DİZ EKLEMİ PROTEZİNİN TASARIMI İÇİN GEREKLİ ANTROPOMETRİK ÖLÇÜMLER

T.C ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ ANATOMİ ANABİLİM DALI DİZ EKLEMİ PROTEZİNİN TASARIMI İÇİN GEREKLİ ANTROPOMETRİK ÖLÇÜMLER Arş. Gör. Dr. Ayşe İmge USLU UZMANLIK TEZİ TEZ DANIŞMANI Prof. Dr. Behice DURGUN ADANA-2011

T.C ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ ANATOMİ ANABİLİM DALI DİZ EKLEMİ PROTEZİNİN TASARIMI İÇİN GEREKLİ ANTROPOMETRİK ÖLÇÜMLER Arş. Gör. Dr. Ayşe İmge USLU UZMANLIK TEZİ TEZ DANIŞMANI Prof. Dr. Behice DURGUN Bu tez, Çukurova Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından TF2009LTP38 no lu proje olarak desteklenmiştir. ADANA-2011

TEŞEKKÜR Tıpta uzmanlık eğitimim sırasında kısa süre de olsa bana bilgi birikimi ve tecrübesiyle destek olan, kendisiyle tanışma, çalışma şansı ve onuruna ulaştığım değerli hocam Prof. Dr. Fahri Dere ye, Tıpta uzmanlık eğitimim ve tez çalışmalarım sırasında danışmanlığımı üstlenen, akademik bilgi birikimi ve tecrübesini benden esirgemeyen ve çalışmamın her aşamasında bana destek olan sevgili hocam Prof. Dr. Behice Durgun a, Uzmanlık eğitimim süresince kendi bilgi ve tecrübelerini benimle paylaşan değerli Anatomi Anabilim Dalı hocalarıma, Uzmanlık eğitimim boyunca birlikte çalıştığımız ve birbirimize destek olduğumuz asistan arkadaşlarıma, Eğitimim süresince sabırla ve gönülden bana destek olan, gerektiğinde çocuklarıma hem annelik, hem de babalık yapan can yoldaşım sevgili eşime, Hayatıma anlam katan, sevgili oğullarım Ata ve Tuna ya bana kutsal annelik duygularını yaşattıkları ve yaşatmaya devam ettikleri için, Beni hayatımın her döneminde destekleyen ve yol gösteren, hep yanımda olan sevgili anneme ve babama, Tüm kalbimle teşekkür ederim. i

İÇİNDEKİLER TEŞEKKÜR İÇİNDEKİLER TABLO LİSTESİ ŞEKİL LİSTESİ KISALTMALAR ÖZET ABSTRACT 1. GİRİŞ VE AMAÇ 1 2. GENEL BİLGİLER 3 2.1. Tarihçe 3 2.2. Diz Eklemi Anatomisi 6 2.2.1. Kemik Yapılar 7 2.2.1.1. Femur 7 2.2.1.2. Tibia 9 2.2.1.3. Patella 10 2.2.2. Kemik Dışı Yapılar 11 2.2.2.1. Eklem içi yapılar 11 2.2.2.1.1. Sinoviyal membranlar ve bursalar 11 2.2.2.1.2. Menisküsler 12 2.2.2.1.3. Çapraz bağlar 14 2.2.2.1.4. Meniskofemoral ligamentler 16 2.2.2.2. Eklem dışı yapılar 16 2.2.2.2.1. Kapsül ve bağlar 16 2.2.2.2.2. Muskulotendinoz yapılar 18 2.2.3. Damarlar 19 2.2.4. Dizin innervasyonu 20 2.2.5. Proprioseptif duyu 21 2.3. Diz Eklemi Biyomekaniği 22 2.4. Protez Tasarımı ve Kinematiği 27 2.5. Diz Protezlerinin Sınıflandırılması 28 2.5.1. Tek Bölümlü (Unikompartmantal) Protezler 28 2.5.2. İki Bölümlü (Bikompartmantal) Protezler 29 2.5.3. Üç Bölümlü (Trikompartmantal) Protezler 30 2.6. Total Diz Artroplastisi 34 2.6.1. Temel prensipler 34 2.6.2. Endikasyonlar ve kontrendikasyonlar 34 2.6.3. Total diz artroplastisinde özel durumlar 34 2.7. Total Diz Artroplastisinde Cerrahi Teknik 35 2.7.1. Kemik kesileri 35 i ii iv v viii x xi ii

