldikçe kortikal sıcaklıklar artmıştır (Abouzgia ve James, 1997). Daha sonra kuvvetler 4 N’dan 9 N’a yükselmeye devam ettikçe, kortikal sıcaklıkların azaldığını keşfetmişlerdir. Bununla birlikte, Matthews ve Hirsch (1972), Abouzgia ve Symington (1996), Abouzgia ve James (1997) ve Brisman (1996) gibi çeşitli araştırmacılar kortikal kemik sıcaklıklarının delme kuvveti ile ters ilişkili olduğunu bildirmişlerdir. Hepsi kuvvet artışının bir sonucu olarak maksimum kortikal sıcaklıklarda önemli bir düşüş gözlemiştir. Matthews ve Hirsch (1972), Bachus et al. (2000) ile uygun olarak, 20 N ila 118 N arasında değişen kuvvetleri test etmiş ve kuvveti arttırarak kemik sıcaklıklarının 50 ° C’nin üzerindeki sürelerinin azaldığını görmüşlerdir. Bu sıcaklık düşüşünün kesin nedeni belirsiz olsa da, daha yüksek bir kuvvet kemiğin korteksine nüfuz etmek için gereken süreyi azaltmaktadır. (Parsa, 2006).
Delme parametreleri üzerine yapılan çok faktörlü bir çalışma, delme hızındaki belirli bir seviyeye kadar olan bir artışın, kemikte daha yüksek bir sıcaklık artışı ile ilişkili olduğunu gösterirken, besleme kuvvetindeki bir artış genellikle daha düşük bir sıcaklık artışı ile sonuçlanmıştır. (Augustin G. ve diğerleri, 2008)
Toksvig-Larsen ve ark. (1992) farklı testere bıçaklarını (Şekil 1) farklı tasarımlarla karşılaştırmış ve testere geometrisinin, sıcaklığı kritik seviyenin (47 – 50 ° C) altına düşürmediğini göstermiştir. Tablo 1, farklı testere bıçakları kullanılarak sığır kemiğinin kesilmesine ilişkin sonuçları göstermektedir.
Testere bıçaklarının ve elektrikli kesme aletlerinin cerrahide yaygın olarak kullanılmasına bakılmaksızın, deneysel modellerde testere bıçağı performansını araştıran az sayıda araştırmacı vardır (Krause ve diğerleri, 1982; Wevers ve diğerleri, 1987; Toksvig-Larsenve diğerleri, 1990; 1992; Ark ve diğerleri, 1997a; 1997b; 1997c). Herhangi bir ortopedik operasyon için, bıçağın dayanıklılığı tüm cerrahlar için çok önemli bir endişe kaynağı olmuştur (Ark ve diğerleri, 1997b). Ayrıca, kör bıçaklar, aşırı sürtünme ısısına katkıda bulunabilecek ekstra kuvvet uygulanmasını gerektirmektedir. (Allan ve ark., 2005). Testere bıçağın aşınması iki farklı faktöre bağlanmıştır. İlk olarak, bıçağın tekrar kullanımının bıçağı körelttiği varsayılmış, ikinci olarak ise, ameliyat yapılırken bıçağın yanlışlıkla metal bir jig veya kesme kılavuzu ile temas etmesinin testere bıçağının körelmesinin ana nedeni olabileceği varsayılmıştır. Wevers ve diğ. (1987) ameliyathaneden alınan testere bıçakların yarısının ciddi şekilde hasar gördüğünü bulmuşlardır. Testere bıçakların tekrar kullanımının kesme verimliliğini azaltabileceğini belirtmişlerdir. Ayrıca kör bir testere kullanarak kortikal kemiği kesmek için gereken kuvvetin (32.08 N), yeni bıçaklarla karşılaşılandan yaklaşık beş kat daha fazla olduğunu (6.75 N) bulmuşlardır. Bu sonuç, insan kortikal femoral kemiğinde in vitro delme işlemini araştıran Matthews ve Hirsch (1972) bulguları ile uyumludur. (Aşınmış delici uçların, yeni delici uçlara göre çok büyük sıcaklık artışlarına neden olduğu)
Keskin ağzı aşınmış bir delici uç kullanıldığında çok daha yüksek sıcaklık artışı kaydedildiği için, yeni uç kullanılması, herhangi bir ortopedik cerrahisindeki delme verimliliğinde dikkate alınması gereken en önemli faktörlerden biridir (Matthews ve Hirsch, 1972). Allan ve arkadaşları(2005), kesme bıçağının her kullanımdan sonra gölge grafik veya SEM ile incenlenmesini önermektedir. Yaptıkları çalışmada delici uç aşınmasının sıcaklık üzerine etkisini incelemişler ve uçların tek kullanımdan sonra atılması gerektiği sonucuna varmışlardır. Fakat gerçeklere baktığımızda, çoğu hastane testere bıçaklarını ve delici uçlarını tek bir kullanımdan sonra ekonomik açıdan atmamaktadır. (Parsa, 2006)
Hamid Khalili Parsa (2016) çalışmasında, 5 ve 15 denemeden (kesi sayısı) sonra testere bıçağın aşınmasını, kesme dişindeki hasarını göstermiştir. (Şekil 2,3,4,5 ve 6)
Şekil 1. Değişik cerrahi testere bıçak dizaynları, Parsa (2006)
Şekil 2. Yeni kullanılmamış bıçağın kesme ucunun karşıdan SEM fotoğrafı (Parsa, 2006)
Şekil 3. Yeni kullanılmamış bıçağın kesme ucunun dik açıdan SEM fotoğrafı (Parsa, 2006)
Şekil 4. Kullanılmış bıçağın (5 kesi) kesme ucunun karşıdan SEM fotoğrafı (Parsa, 2006)
Şekil 5. Kullanılmış bıçağın (5 kesi) kesme ucunun dik açıdan SEM fotoğrafı (Parsa, 2006)
Şekil 6. Kesme ucunun 15 kesiden sonra dik açıdan SEM fotoğrafı (Parsa, 2006)
Tablo1. Sığır kemiği kesiminde, çeşitli testere bıçakları kullanırken kaydedilen maksimum sıcaklık, Parsa (2006)
