Журнал «Травма» Том 23, №6, 2022

Актуальність. Первинне ендопротезування за наявності перелому кульшової западини потребує використання додаткових способів та засобів остеосинтезу для стабільного встановлення ацетабулярного компонента. Вибір компонентів ендопротеза та поєднання їх із засобами стабілізації кісткових фрагментів повинні здійснюватися з урахуванням науково обґрунтованих теоретичних засад. Мета дослідження: дослідити зміни величин напружень у моделі кульшового суглоба при його ендопротезуванні в умовах наявності перелому кульшової западини типу 62-B1.3 за класифікацією АO/ASIF з використанням сучасних варіантів остеосинтезу кісток таза. Матеріали та методи. Розроблена скінченно-елементна модель тазового пояса людини зі стегновими кістками з поперечним переломом кульшової западини типу 62-B1.3 за класифікацією
АO/ASIF. Моделювали 4 варіанти ендопротезування лівого кульшового суглоба: варіант 1 — ендопротезування без наявності перелому (контроль); варіант 2 — ендопротезування без засобів остеосинтезу уламків; варіант 3 — ендопротезування з фіксацією фрагмента задньої стінки кульшової западини двома гвинтами; варіант 4 — ендопротезування з фіксацією фрагмента задньої стінки кульшової западини двома гвинтами та накістковою пластиною. Результати. Остеосинтез фрагмента двома гвинтами дозволяє знизити рівень напружень на верхньому краю кульшової западини до рівня моделі з ендопротезуванням неушкодженої кульшової западини — 31,3 та 27,5 МПа на передній і задній частині відповідно. Напруження в середині медіальної стінки кульшової западини мають незначну тенденцію до зниження: 18,4 МПа — в середині, 4,5 та 4,8 МПа — вздовж ліній поперечного перелому та заднього краю відповідно. На кістковому фрагменті кульшової западини напруження знижуються до 1,9 МПа. Навколо гвинтів, що фіксують чашку ендопротеза, спостерігається значне зниження рівня напружень до 2,5 МПа навколо заднього гвинта та незначне зниження до 7,1 МПа навколо переднього, але на самих гвинтах рівень напружень падає практично вдвічі — до 35,6 МПа. Максимальний рівень напружень 209,0 МПа визначається на гвинтах, що фіксують фрагмент заднього краю. Використання накісткової пластини веде до зниження у її задній частині до 23,5 МПа та підвищення у передній до 35,3 МПа. У середній частині кульшової западини напруження знижується незначно та визначається на рівні 17,5 МПа. Вздовж ліній перелому зміни ще менш значні: 4,8 МПа вздовж лінії поперечного перелому западини та 4,3 МПа вздовж лінії перелому заднього краю. На рівень напружень на самому фрагменті наявність накісткової пластини не впливає. На гвинтах напруження зростають до 43,9 МПа. На гвинтах, що фіксують кістковий фрагмент, напруження визначаються на рівні 213,7 МПа, а на гвинтах, які фіксують накісткову пластину, — 41,6 МПа. ­Висновки. Наявність перелому кульшової западини призводить до підвищення рівня напружень практично в усіх контрольних точках моделі, за винятком кісткового фрагмента, порівняно з моделлю ендопротезування при неушкодженій кульшовій западині. Використання засобів остеосинтезу дозволяє знизити рівень напружень у кісткових елементах моделі, а також на гвинтах, які фіксують чашку ендопротеза. Гвинти, що фіксують кістковий фрагмент, зазнають найбільших напружень — вище ніж 200 МПа. Додатковий остеосинтез накістковою пластиною не має впливу на рівень напружень на цих гвинтах.

Background. Primary arthroplasty in the presence of an acetabular fracture requires the use of additional methods and means of osteosynthesis for stable installation of the acetabular component. The selection of endoprosthesis components and their combination with means for stabilization of bone fragments should be carried out on the basis of scientifically justified theoretical principles. Goal: to investigate the changes in stress values in the hip joint model during its arthroplasty for 62-B1.3 acetabular fracture according to the AO/ASIF classification using modern options for osteosynthesis of pelvic bones. Materials and me­thods. A finite-element model of a human pelvic girdle with femurs in a transverse acetabuluar fracture AO/ASIF type 62-B1.3 was developed. Four types of arthroplasties of the left hip joint were modeled: type 1 — without a fracture (controls); type 2 — without means for osteosynthesis of fragments; type 3 — with fixation of a fragment of the posterior acetabular wall using two screws; type 4 — with fixation of a fragment of the posterior acetabular wall using two screws and a bone plate. Results. Osteosynthesis of a fragment with two screws allows reducing the stress level on the upper edge of the acetabulum to that in the model of arthroplasty for the intact acetabulum — 31.3 and 27.5 MPa on the anterior and posterior parts, respectively. The stresses in the middle of the medial acetabular wall have a slight tendency to decrease: 18.4 MPa in the middle, 4.5 and 4.8 MPa — along the lines of the transverse fracture and the posterior edge, respectively. On the bone fragment of the acetabulum, the stresses decrease to 1.9 MPa. Around the screws fixing the endoprosthesis cup, there is a significant decrease in the stress level to 2.5 MPa around the back screw, and a slight decrease to 7.1 MPa around the front screw, but on the screws themselves, the stress level drops practically by half — to 35.6 MPa. The maximum stress level of 209.0 MPa is determined on the screws fixing the fragment of the posterior edge. The use of a bone plate leads to a decrease in its posterior part to 23.5 MPa and an increase in the anterior part to 35.3 MPa. In the middle part of the acetabulum, the stress level decreases slightly, and is determined at the level of 17.5 MPa. Along the fracture lines, the changes are even less significant: 4.8 MPa along the line of the transverse fracture of the socket and 4.3 MPa — along the line of the posterior edge fracture. The presence of a bone plate does not affect the stress level on the fragment itself. The stresses on the screws increase to 43.9 MPa. On the screws that fix the bone fragment, the stress is determined at the level of 213.7 MPa, and on the screws that fix a bone plate — 41.6 MPa. Conclusions. The presence of an acetabuluar fracture leads to an increase in the stress level in almost all control points of the model, except for the bone fragment, as compared to the arthroplasty model with an intact acetabulum. The use of osteosynthesis means allows reducing the stress level in the bone elements of the model, as well as on the screws that fix the cup of the endoprosthesis. The screws that fix the bone fragment will experience the greatest stresses, above 200 MPa. Additional osteosynthesis with a bone plate has no effect on the stress level in these screws.

кульшова западина; перелом; ендопротезування; остеосинтез

acetabulum; fracture; arthroplasty; osteosynthesis