2.7.1.1. Femur kesileri 35 2.7.1.2. Tibia kesisi 35 2.7.1.3. Patella kesisi 36 2.7.2. Yumuşak doku dengesinin sağlanması 36 2.7.3. Total diz artroplastisinde komplikasyonlar 38 2.7.4. Total diz artroplastisi değerlendirme kriterleri 38 2.7.5. Total diz artroplastisi radyolojik değerlendirme kriterleri 38 2.7.6. Total diz artroplastisinde komponentlerin uyumu 39 2.8. Antropometri 40 2.8.1. Kemikte ve canlıda antropometrik ölçümlerin önemi 40 2.8.2. Antropometrik ölçümler 40 2.8.3. Alt ekstremite ölçümleri 41 2.8.3.1. Çevre ölçümleri 41 2.8.3.2. Uzunluk ölçümleri 42 2.8.3.3. Çap ölçümleri 43 2.8.3.4. Normal eklem hareket açıklığının ölçülmesi 43 2.8.3.5. Q açısı ölçümü 45 3. GEREÇ VE YÖNTEM 46 4. BULGULAR 69 5. TARTIŞMA 112 6. SONUÇ 154 7. KAYNAKLAR 157 EKLER 165 EK-1 165 EK-2 166 ÖZGEÇMİŞ 167 iii

TABLO LİSTESİ Tablo no Sayfa no Tablo 1. TDA'nde özellikli durumlar 34 Tablo 2. Diz eklemi için normal hareket sınırları 44 Tablo 3. Sağ ve sol femur dağılımı 46 Tablo 4. Sağ ve sol tibia dağılımı 52 Tablo 5. Femur ile ilgili ölçümlerin ortalama ve standart sapma değerleri 69 Tablo 6. Femur sağ-sol ölçümlerinin Mann-Whitney U Testi ile kıyaslanması 70 Tablo 7. Femur ile ilgili parametrelerin birbiri ile olan korelasyonları 74 Tablo 8. Tibia ile ilgili ölçümlerin ortalama ve standart sapma değerleri 76 Tablo 9. Tibia sağ-sol ölçümlerinin Mann-Whitney U Testi ile kıyaslanması 77 Tablo 10. Tibia medial konkav-düz dağılımı 81 Tablo 11. Tibia lateral konkav-düz-konveks dağılımı 81 Tablo 12. Tibia ile ilgili parametrelerin birbiri ile olan korelasyonları 93 Tablo 13. Canlıda antropometrik ölçümlerin ortalama ve standart sapma değerleri ve bu değerlerin cinsiyet ve VKİ'ne göre dağılımı 96 Tablo 14. Cinsiyete göre antropometrik ölçümlerin kıyaslanması 97 Tablo 15. VKİ'ne göre antropometrik ölçümlerin Kruskal Wallis Testi ile kıyaslanması 101 Tablo 16. Canlı bireylerdeki ölçümler arasındaki ilişkiler 109 Tablo 17. Femur ölçümlerinin literatürle karşılaştırılması 124 Tablo 18. Tibia ölçümlerinin literatürle karşılaştırılması 134 Tablo 19. Canlı bireylerdeki ölçümlerinin literatürle karşılaştırılması 148 iv

ŞEKİL LİSTESİ Şekil no Sayfa no Şekil 1. Femurun önden ve arkadan görünüşü 8 Şekil 2. Tibianın ön, arka, üst ve alt yüzleri 9 Şekil 3. Patella 10 Şekil 4. Sinoviyal membran ve bursalar 12 Şekil 5. Menisküsler 13 Şekil 6. Menisküsler 13 Şekil 7. Çapraz bağlar 14 Şekil 8. Çapraz bağlar 15 Şekil 9. Kapsül ve bağlar 17 Şekil 10. Dizin kan dolaşımı 19 Şekil 11. Dizin innervasyonu 20 Şekil 12. Anlık dönme merkezleri ve J şekli 22 Şekil 13. Femoral kayma ve yuvarlanma hareketi 23 Şekil 14. Q açısı 24 Şekil 15. Alt ekstremite anatomik ve mekanik aksları 26 Şekil 16. Unikompartmantal diz protezi 29 Şekil 17. Bikompartmantal diz protezi 30 Şekil 18. Trikomparmantal diz protezi 30 Şekil 19. AÇB ı koruyan diz protezi 31 Şekil 20. AÇB ı kesen diz protezi 32 Şekil 21. Tam sınırlayıcı diz protezi 33 Şekil 22. Femoral kesileri gösteren resimlerde posterior kondiller referans alınmıştır 35 Şekil 23. Tibial kesinin önden ve yandan görünümü 36 Şekil 24. Patellar kesi 36 Şekil 25. Fleksiyon-ekstensiyon GAP değerlendirmesi 37 Şekil 26. Supinde ve ayakta Q açısı ölçümleri 45 Şekil 27. Kollodiafizer açı 46 Şekil 28. Femur mekanik aksı 47 Şekil 29. Femur uzunluğu 47 Şekil 30. Facies patellaris genişliği 48 Şekil 31. Condylus medialis yüksekliği 48 Şekil 32. Condylus lateralis yüksekliği 49 Şekil 33. Sulcus intercondylaris genişliği 49 Şekil 34. Sulcus intercondylaris uzunluğu ve posterior kondiler çizgi 50 Şekil 35. Antero-posterior çizgi, anatomik ve cerrahi epikondiler çizgi 51 Şekil 36. Kondillerin yan yüz genişliği ve yan yüz uzunluğu 52 Şekil 37. Tibia mekanik aksı 53 Şekil 38. Tibia uzunluğu 53 Şekil 39. TIL yüksekliği, TIM yüksekliği, TIL-TIM arası mesafe 54 Şekil 40. AICAG ve AICPG genişlikleri 55 Şekil 41. Tibia plato genişliği 55 Şekil 42. Tibia plato kalınlık ölçümleri 56 Şekil 43. Tibia plato ön-arka ve medio-lateral ölçümleri 56 Şekil 44. Tibia plato lateral yüzeyde ön-arka uzunluk (LAP I, II, III) 57 Şekil 45. Tibia plato lateral yüzeyde medio-lateral genişlik (LML I, II, III) 57 Şekil 46. Tibia plato medial yüzeyde ön-arka uzunluk (MAP I, II, III) 58 Şekil 47. Tibia plato medial yüzeyde medio-lateral genişlik (MML I, II, III) 58 Şekil 48. LCA ve LCP yapışma yerlerinin medial ve lateral epikondillere uzaklığı 59 Şekil 49. Cinsiyetin oransal dağılımını gösteren grafik 60 Şekil 50. VKİ oransal dağılımını gösteren grafik 60 Şekil 51. Q açısının ölçümü 61 v

