Математичне моделювання протидії навантаженням на кручення різних варіантів остеосинтезу відламків гомілки при її переломі в нижній третині діафіза

Abstract

Актуальність. Надмірна вага пацієнта створює певні складності щодо перебігу захворювання, що викликані зростанням навантаження на біомеханічну конструкцію. Кістки гомілки зазнають значних навантажень на кручення. Такі навантаження є найбільш небезпечними, тому що являють собою складну комбінацію навантажень на згин, розтягнення й стискання. Мета: провести порівняльний аналіз напружено-деформованого стану моделей гомілки з переломом великогомілкової кістки в нижній третині діафіза під впливом навантаження на кручення при різних варіантах остеосинтезу і залежно від ваги пацієнта. Матеріали та методи. Моделювали перелом у нижній третині великогомілкової кістки і три види остеосинтезу за допомогою апарата зовнішньої фіксації (АЗФ), накісткової платини й інтрамедулярного стрижня. До тибіального плато великогомілкової кістки прикладали крутний момент величиною 7 і 12 Н·м. Результати. Інтрамедулярний стрижень забезпечує мінімальний рівень напружень у зоні перелому при навантаженні на кручення. Остеосинтез накістковою пластиною не забезпечує значних знижень напружень у жодній зоні великогомілкової кістки, виняток становлять фіксуючі гвинти, де напруження дорівнюють нулю. Що стосується величин напружень на елементах металевих конструкцій, то в цьому випадку накісткова пластина виглядає краще за інші конструкції. Апарат зовнішньої фіксації та інтрамедулярний стрижень забезпечують зменшення величин напружень у зоні перелому значно нижче від рівня показників для неушкодженої кістки. У дистальному відділі найнижчий рівень напружень визначається в моделі з остеосинтезом накістковою пластиною. У проксимальному відділі великогомілкової кістки напруження, що перевищують показники моделі з неушкодженою кісткою, виникають при використанні інтрамедулярного стрижня. Найменші напруження виникають у накістковій пластині. Те саме відбувається і навколо фіксуючих гвинтів і стрижнів при використанні накісткової пластини, де напруження визначаються на найнижчому рівні порівняно з іншими конструкціями. Висновки. Найвищі показники рівня напружень у зоні перелому визначено при використанні накісткової пластини, одночасно на металевій конструкції і фіксуючих гвинтах напруження визначаються на найнижчому рівні. Остеосинтез за допомогою АЗФ забезпечує досить низький рівень напружень у зоні перелому, але недоліком є високий рівень напружень у проксимальному відділі великогомілкової кістки. Найнижчі показники напружень у зоні перелому й проксимальному фрагменті великогомілкової кістки визначаються при використанні остеосинтезу інтрамедулярним стрижнем, але в дистальному відділі рівень напружень є найвищим серед усіх варіантів остеосинтезу. Отже, за критерієм величини напружень у зоні перелому при діафізарних переломах великогомілкової кістки в нижній третині найбільш ефективним виявляється остеосинтез за допомогою інтрамедулярного стрижня. Найменш ефективною є накісткова пластина.