Ефективність протидії навантаженням на кручення різних варіантів остеосинтезу відламків гомілки (за результатами математичного моделювання)

Abstract

Recently, there has been a trend towards high statistical indicators of the number of bone fractures of the lower limbs(47.3%), of which diaphyseal fractures of the lower leg bones make up 45‒56 %. Objective. Conduct a comparative analysisof the stress-strain state of leg models with a fracture of the tibia under the torsional loading combined with various optionsof osteosynthesis and depending on the patient's weight. Methods. A fracture was modeled in the middle third of the diaphysisof the tibia and three types of osteosynthesis — with the help of an external apparatus fixation (EAF), periosteal plate andintramedullary rod Bones were attached to the tibial plateau torque of 7 Nm and 12 Nm. Results. It was determined thatthe changes in stress levels in bone tissue depend linearly on the patient's weight. Under simulation conditions stabilizationof the fracture with the help of EAF and intramedullary stress rod in the fracture area were found significantly lowerthan the level of indicators of intact bone. In this same zone in the model with a bony plate, the value stress levels were lowerthan the intact model bone, but with an increase in the patient's weight to 120 kg, these indicators almost leveled off. The highest stress level was recorded in the distal part of the tibia in the model with intramedullary rod osteosynthesis, and inthe proximal one, the stresses that exceeded the parameters of the model with intact bone were determined under the conditions use of EAF. The largest in metal structures stress is detected in the periosteal plate. Conclusions. The highest stresses in the fracture zone (5.8‒9.9 MPa) and on the metal structure (360.0‒617.0 MPa) was recorded in a model with a bone plate. In the model with EAF in the zone of the fracture, the stresses were at the level of 0.1‒0.2 MPa, in the proximal part of the tibia — 6.3‒10.8 MPa, in the model with an intramedullary rod — 0.1‒0.2 MPa and 0.5‒0.9 MPa, respectively. In the distal partof the stress in the last model remained high — 11.7‒20.1 MPa.

Останнім часом спостерігається тенденція до високих статистичних показників кількості переломів кісток ниж-ніх кінцівок (47,3 %), із яких діафізарні переломи кісток гомілки становлять 45‒56 %. Мета. Провести порівняльнийаналіз напружено-деформованого стану моделей гомілки з переломом великогомілкової кістки під впливом наванта-ження на кручення за різних варіантів остеосинтезу та залежно від ваги пацієнта. Методи. Моделювали перелому середній третині діафіза великогомілкової кістки та три види остеосинтезу — за допомогою апарата зовнішньоїфіксації (АЗФ), накісткової пластини й інтрамедулярного стрижня. До великогомілкового плато кістки прикладаликрутний момент величиною 7 Нм та 12 Нм. Результати. Визначено, що зміни величин напружень у кістковій ткани-ні лінійно залежать від ваги пацієнта. За умов моделювання стабілізації перелому за допомогою АЗФ та інтрамедуляр-ного стрижня напруження в ділянці перелому виявилися значно нижчими за рівень показників неушкодженої кістки.У цій самій зоні в моделі з накістковою пластиною значення рівня напружень були меншими за модель із неушкодженою кісткою, але зі збільшенням ваги пацієнта до 120 кг ці показники майже вирівнялися. У дистальному відділі велико-гомілкової кістки найвищий рівень напружень зафіксовано в моделі з остеосинтезом інтрамедулярним стрижнем, а в проксимальному — напруження, які перевищили показники моделі з неушкодженою кісткою, визначено за умов використання АЗФ. У металевих конструкціях найбільші напруження виявлено в накістковій пластині. Висновки.Найбільші напруження в зоні перелому (5,8‒9,9 МПа) та на металевій конструкції (360,0‒617,0 МПа) зафіксованов моделі з накістковою пластиною. У моделі з АЗФ у зоні перелому напруження були на рівні 0,1‒0,2 МПа, у прокси-мальному відділі великогомілкової кістки — 6,3‒10,8 МПа, у моделі з інтрамедулярним стрижнем — 0,1‒0,2 МПа та0,5‒0,9 МПа відповідно. У дистальному відділі напруження в останній моделі залишилися високими — 11,7‒20,1 МПа.