A gerincsebészetben alapvető műtéti megoldás a fájdalomforrásul szolgáló szegmentum teljes
elmerevítése a két szomszédos csigolya fúziója útján. A fúziós technika célja a csontos átépülés
létrejötte a két szomszédos csigolya között, legtöbbször csavaros merevítéssel. A műtét a csigolyák
teherbíró-képességének a meglétére épül, és ha a csigolyák csontritkulásosak, akkor a távtartók
elhelyezése is gondot jelent. Egy új módszer, az ún. osteoplastica lényege, hogy a csontritkulásos
gerincet stabilizáló fúziós műtéteknél alkalmazott fém távtartó helyett csontcementből alakítanak ki
távtartót az eltávolított porckorong helyének egy részén, míg a másik részére kerül az
összecsontosodást célzó csontzúzalék. A a cement gyors szilárdulásakor kialakuló távtartó idom
nagyobb felületen és pontosabban fekszik fel a csigolyák csontritkulás miatt szabálytalan alakúvá
deformálódott véglemezeire, mint a fém távtartók, csökkentve ezzel a hagyományos távtartóknál a
csontritkulásos környezetben észlelt aránytalan feszültségeloszlást és besüllyedést. Az itt fellépő
mechanikai változások numerikus vizsgálatára azonban még nem került sor. Az új rögzítésnél
létrejövő mechanikai kapcsolat numerikus szilárdságtani vizsgálata képezi kutatásunk egyik célját.
A csontritkulás miatt megroppant csigolyák hagyományos megerősítési módja a csigolyák
cementtel történő beinjektálása. Ennek káros mellékhatása, hogy a nyomás következtében a cement a
környező szövetekbe is behatol. Az utóbbi időben több új cementezési technikát fejlesztettek ki, ezek
közül két új módszer vizsgálatát tervezzük.Az egyik módszernél a megroppant csigolyába egy ballont
helyeznek, azt felfújják, ezáltal egy gömb-alakú üreg keletkezik a csigolya szivacsos állományában,
majd a ballont kihúzzák, és az üregbe a cementet benyomják. Ennek során a cement a számára
előkészített üregben marad, nem terjed szét a környező szövetekben. A másik módszer lényege, hogy
elektromos hőenergiával viszkózussá teszik a bekevert cementpépet, és ezt nyomják be a megroppant
csigolyatestbe. A viszkózus cement nem tud szétterjedni a környező szövetekben, így a nem kívánt
károsító mellékhatások itt sem jelentkeznek. Az új technikával cementezett csigolyák teherbírás-
vizsgálata képezi a kutatás másik célját.
Mindkét vizsgálat a végeselem-módszerrel történik, ANSYS programrendszerrel. Elkészítjük
a hagyományosan és a csigolyaközi cementezéssel rögzített szegmentum végeselem-modelljeit. A
különböző térkitöltési módszerek, arányok és mechanikai tulajdonságú cementfajták távtartó
környezetében kialakuló feszültségeloszlására gyakorolt hatását vizsgáljuk numerikus szimulációval
különféle terhelési esetekre. A csigolya-cementezési technikák numerikus vizsgálatát ugyancsak
végeselem-módszerrel végezzük. CT-felvételek alapján végeselemes csigolya-modellt készítünk a
hagyományos és az új cementezési technikákra. Ezután elvégezzük a terhelési folyamatok numerikus
szimulációját folyamatos és ciklikus teherre. A különböző cementezési technikák hatékonyságának
kísérletekkel való összehasonlítását is tervezzük.