Напружено-деформований стан моделі плоско-вальгусної деформації стопи за умов використання імплантатів для піднадп’яткового артроризу

Abstract

The flat-valgus foot deformity is one of the most common pathologies of the bone-joints system. flat-valgus foot deformity leads to the development of hallux valgus, excessive torsion of the crus, valgus deformation at the ankle and knee joints.Objective: to analyze the stress-strain state of the foot elements in the case of the results of experimental lumbar posterior-lateral fusion with platelet rich fibrin and after its correction with screws for subtalar arthroris.Methods: a biomechanical (mathematical) study was made with the finite element method on the foot model in normal and with The results of experimental lumbar posterior-lateral fusion with platelet rich fibrin. We performed subtalar arthroris with corrective screws, implanted into the calcaneus or talus bones.Results: in case of the results of experimental lumbar posterior-lateral fusion with platelet rich fibrin increases the level of stress in all the elements of its bone model, especially on the supporting surfaces of the calcaneus and the surfaces of subtalar joint. At screws fixation there are two areas of high stresses (in the contact of the bone elements of the model with screws) with absolute values exceeding the parameters of the model with the results of experimental lumbar posterior-lateral fusion with platelet rich fibrin. Strain distribution was almost equal in cases of screw implantation in the calcaneus or talus bones. The highest stresses in the talus (12.5 MPa) were lower in the model with screws implanted into the calcaneus (11.1 МПа), so this option can be considered to be better.Conclusions: usage of screw for subtalar arthrorisis allows to reduce stresses compared to the model with implants for arthroeresis, with the exception of contact points of bone with screws.Плоско-вальгусная деформация стопы (ПВДС) является одной из наиболее распространенных патологий опорно-двигательной системы. ПВДС приводит к развитию hallux valgus, избыточной торсии голени, вальгусной деформации на уровне голеностопного и коленного суставов.Цель: проанализировать напряженно-деформированное состояние элементов стопы в случае ПВДС и после ее коррекции с использованием винтов для подтаранного артрориза.Методы: проведено биомеханическое (математическое) исследование с использованием метода конечных элементов на модели стопы в норме и с ПВДС. Воспроизводили подтаранный артрориз с корригирующими винтами, установленными в пяточную или таранную кости.Результаты: при ПВДС увеличивается уровень напряжений во всех элементах ее костной системы, особенно на опорной поверхности пяточной кости и поверхностях подтаранного сустава. При использовании винтов возникают две зоны повышенных напряжений (в местах контакта костных элементов модели с корректирующими винтами) с абсолютными значениями, превышающими показатели модели с ПВДС. Случаи установления винтов в пяточную или таранную кость по распределению напряжений почти идентичны. Максимальное напряжение в таранной кости (12,5 МПа) несколько ниже в модели с винтом, установленным в пяточную кость (11,1 МПа), поэтому можно считать этот вариант лучшим.Выводы: использование винтов для подтаранного артрориза позволяет уменьшить напряжения по сравнению с моделью с имплантатами для артроереза, за исключением точек контакта винтов с костной тканью.Плоско-вальгусна деформація стопи (ПВДС) є однією з найпоширеніших патологій опорно-рухової системи. ПВДС призводить до розвитку hallux valgus, надлишкової торсії гомілки, вальгусної деформації на рівні надп’ятково-гомілкового та колінного суглобів.Мета: проаналізувати напружено-деформований стан елементів стопи в разі ПВДС і після її корекції з використанням гвинтів для піднадп’яткового артроризу.Методи: проведено біомеханічне (математичне) дослідження з використанням методу скінчених елементів на моделі стопи в нормі та з ПВДС. Відтворювали піднадп’ятковий артрориз із коригувальними гвинтами, встановленими в п’яткову або надп’яткову кістки.Результати: за умов ПВДС збільшується рівень напруження в усіх елементах її кісткової системи, особливо на опорній поверхні п’яткової кістки та поверхнях піднадп’яткового суглоба. У разі використання гвинтів виникають дві зони підвищених напружень (у місцях контакту кісткових елементів моделі з коригувальними гвинтами) з абсолютними значеннями, які перевищують показники моделі з ПВДС. Випадки встановлення гвинтів у п’яткову або надп’яткову кістки за розподілом напружень майже ідентичні. Максимальне напруження в надп’ятковій кістці (12,5 МПа) є трохи нижчим у моделі з гвинтом, встановленим в п’яткову кістку (11,1 МПа), тому можна вважати цей варіант найкращим.Висновки: використання гвинтів для піднадп’яткового артрориуа дає змогу зменшити напруження порівняно з моделлю з імплантатами для артроерезу, за винятком точок контакту гвинтів із кістковою тканиною.