Біомеханічне обґрунтування вибору хірургічної тактики лікування порушень консолідації переломів дистального відділу стегнової кістки

Abstract

Objective: to study stress-strain distribution in osteosynthesis model with non-union of distal femoral fracture and to define the most effective ways of injury fixation. Methods: finite ele­ment model of distal femur with different length are created, which is determined by distance (3 and 10 cm) from the top edge to the fracture line of lateral condyle. To fix the fracture used: blocked intramedullary rod, LCP-plate and 95° bladed plate. The area of contact between the fragments was 50 %. To load the appropriate models applied in the natural two-limb standing and flexion of knee joint with rotatory displacement. Results: it is revealed that for all model rotary load is critical in terms of stress in bone tissue, locking elements and structures in general and displacement of fragments of bones. In a case of fracture localization in the epiphyseal part of the femur, safer fixation of short distal fragment provides LCP-plate, so it should be used in such cases. Given the non-union location in the distal diaphy­ses of the femur bone stress are smallest and largest system sta­bility «bone – fixation device» to load strains provides model with blocked intramedullar nail. Therefore, for fixation of frac­ture consolidation problems in the distal femur blocked nail is recommend. Conclusions:the obtained results allow to jus­tify the method of surgical treatment of patients with impaired consolidation of the distal femur fracture, ie. to select fixation device depending on the injury level and the length of distal fragment.Цель: на основе изучения напряженно-деформированного состояния модели остеосинтеза в условиях несросшегося перелома бедренной кости с локализацией зоны несращения в дистальном отделе определить наиболее эффективные способы фиксации таких повреждений. Методы: построены конечно-элементные модели бедренной кости с разной длиной дистального фрагмента, которую определяли по расстоянию (3 и 10 см) от верхнего края наружного мыщелка до линии перелома. Для фиксации перелома использовали: блокирующийся интрамедуллярный стержень, LCP-пластину и 95° клинковую пластину. Площадь контакта между фрагментами составила 50 %. К моделям прикладывали нагрузку, соответствующую природной при двухопорном стоянии и сгибании в коленном суставе, а также ротационную.Результаты: установлено, что для всех вариантов моделей ротационная нагрузка является критической по показателям напряжения костной ткани, фиксирующих элементов и конструкции в целом, а также перемещения фрагментов костей. В случае локализации перелома в эпифизарной области бедренной кости надежную фиксацию короткого дистального фрагмента обеспечивает LCP-пластина, поэтому ее целесообразно использовать в таких случаях. В условиях локализации зоны несращения в дистальном диафизарном участке бедренной кости наименьшее напряжение костной ткани и наибольшая устойчивость системы «кость – фиксатор» к деформациям при нагрузке выявлены в модели с блокирующимся интрамедуллярным стержнем. Поэтому для фиксации отломков в случае нарушений их консолидации в дистальном диафизарном отделе бедренной кости рекомендуем использовать блокирующийся стержень. Выводы: полученные результаты позволяют обосновать способ хирургического лечения пациентов с нарушением консолидации после переломов дистального отдела бедренной кости, т. е. выбрать металлофиксатор в зависимости от высоты повреждения и длины дистального фрагмента.Мета: на підставі вивчення напружено-деформованого стану моделі остеосинтезу за умов перелому стегнової кістки, який не зрісся, із локалізацією зони незрощення в дистальному відділі визначити найефективніші способи фіксації таких ушкоджень. Методи: побудовано кінцево-елементні моделі стегнової кістки з різною довжиною дистального фрагмента, що визначали за відстанню (3 та 10 см) від верхнього краю зовнішнього виростка до лінії перелому. Для фіксації перелому використовували: блокований інтрамедулярний стрижень, LCP-пластину і 95° клинкову пластину. Площа контакту між фрагментами становила 50 %. До моделей прикладали навантаження, відповідне природному під час двохопорного стояння та згинання в колінному суглобі, а також ротаційне. Результати: встановлено, що для всіх варіантів моделей ротаційне навантаження є критичним за показниками напруження кісткової тканини, фіксувальних елементів та конструкції загалом, а також переміщення фрагментів кісток. У разі локалізації перелому в епіфізарній ділянці стегнової кістки надійнішу фіксацію короткого дистального фрагмента забезпечує LCP-пластина, тому її доцільно використовувати в таких випадках. За умов локалізації зони незрощення в дистальній діафізарній ділянці стегнової кістки найменше напруження кісткової тканини й найбільшу стійкість системи «кістка – фіксатор» до деформацій під час навантаження виявлено в моделі з блокованим інтрамедулярним стрижнем. Тому для фіксації відламків у разі порушень їхньої консолідації в дистальному діафізарному відділі стегнової кістки рекомендуємо використовувати блокований стрижень. Висновки: отримані результати дають змогу обґрунтувати спосіб хірургічного лікування пацієнтів із порушенням консолідації в разі переломів дистального відділу стегнової кістки, тобто обрати металофіксатор залежно від висоти ушкодження та довжини дистального фрагмента.