Şekil 52. ROM ölçümü (ekstensiyon) 61 Şekil 53. ROM ölçümü (fleksiyon) 62 Şekil 54. Femur epikondiler çap ölçümü 62 Şekil 55. Biiliak çap ölçümü 63 Şekil 56. Uyluk çevresi ölçümü (proksimal) 63 Şekil 57. Uyluk çevresi ölçümü (orta) 64 Şekil 58. Uyluk çevresi ölçümü (distal) 64 Şekil 59. Uyluk uzunluğu ölçümü (kaliper ile) 65 Şekil 60. Uyluk uzunluğu ölçümü (mezura ile) 65 Şekil 61. Tibia uzunluğu ölçümü (mezura ile) 66 Şekil 62. Tibia uzunluğu ölçümü (kaliper ile) 66 Şekil 63. Bacak uzunluğu ölçümü (mezura ile) 67 Şekil 64. Bacak uzunluğu ölçümü (kaliper ile) 67 Şekil 65. Sağ ve sol tarafta kollodiafizer açı değerlerinin kıyaslanması 70 Şekil 66. AP ile ML arasındaki ilişkiyi gösteren grafik 75 Şekil 67. Femur uzunluğu ile ML arasındaki ilişkiyi gösteren grafik 75 Şekil 68. Femur uzunluğu ile AP arasındaki ilişkiyi gösteren grafik 75 Şekil 69. Sağ ve sol TU ortalamalarını gösteren grafik 78 Şekil 70. Sağ ve sol TICL ortalamalarını gösteren grafik 78 Şekil 71. Sağ ve sol TPK ön medial ortalamalarını gösteren grafik 78 Şekil 72. Sağ ve sol TPK ön orta ortalamalarını gösteren grafik 79 Şekil 73. Sağ ve sol TPK orta lateral ortalamalarını gösteren grafik 79 Şekil 74. Sağ ve sol tibia platosu LAP I ortalamalarını gösteren grafik 79 Şekil 75. Sağ ve sol tibia platosu LAP II ortalamalarını gösteren grafik 80 Şekil 76. Sağ ve sol tibia platosu MAP II ortalamalarını gösteren grafik 80 Şekil 77. Sağ ve sol LCA lateral ortalamalarını gösteren grafik 80 Şekil 78. Konkav düz durumuna göre TPK orta lateral ortalamalarını gösteren grafik 81 Şekil 79. Konkav düz durumuna göre TPK arka lateral ortalamalarını gösteren grafik 82 Şekil 80. Konkav düz durumuna göre tibia plato MML II ortalamalarını gösteren grafik 82 Şekil 81. Konkav-düz-konveks dağılımına göre TICL ortalamalarını gösteren grafik 82 Şekil 82. Konkav-düz-konveks dağılımına göre AICPG ortalamalarını gösteren grafik 83 Şekil 83. Konkav-düz-konveks dağılımına göre TPK orta medial ortalamalarını gösteren grafik 83 Şekil 84. Konkav-düz-konveks dağılımına göre tibia platosu LAP III ortalamalarını gösteren grafik 83 Şekil 85. AP ile ML arasındaki ilişkiyi gösteren grafik 95 Şekil 86. ML ile TU arasındaki ilişkiyi gösteren grafik 95 Şekil 87. AP ile TU arasındaki ilişkiyi gösteren grafik 95 Şekil 88. Cinsiyet ve VKİ oransal dağılım grafikleri 96 Şekil 89. Cinsiyete göre sağda Q açısı ortalamalarını gösteren grafik 98 Şekil 90. Cinsiyete göre diz ekleminde ROM fleksiyon ortalamalarını gösteren grafik 98 Şekil 91. Cinsiyete göre diz ekleminde ROM ekstensiyon ortalamalarını gösteren grafik 98 Şekil 92. Cinsiyete göre biiliak çap ortalamalarını gösteren grafik 99 Şekil 93. Cinsiyete göre sağda uyluk proksimalinde çevre ölçüm ortalamalarını gösteren grafik 99 Şekil 94. Cinsiyete göre sağda uyluk ortasında çevre öçüm ortalamalarını gösteren grafik 99 Şekil 95. Cinsiyete göre sağda bacak proksimalinde çevre ölçüm ortalamalarını gösteren grafik 100 Şekil 96. Cinsiyete göre sağda UU ortalamalarını gösteren grafik 100 Şekil 97. Cinsiyete göre sağda TU ortalamalarını gösteren grafik 100 Şekil 98. Cinsiyete göre sağda BU ortalamalarnı gösteren grafik 101 Şekil 99. VKİ ne göre sağda diz eklemi fleksiyonunun ROM değerlerini gösteren grafik 102 Şekil 100. VKİ ne göre sağda diz eklemi ekstensiyonunun ROM değerlerini gösteren grafik 102 Şekil 101. VKİ ne göre sağda FEÇ ortalamalarını gösteren grafik 102 Şekil 102. VKİ ne göre BİÇ ortalamalarını gösteren grafik 103 vi

