Напружено-деформований стан моделей вертлюгових переломів стегнової кістки типу 2 за Евансом після ендопротезування

Abstract

A proximal femoral fracture in elderly and senile age is complex medical and social problem. Author’s method of treatment includes cemented bipolar hemiarthroplasty with augmentation, K-wires and/or sterclage fixation. Frequent complication of intramedullary nailing is femoral head damage (cut-off, cut-out), so-there is need to make hip arthroplasty. Author’s device allows to change intramedullary nailing to arthroplasty without changing of femoral stem and with the same instruments.Objective: to work out the mathematic model of throchanteric fractures according to Evans classification and to study the main areas of stresses in the proximal femoral part at arthroplasy and additional K-wires fixation.Methods: mathematic femur models with throhanteric fractures of different types by Evans were worked out. Fractures type 2 were fixed with standard and modular endoprothesis. We studied stress-strain condition under the vertical compressive loading.Results: at arthroplasty the highest level of stresses were observed in the upper (100,8 МPа) and lower (90,9 МPа) parts of endoprothesis neck, but bone stresses were low (2,2–10,7 МPа). Application of modular system the maximum stresses (92,4 МPа) were appeared on the lateral side of the femur around the distal end of the loading rod, on the lower part of femoral neck (71,8 МPа) and in the fracture area (71,3 МPа).Conclusions: modular system allows decreasing of stresses significantly in all control points of bone elements. Areas of high tensions appear in the place of junction of loading rod with intramedullar. They exceed indicators of model with endoprothesis.

Переломы проксимального отдела бедренной кости (ПОБК) у людей пожилого и старческого возраста — это сложная медико-социальная проблема. Авторский метод их лечения включает цементную биполярную гемиартропластику с аугментацией, фиксацией спицами и/или серкляжем у пожилых пациентов. Частым осложнением интрамедуллярного остеосинтеза переломов ПОБК является разрушение ее головки (cut-off, cut-out), соответственно, возникает необходимость в эндопротезировании (ЭП). Наша конструкция позволяет в рамках одной системы инструментов, без замены бедренного компонента, перейти от интрамедуллярного остеосинтеза к ЭП.Цель: разработать математическую модель вертельных переломов бедренной кости по классификации Эванса и с ее помощью изучить основные зоны напряжений в ПОБК при ЭП с дополнительной фиксацией отломков спицами.Методы: разработаны математические модели бедренной кости с вертельными переломами разных типов по классификации Эванса. Переломы 2 типа фиксировали с помощью стандартного и модульного эндопротеза предложенной конструкции. Исследовали напряженно-деформированное состояние под воздействием вертикальной сжимающей нагрузки.Результаты: при ЭП наиболее высокий уровень напряжений наблюдали в верхней (100,8 МПа) и нижней (90,9 МПа) частях шейки эндопротеза, а напряжения на костной ткани были низкими (2,2–10,7 МПа). При использовании модульной системы максимальные напряжения (92,4 МПа) выявлены на латеральной поверхности бедренной кости вокруг дистального конца несущего стержня, на нижней поверхности шейки (71,8 МПа) и в зоне перелома (71,3 МПа).Выводы: модульная система позволяет значительно снизить напряжения практически во всех контрольных точках костных элементов моделей. В элементах металлических конструкций в узле соединения несущего стержня с интрамедуллярным возникают зоны повышенных напряжений, превышающих показатели модели с эндопротезом.

Переломи проксимального відділу стегнової кістки (ПВСК) у людей похилого та старечого віку — це складна медико-соціальна проблема. Авторський метод їхнього лікування включає цементну біполярну геміартропластику з аугментацією, фіксацією спицями та / або серкляжем у літніх пацієнтів. Найчастішим ускладненням інтрамедулярного остеосинтезу переломів ПВСК є руйнування її головки (cut-off, cut-out), відповідно, виникає необхідність ендопротезування (ЕП). Наша конструкція дає змогу в межах однієї системи інструментів, без заміни стегнового компонента, перейти від інтрамедулярного остеосинтезу до ЕП.Мета: розробити математичну модель вертлюгових переломів стегнової кістки за класифікацією Еванса і зі її допомоги вивчити основні зони напружень у ПВСК за умов ЕП з додатковою фіксацією відламків спицями.Методи: розроблені математичні моделі стегнової кістки з вертлюговими переломами різних типів за класифікацією Еванса. Переломи 2 типу фіксували за допомогою стандартного та модульного ендопротеза запропонованої конструкції. Досліджували напружено-деформований стан під впливом вертикального стискального навантаження.Результати: за умов ЕП найвищий рівень напруження спостерігали у верхній (100,8 МПа) і нижній (90,9 МПа) частинах шийки ендопротеза, а напруження в кістковій тканині були низькими (2,2–10,7 МПа). У разі застосування модульної системи максимальні напруження (92,4 МПа) виявлені на латеральній поверхні стегнової кістки навколо дистального кінця носійного стрижня, на нижній поверхні шийки (71,8 МПа) і в зоні перелому (71,3 МПа).Висновки: модульна система дає змогу значно знизити напруження практично у всіх контрольних точках кісткових елементів моделей. В елементах металевих конструкцій у вузлі з’єднання носійного стрижня з інтрамедулярним виникають зони підвищених напружень, які перевищують показники моделі з ендопротезом.