Ortopedi

23-27 oktober 2006 Vitenskapelige forhandlinger Abstrakt nr: 227
FIBEROPTISKE BRAGG-GITRE: ET ALTERNATIV TIL STREKKLAPPER FOR Å
MÅLE DEFORMASJON I BEN
Fresvig T, Ludvigsen P, Steen H, Reikerås O
Laboratorium for Biomekanikk, Ortopedisk avdeling, Rikshospitalet-Radiumhospitalet
Strekklapper er gullstandard for å måle deformasjon i ben, men disse evner seg ikke godt for
in vivo målinger. Dette til dels pga størrelsen men også fordi det er tungvint å feste dem til
ben. På grunn av størrelse og infeksjonsfare kan de heller ikke legges igjen i pasienten, og
dermed ikke brukes til repeterte målinger over tid. Fiberoptiske Bragg-gitre oppfører seg som
selektive lysfiltre. Gitrene slipper gjennom de fleste bølgelengdene av lys, men reflekterer
bestemte spesifikke bølgelengder. Om Bragg-gitteret får en strekk langs fiberaksen, vil
bølgelengden skifte, og denne endringen i bølgelengde gir slik et mål på strekk. De optiske
fibrene er veldig tynne, omtrent samme tykkelse som en kirurgisk sutur. De er også lette å
feste til ben, og kan bli etterlatt i pasienten mellom målinger.
Material og metode
Vi har undersøkt om fiberoptiske Bragg-gitre kan brukes som en metode for å måle
deformasjon i ben gjennom å gjøre målinger på både akrylrør og human femur. På hvert
oppsett brukte vi 4 fiberoptiske sensorer og 4 strekklapper. Disse ble plassert rundt
sirkumferensen annenhver gang med 45°avstand. På denne måten fikk vi en direkte
sammenlikning på de to typene sensorer.
Resultater
Standardavviket for målingene på akrylrøret for hver av sensorene varierte fra 1.0 til 5.2%.
Lineariteten for hver av sensorene var svært høy, den laveste grad av linearitet av de totalt 8
sensorene var R 2 =0.996. Korrelasjonen mellom de 8 sensorene varierte med r fra 0.986 til 1.0,
dette med en signifikans på 0.01.
Diskusjon/konklusjon
Ben er ikke et ideelt isotropt materiale, og vi fant at strekkmålingene fra begge typer sensorer
i benstudien viste mindre linearitet enn hva sensorene gjorde da man gjorde målingene på
akrylrøret. Korrelasjonene mellom sensorene i benstudien viste også mindre linearitet enn i
akrylrørstudien, med en Pearson korrelasjonskoeffisient fra 0.629 til 0.999 og et
standardavvik for målingene på benrøret som varierte fra 3.1 til 31.5%. Disse forskjellene
forklares fullt ut fra materialegenskapene til akrylrør i forhold til ben.
Det ble ikke funnet noen signifikante forskjeller mellom strekklapper og optiske fibre, verken
i studien av akrylrør eller ben. Vi konkluderer derfor med at fiberoptiske Bragg-gitre er en
god metode for å gjøre dynamiske målinger av deformasjon for ben in vitro og burde være
godt egnet for in vivo-målinger.