Журнал «Травма» Том 23, №5, 2022

Вступ. Нестабільність компонентів ендопротеза є одним із основних ускладнень, чому сприяє прогресуючий остеопороз, в основному у жінок похилого віку. Для профілактики подібних ускладнень нами розроблено методику превентивного зміцнення зони опилу великогомілкової кістки за рахунок використання двох кортикальних металевих гвинтів. Мета. Провести аналіз математичного моделювання напружено-деформованого стану моделей нижньої кінцівки за різних умов монокондилярного ендопротезування колінного суглоба. Змоделювати варіанти зміцнення остеопоротичної кісткової тканини під компонентом тибіального ендопротеза. Матеріали та методи. Було розроблено модель нижньої кінцівки з монокондилярним ендопротезом з медіального боку колінного суглоба. Вивчали напружено-деформований стан моделі за нормальної щільності кісткової тканини та в умовах остеопорозу. Моделювали варіанти зміцнення остеопоротичної кісткової тканини під опорною платформою ендопротеза, для чого під нею у великогомілковій кістці проводили два армуючі гвинти у двох варіантах: у фронтальній площині та сагітальній площині. Результати. Аналіз результатів проведеного математичного моделювання напружено-деформованого стану моделей нижньої кінцівки за різних умов монокондилярного ендопротезування колінного суглоба дозволяє говорити про те, що наявність остеопорозу кісткової тканини значно погіршує ситуацію як з розподілом напружень в елементах моделі, так і з величинами їх відносних деформацій. Особливо це позначається на великогомілковому компоненті моделі. Проведення армуючих гвинтів у великогомілкову кістку під платформу ендопротеза дозволяє поліпшити ситуацію, але тільки у разі їх проведення в сагітальній площині. Висновки. Наявність остеопорозу призводить до збільшення величин напружень у кістковій тканині, яка контактує з елементами ендопротеза, а також до збільшення величин відносних деформацій як у кістковій тканині, так і в елементах ендопротеза. Проведення армуючих гвинтів у сагітальній площині дозволяє знизити рівень напружень у великогомілковій кістці, а також зменшити величини відносних деформацій у ній. Проведення гвинтів у фронтальній площині не справляє значного впливу на зміни напружено-деформованого стану моделі.

Background. The instability of the endoprosthesis components is one of the main complications, which is facilitated by progressive osteoporosis, mainly in elderly women. To prevent such complications, we have developed a method of preventive streng-thening of the tibial sawdust area by using two cortical metal screws. Objective: to analyze the mathematical modeling of the stress-strain state of the models of the lower limb under various conditions of unicondylar knee arthroplasty; to model variants of strengthening osteoporotic bone tissue under the tibial component of the endoprosthesis. Materials and methods. A model of the lower limb was developed with a unicondylar endoprosthesis on the medial side of the knee joint. The stress-strain state of the model was studied with normal bone tissue density and in osteoporosis. Variants of strengthening the osteoporotic bone tissue were simulated under the supporting platform of the endoprosthesis for which two reinforcing screws were placed under it in the tibia in two versions: in the frontal and in the sagittal plane. Results. Analysis of the results of mathematical mo-
deling of the stress-strain state of the lower limb models under various conditions of unicondylar knee arthroplasty suggests that the presence of osteoporosis significantly worsens the situation, both with the distribution of stresses in the elements of the model and with the values of their relative deformations. This is especially true for the tibial component of the model. The insertion of reinforcing screws into the tibia under the endoprosthesis platform improves the situation, but only if they are inserted in the sagittal plane. Conclusions. The presence of osteoporosis leads to an increase in the stressvalues in the bone tissue, which contacts with the endoprosthesis elements, as well as to an increase in the values of relative deformations, both in the bone tissue and in the endoprosthesis elements. Insertion of reinforcing screws in the sagittal plane can reduce the level of stress in the tibia, and to reduce relative deformations in it. Placement of screws in the frontal plane has no significant effect on changes in the stress-strain state of the model.

колінний суглоб; математичне моделювання; остеоартроз; остеопороз; монокондилярне ендопротезування; ускладнення; нестабільність ендопротеза

knee joint; mathematical modeling; osteoarthritis; osteoporosis; unicondylar arthroplasty; complications; endoprosthesis instability