Şekil 103. VKİ ne göre sağda proksimal uyluk çevresi ortalamalarını gösteren grafik 103 Şekil 104. VKİ ne göre sağda orta uyluk çevresi ortalamalarını gösteren grafik 103 Şekil 105. VKİ ne göre sağda distal uyluk çevresi ortalamalarını gösteren grafik 104 Şekil 106. VKİ ne göre sağda proksimal bacak çevresi ortalamalarını gösteren grafik 104 Şekil 107. VKİ ne göre sağda en kalın bölge bacak çevresi ortalamalarını gösteren grafik 104 Şekil 108. VKİ ne göre sağda BU ortalamalarını gösteren grafik 105 Şekil 109. Boy uzunluğu ile sağ Q açısı arasındaki ilişkiyi gösteren grafik 109 Şekil 110. Kilo ile sağ Q açısı arasındaki ilişkiyi gösteren grafik 109 Şekil 111. Boy uzunluğu ile sağda diz eklemi fleksiyon ROM değerlerini gösteren grafik 109 Şekil 112. Boy uzunluğu ile sağda diz eklemi ekstensiyon ROM değerlerini gösteren grafik 110 Şekil 113. Kilo ile sağda diz eklemi fleksiyon ROM değerlerini gösteren grafik 110 Şekil 114. Kilo ile sağda diz eklemi ekstensiyon ROM değerlerini gösteren grafik 110 vii

KISALTMALAR A AÇB AEÇ AICAG AICPG AP APÇ AR atfa BİÇ BU CEÇ CLY CMY D FEÇ FMA FPG FU KDA KLG KLU KV KX LAP LCA LCL LCP Lig LML : Arter : Arka çapraz bağ : Anatomik epikondiler çizgi : Area intercondylaris anterior genişliği : Area intercondylaris posterior genişliği : Ön-arka uzunluk : Antero-posterior çizgi : Femurda AP/ML değeri : Anatomik tibiofemoral açı : Biiliak çap : Bacak uzunluğu : Cerrahi epikondiler çizgi : Condylus lateralis yüksekliği : Condylus medialis yüksekliği : Düz : Femur epikondiler çap : Femur mekanik aksı : Facies patellaris genişliği : Femur uzunluğu : Kollodiafizer açı : Kondillerin yan yüz genişliği : Kondillerin yan yüz uzunluğu : Konkav : Konveks : Tibia lateral yüzeyde ön-arka uzunluk : Ligamentum cruciatum anterior : Ligamentum collaterale laterale : Ligamentum cruciatum posterior : Ligamentum : Tibia lateral yüzeyde medio-lateral genişlik viii

M MAP MCL ML MML N OA ÖÇB PKA PKÇ POL RA ROM SIAS SICU SİCG TDA TEA TICL TICM TIL-TIM TMA TPG TPK TU UÇ UDA UU V VKİ VL VM : Musculus : Tibia medial yüzeyde ön-arka uzunluk : Ligamentum collaterale mediale : Medio-lateral genişlik : Tibia medial yüzeyde medio-lateral genişlik : Nervus : Osteoartrit : Ön çapraz bağ : Posteror kondiler açı : Posterior kondiler çizgi : Posterior oblik ligament : Romatoid artrit : Eklem hareket açıklığı : Spina iliaca anterior superior : Sulcus intercondylaris uzunluğu : Sulcus intercondylaris genişliği : Total diz artroplastisi : Transepikondiler aks : Tuberculum intercondylare lateralis yüksekliği : Tuberculum intercondylare medialis yüksekliği : Tuberculum intercondylare laterale-mediale arası mesafe : Tibia mekanik aksı : Tibia plato genişliği : Tibia plato kalınlığı : Tibia uzunluğu : Uyluk çevresi : Unikompartmantal diz artroplastisi : Uyluk uzunluğu : Ven : Vücut kitle indeksi : Vastus lateralis : Vastus medialis ix

