RMS-Bericht 2012 - RMS Foundation

RMS Report edition 2012 – Mechanics / Biomechanics
Gewebeschonende Eigenschaften abgerundeter Weichteilhebel
Tissue preserving properties of rounded retractors
Weichteil- oder Knochenhebel dienen in der
Chirurgie dazu, während einer Operation
das Operationsfeld offen zu halten und
eine gute Sicht zu gewährleisten. Die hierbei
konventionell zur Anwendung kommenden
Hebel können das Gewebe durch ihre kantigen
Querschnittsgeometrien in erheblichem
Masse schädigen, insbesondere bei lang
andauernden chirurgischen Eingriffen. Mögliche
Folgen sind irreversible Nekrosen durch
Quetschen des Gewebes und eine erhöhte
Infektionsgefahr.
Ziel dieses Projektes war es, im Rahmen einer
Finite-Elemente-Analyse die Gewebebeanspruchung
verschiedener Querschnittsprofile
zu quantifizieren. Die Vorstudie beinhaltete
ein vereinfachtes, 2-dimensionales Modell für
eine erste Beurteilung der Designmerkmale.
Hierzu wurden flache, elliptische und abgerundete
Profile in fünf verschiedenen Breiten
hinsichtlich der maximalen im Gewebe auftretenden
Vergleichsspannungen untersucht.
Bei einer Gewebeverschiebung von 11 mm
ergab sich im Fall des abgerundeten Profils
für alle berechneten Breiten eine Reduktion
der maximalen Vergleichsspannung um 50
% gegenüber dem flachen Profil.
Anhand dieser Ergebnisse konnte der nicht zu
vernachlässigende Einfluss der Querschnittsgeometrie
von Weichteilhebeln aufgezeigt und
in einem vereinfachten Modell quantifiziert
werden. Die abgerundeten Hebelprofile ergaben
bezüglich gewebeschonender Eigenschaften
die besten Ergebnisse.
Tissue or bone retractors are designed to keep
the region of interest accessible during surgery
and allow visual inspection. In many cases,
conventionally used retractors can inflict severe
damage on the surrounding tissue due to their
edged cross sectional profile, especially during
extensive surgeries. As a consequence, irreversible
necroses due to overly squeezed tissue
and an elevated risk of infections may arise.
The aim of this project was the quantification of
the stresses induced in the tissue by retractors
of different cross sectional designs by means
of a finite element analysis. Thr pre-study was
based on a simplified, 2-dimensional model
used for a first assessment of design features.
To that end, flat, elliptic and round
profiles of five different widths
were compared with respect to the
maximum von Mises stress generated
in the tissue. At a surface displacement
of 11 mm, the rounded
profile yielded a von Mises stress
reduction of 50 % compared to the
flat profile for all retractor widths
taken into account.
We concluded that the cross sectional
profile of tissue retractors has
a significant influence on inflicted
tissue damages, which we quantified
within a simplified model. The
rounded profile showed the most
tissue preserving qualities.
C. May
Y. Loosli
S. Honold
A. Butscher
in collaboration with
J. Küffer, Accuratus AG,
Bern, and R. Ganz, Bern
Abbildungen:
Oben: Abgerundete Weichteilhebel
während einer
Operation (hier: Subtilis ® ).
Links: Maximale im Gewebe
induzierte Vergleichsspannung
für verschiedene
Querschnittsgeometrien in
Abhängigkeit der Hebelbreite.
Figures:
Top: Rounded retractors
used during surgery (here:
Subtilis ® ).
Left: Maximum von Mises
stress calculated in the tissue
for different cross sections
as a function of retractor
width.
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