ÖZET Diz Eklemi Protezinin Tasarımı İçin Gerekli Antropometrik Ölçümler Amaç: Bu çalışmanın amacı, diz eklemine yönelik ideal protez tasarımı için kuru kemik ve canlıda antropometrik ölçümleri elde etmektir. Gereç ve Yöntem: Çukurova Üniversitesi Tıp Fakültesi Anatomi Anabilim Dalı laboratuvarlarında bulunan 109 adet femur ve 119 adet tibia da antropometrik ölçümler yapıldı. Ayrıca 55-65 yaş arası 58 gönüllü kişide antropometrik ölçümler gerçekleştirildi. Kuru kemik ölçümlerinde dijital kaliper ve plastik gonyometre kullanıldı. Canlıdaki ölçümlerde antropometrik set, gonyometre, dijital kaliper, mezura ve boy ölçerli mekanik tartı kullanıldı. İstatistiksel analizler SPSS 17 programı kullanılarak yapıldı. Bulgular: Femur a ait ölçümlerde; medio-lateral genişlik doğu toplumundakilere benzer, batı toplumundakilere kıyasla küçük; antero-posterior uzunluk doğu ve batı toplumundakilerden küçük, sulkus interkondilaris genişlikleri doğu toplumundakilere benzer, batı toplumundakilerden büyük bulundu. Sağ ve sol taraf kıyaslandığında sadece kollodiafizer açıda anlamlı fark görüldü. İnterkondiler fossa genişliği hariç diğer ölçümler arasında kuvvetli ilişki saptandı (p<0.001). Tibia ya ait ölçümlerde; anteroposterior uzunluk ve medio-lateral genişlik batı toplumuna göre küçük, doğu toplumuna yakın bulundu. Sağ ve sol taraf kıyaslandığında; sağ taraftaki ölçümler daha büyüktü. Canlıda yapılan ölçümlerde kadınların sağ ve sol Q açısı erkeklerden daha dar bulundu. Boy ile diz ROM u arasında pozitif korelasyon (p<0.001), kilo ve vücut kitle indeksi ile diz ROM u arasında negatif korelasyon (p<0.001), boy ile Q açısı arasında zayıf korelasyon bulundu (p<0.001). Kadınlarda erkeklere göre; biiliak çap, uyluk ve bacak çevresi daha büyük, ROM ve Q açısı daha dar, tibia ise daha kısa idi. Sonuç: Total diz artroplastisinin başarısı, operasyon sırasında ölçüm ve kesilerin hatasız yapılması ve uygun ebatta komponent seçimine bağlıdır. Rezeke kemik yüzeyi ile protez arasındaki uyumsuzluğu en az seviyeye indirebilmek için; diz eklemini oluşturan kemiklerde ve osteoartrit prevelansının yüksek olduğu 55-65 yaş arası bireylerde ırk, yaş ve cinse özgü anatomik ve morfolojik farklılıkları dikkate alarak yapılan bu antropometrik ölçümlerin hem ortopedik cerrahlar hem de diz protezi tasarımını yapanlar için yol gösterici olacağı düşünülmektedir. Anahtar Sözcükler: antropometrik ölçümler, diz morfometrisi, femoral komponent tasarımı, tibial komponent tasarımı, total diz artroplastisi x

ABSTRACT Anthropometric Measurements for the Design of the Knee Joint Prosthesis Aim: The aim of this study is to obtain anthropometric measurements in both dry bones and living subjects for the ideal design of prosthesis related to knee joint. Material and Method: Anthropometric measurements were performed on 109 femurs and 119 tibias which were present in Anatomy laboratories of Çukurova University, Faculty of Medicine. Anthropometric measurements were also performed on 58 volunteers aged between 55-65 Digital caliper and plastic goniometer were used for dry bone measurements. For living subjects; anthropometric set, goniometer, digital caliper, tape measure, and mechanical size weighing scale were used. Results were analyzed using the SPSS. 17.0 Statistical Package.Program. Results: In measurements relating to femur; medio-lateral width was found similar to eastern population but smaller than those of western population. Anteroposterior length was found smaller than those of eastern and western population. The sulcus intercondylaris width was similar to eastern population but bigger than that of western population. There was a slight difference in the collodiaphyser angle when the left side was compared with right side. Except intercondylar notch width, a strong correlation among other measurements was determined (p<0.001). In the measurements concerning the tibia; Antero-posterior length and medio-lateral width were smaller than those of western population, but closer to eastern population. Most of the measurements on the right side were bigger than those of left side. Right and left Q angles in females were smaller when compared with those of male. There were positive correlation between height and range of motion of knee (p<0.001), negative correlation between weight and body mass index (p<0.001) and ROM of knee, and a weak correlation between height and Q angle (p<0.001). The biiliac diamater, thigh and leg circumference were bigger in females than in males, but ROM of knee and Q angle were lower than in males. Moreover, tibia was shorter in females when compared with males. Conclusion: The success of total knee arthroplasty is dependent on the accurate measurements, cuts during the operation and the choice of appropriate sized component. In order to minimize the disharmony between the surface of resected bone and knee prosthesis, the morfometric studies both in dry bones which are constituent of the knee joint, and in living subjects with a high osteoarthrit prevelance (aged between 55-65) should be taken into consideration. These measurements may help to orthopaedic surgeon and provide data for designing of appropriate sized and shaped knee prosthesis. Key Words: Anthropometric measurements, knee morphology, femoral component design, tibial component design, total knee arthroplasty xi

1. GİRİŞ VE AMAÇ Diz eklemi, vücuttaki sinoviyal eklemlerin en büyüğüdür. 1 Fleksiyon ve ekstensiyona izin veren ginglymus tipi eklem olmasına rağmen, hareket yapılırken rotator eklem fonksiyonu gösterir. 2 Diz ekleminde kemik yapıların uyumu stabiliteyi sağlamak için yeterli değildir. Femoral ve tibial yüzlerin birbirleriyle uyumsuzluğu ve stabilitenin daha çok kapsül, bağlar, ligamentler ve menisküsler tarafından sağlanması yük taşıyan diz ekleminde progresif dejenerasyona neden olmaktadır. Diz osteoartritinin gelişiminde tanımlanmış risk faktörleri genetik yatkınlık, yaş, obesite, kadın cinsiyet, artmış kemik yoğunluğu, eklem laksitesi ve aşırı mekanik yüklenmedir. Total diz artroplastisi (TDA) dizde dejeneratif bozuklukların neden olduğu deformite, ağrı ve hareket kısıtlılığının giderilmesinde konservatif ve diğer cerrahi yöntemlerin yetersiz kaldığı durumlarda etkili bir yöntemdir. İdeal bir TDA dizin normale yakın hareket açıklığına izin vermeli, eklem kinematiğini değiştirmemeli ve anatomik bütünlüğü sağlamalıdır. Bunun için TDA komponentlerinin normal diz eklemi geometrisine ve kinematiğine uygun tasarlanması gerekmektedir. 3 Femoral ve tibial komponentlerin şekli ve büyüklükleri cerrahi sırasında yapılan kesi yüzeylerine tam olarak uymalı, taşma ya da yetersiz kaplama olmamalıdır. Bu yüzden protez tasarımında antropometrik ölçümler yol gösterici olmaktadır. Özellikle femur ve tibia için anteroposterior ve medio-lateral uzunlukların, bunların yanında tümüyle distal femur ve proksimal tibia nın anatomisini ortaya koyacak diğer ölçümlerin yapılması ve değerlendirilmesi o populasyon için ideal protez tasarımına kaynak olacaktır. Günümüzde kullanılan protezler büyük oranda batı kökenli olup batı toplumuna uygun dizayn edilmiştir. Türk insanının diz eklemi morfolojisi batı toplumlarına göre birtakım farklılıklar göstermektedir. Ülkemizde dize uygun protez seçimi yapılamamakta proteze uygun diz kesileri yapılmaya çalışılmaktadır. Sonuç olarak implant stabilitesi ve uzun ömürlülüğü düşmekte ve böylece TDA nin başarı oranı düşmektedir. Bu çalışmamızın amacı diz eklemini oluşturan kemiklerin morfolojik analizi ve osteoartritin sık görüldüğü 55-65 yaş arası normal yetişkin bireylerin antropometrik 1

ölçümlerini yaparak femur distal kısmı ile tibia proksimal kısmı arasındaki uyumu belirlemek, böylece ideal diz protezi tasarımında kullanılabilecek verileri elde etmektir. 2

2. GENEL BİLGİLER 2.1. Tarihçe Günümüzde hastaların diz eklemlerinde çeşitli sebeplerden dolayı meydana gelen ileri derecede dejeneratif değişiklikler hastaların, ağrı ve hareket kısıtlılığı nedeniyle yaşam kalitesinin düşmesine neden olmaktadır. Diz ekleminin yüzeyinin bozulmasına yol açan patolojilerde, uygulanan tıbbi ve cerrahi tedavilere rağmen şikayetleri geçmeyip artan hastalara ağrısız, hareketli ve stabil bir eklem kazandırmak amacıyla diz artroplastisi uygulanmaktadır. Artroplasti, bir eklemi kontrol eden kas, bağlar ve yumuşak dokuların ve sonuçta o eklemin işlevini düzelten bir operasyon türüdür. 4 Total diz artroplastisinin tarihsel gelişiminde rezeksiyon artroplastisi ile başlayan süreç; 1970 lerde modern diz artroplastisi konseptinin gelişimi ile yepyeni bir boyut kazanmıştır. Protez tasarımındaki gelişmeler ve cerrahi tekniğin daha da ilerlemesiyle birlikte ileri evre dejeneratif bozukluklarının tedavisinde total diz artroplastisi başarıyla uygulanan bir tedavi seçeneği haline gelmiştir. Ancak total diz artroplastisinin bu başarısının uygun hasta seçimine, doğru preoperatif hazırlık dönemine, uygun implant seçimine ve etkili bir postoperatif dönem ve rehabilitasyona bağlı olduğu unutulmamalıdır. Modern tıbbın ilerlemesi ve protez tasarımlarında kaydedilen aşamalar total diz artroplastisi sonuçlarının yüz güldürücü sonuçlarına katkıda bulunmaktadır. 5 Diz artroplastisi üzerine ilk çalışmalar, diz eklemi fonksiyonlarının iyileştirilmesi üzerine odaklanmıştır. 1827 yılında Barton, 1840 yılında Rodgers osteotomi ile psödoartroz oluşturarak dize hareket kazandırmayı amaçlamışlardır. 6 Fergusson, 1861 yılında diz ekleminde rezeksiyon artroplastisini tanımlamıştır. Verneuil, 1863 yılında eklem kapsülünü kullanarak ilk interpozisyon artroplastisini uygulamıştır. Baer, 1914 yılında krome domuz mesanesi kullanarak ilk yabancı cisim interpozisyonu gerçekleştirmiştir. Sampson, 1949 da sefalon, Kuhns ve Potter, 1950 de naylon, Brown, 1958 de cildi interpozisyon materyali olarak kullanmıştır. Campbell, 1920 ve 1930 larda yumuşak doku olarak serbest fascia lata kullanmış, ankilozu olan dizlerde 3

kısmı başarı, artritik dizlerde ise kötü sonuçlar aldığını bildirmiştir. 18 Genelde gözlenen kötü sonuçlar nedeniyle ileriki yıllarda bu yöntemler terkedilmiştir. Smith-Peterson in kalça artroplastisinde vitalium cup kullanması ve kısmen başarılı olması üzerine 1940 yılında Campbell ve Boyd benzer bir tasarımı diz eklemine uygulamışlar, femoral kondillere geçirilen metalik kaptan oluşan hemiartroplastiyi tasarlamışlardır. Smith- Peterson un 1942 yılında kalça artroplastisindeki başarılı sonuçlarından sonra kendi tasarımı diz hemiartroplastisini kullanmış, fakat her iki çalışma da başarısız sonuçlar vermiştir. 18 Smith-Peterson protezine, 1950 yılında medüller sap eklenerek Massachusetts General Hospital (MGH) protezi geliştirilmiş ve kısmi başarı elde etmiştir. Macintosh, 1958 yılında dizin ağrılı varus ve valgus deformitelerinde tutulan tarafta tibiaya uygulanarak deformiteyi düzeltip ağrıyı gideren akrilik tibial plato ilaveli hemiartroplastiyi tanımlamıştır. 4 Bu dönemde Mc Keever ın geliştirdiği ve benzer şekilde tibial platoyu içeren bir protez romatoid artritli hastalarda geniş bir kullanım alanı bulmuştur. Ancak eklemi oluşturan yüzeylerden sadece birinin değiştirilmesi hem erken gevşemeyle sonuçlanmış, hem de değişmeyen yüzdeki dejenerasyona bağlı ağrının devam etmesine neden olmuştur. 6,32 Walldius, 1950 yılında her iki eklem yüzeyini de değiştiren menteşeli tip protezi geliştirmiştir. Daha sonraki yıllarda Shiers ve Guepar benzer çalışmalar yapmıştır. Bu tip protezler aşırı derecede eklem bozukluğu olan hastalarda kullanılmış ve takiplerinde, tespit yetersizliği ve hareket kısıtlılığı görülmüştür. Her iki metal yüzün ilişkisi sonucunda metalik aşınma parçacıkları (debris) ve enflamatuar tepkiler oluşmuş, komponentler erken gevşemiş ve hastalarda başarısız sonuçlar alınmasına neden olmuştur. 18 Bunlardan dolayı fizyolojik sınırlarda rotasyon elde edebilmeyi amaçlayan yarı-sınırlayıcı diye isimlendirilen menteşe tipi protezler geliştirilmiştir. Hospital for Special Surgery tarafından 1970 yılında arka çapraz bağı koruyan protezlerin ilk yapımı olan ve total kondiler protezlerin öncüsü olarak kabul görülen protez geliştirilmiştir. Kobalt-krom alaşımından femoral komponent ile tamamıyla polietilenden oluşan tibial ve patellar komponentlerin tümünün çimentolu tespitinin yapıldığı bu protez ile oldukça başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Arka çapraz bağı korumayan protezlerin ilk örneği ise yine aynı yıllarda Freeman-Swanson tarafından geliştirilmiştir. Tibial komponentin iki ayrı parçanın birleştirilmesinden oluştuğu bu tipte, ameliyat sırasında her iki çapraz bağ da kesilmektedir. 4 4

1971 yılında ise diz artroplastisinin modern çağı başlamıştır. Gunston, düşük sürtünmeli total kalça artroplastisi uygulamalarından elde edilen deneyimleri, Macintosh un tasarımına uygulayarak ilk çimentolu diz yüzey artroplastisi ni uygulamıştır. Minimal sınırlayıcı olarak da adlandırdığı bu tasarımda metal komponentleri kemik çimentosu kullanarak tespit etmeyi ve bunlar arasına yüksek yoğunluklu polietilen yerleştirerek daha az sürtünme elde etmeyi amaçlamıştır. Townley, 1972 yılında arka çapraz bağı koruyan bikondiler tipte protezi tasarlamıştır. Aynı yıllarda Coventry, dizin biyomekanik prensiplerinden yola çıkarak her iki çapraz bağın korunduğu geometrik protezi geliştirmiştir. Gunston un çalışmasını izleyen yıllarda normal dizin biyomekaniği hakkında daha kesin bilgiler elde edilmiş, bu bilgiler ışığında 2. jenerasyon total diz protezleri geliştirilmiştir (metal tabanlık kullanımı, titanyum alaşımlarının kullanımı gibi). Total diz protezinde modern çağa gelinmesini sağlayan Gunston ve Freeman-Swanson un cerrahi teknik ve protez tasarımı açısından büyük etkileri olmuştur. Bu araştırmacıların temel prensipleri şöyledir: 1. Çıkarılacak kemik miktarı gereğinde kurtarma operasyonuna izin verebilmesi açısından artrodezde alınan kemik miktarından fazla olmamalıdır. 2. Gevşeme komplikasyonunun en az olması için, komponentler arası sürtünme en aza indirilmeli, femoral ve tibial komponentler menteşeli tipte olduğu gibi doğrudan bağlantılı olmamalıdır. Dizin hiperekstensiyonunu engelleyici mekanizma ani değil yavaş yavaş olmalı ve protez, kemiğe iletilen kuvvetleri en geniş alana dağıtabilecek şekilde yerleştirilmelidir. 3. Aşınma parçacıkları en az düzeyde ve zararsız olmalıdır. 4. Uzun intramedüller sap kullanımı ve intramedüller çimentolamadan kaçınılarak enfeksiyon riski azaltılmalıdır. 5. Yine enfeksiyon riskini en aza indirebilmek için protez komponentlerinde çok az ölü boşluk bırakılmalıdır. 6. Hastanın günlük işlerini yapabilmesine olanak sağlayabilecek 90 fleksiyon ve en çok 5 hiperekstensiyon hareketini oluşturulabilmelidir. 7. Rotasyon serbestliği olmalıdır. 8. Her yöndeki aşırı hareketlere başta iç ve dış yan bağlar olmak üzere yumuşak dokular engel olmalıdır. 4 5

Insall ve arkadaşları 1970 li yıllarda birçok cerrah tarafından altın standart olarak kabul edilen kobalt-krom karışımından femoral komponent ve tümüyle polietilenden oluşan tibial ve patellar komponent içeren total kondiler protez tasarımını yapmıştır. Bu protezde; her komponent çimento ile tespit edilmiş ve çapraz bağlar korunmamışıtr. Freeman, 1972 yılında kısmen çimentosuz kullanılan I.C.L.H (Imperial Collage/London Hospital) tipi protezi geliştirmiştir. İlk örneği Insall Burstein tarafından geliştirilen arka çapraz bağı korumayan PCL substituting protezler 1978 yılında kullanıma girmiştir. Bu tip protezler ile arka çapraz bağı koruyan tip protezlerde gözlenen hareket kısıtlılığını gidermek, posterior stabilizasyonu arttırmak ve kayma hareketine izin vermek amaçlanmıştır. 18 1980 li yıllarda değişik arayışlar ortaya çıkmış, bunlardan en önemlisi çimentosuz total diz protezi ve press-fit protezlerin geliştirilmesi olmuştur. Total diz protezi tarihinde en önemli dönüm noktası Hungerford ve arkadaşları tarafından uygun kullanıldığında hatayı en aza indiren hassas enstrumentasyon sistemi nin geliştirilmesidir. Kobalt titanyum bazlı metal alaşımların ve bu metal alaşımların eklemleştiği ultramolekül ağırlıklı polietilen in (UHMWPE) kullanımı ile birlikte oluşan gelişmeler, dizin her üç komponentinin de değiştirildiği, modern protez üretimine ulaşılmasını sağlamıştır. Günümüze gelindiğinde artık total diz protezi için, total kalça protezleri kadar ömür biçilmeye başlanmış, tüm dünyada geniş uygulama alanı bulmuş ve yüksek başarı oranlarını yakalamıştır. 4,18 Ülkemizde bilinen ilk menteşeli total diz protez uygulamasını Prof. Dr. Orhan Aslanoğlu gerçekleştirmiştir. 1981 yılında Ege Üniversitesi nde romatoid artritli bir hastaya menteşe tipi total diz protezi uygulanmıştır. 5 2.2. Diz Eklemi Anatomisi Diz eklemi, vücuttaki sinoviyal eklemlerin en büyüğüdür. 1 Fleksiyon ve ekstensiyona izin veren menteşe tipi eklem olmasına rağmen, hareket yapılırken rotator eklem fonksiyonu gösterir. Eklem, femur ve tibia kondilleri ile patella arasında oluşur. Fibula bu ekleme katılmaz. Diz ekleminin konveks yüzü femur kondillerine, konkav yüzü tibianın üst ucuna aittir. Her iki femur kondillinin önünde ve arasındaki troklear 7, 8, 9 oluğa patella oturarak eklemin yapısına katılır. 6