Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



Травма та її наслідки
Зала синя Зала жовта

Травма та її наслідки
Зала синя Зала жовта

Журнал "Травма" Том 24, №4, 2023

Повернутися до номеру

Дослідження напружено-деформованого стану моделей різних варіантів остеосинтезу кісток гомілки з діафізарними переломами в середній третині у дітей з недосконалим остеогенезом та незавершеним ростом Частина 1. Стискання

Автори: Корж М.О., Хмизов С.О., Кацалап Є.С., Карпінський М.Ю., Яресько О.В.
ДУ «Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

Рубрики: Травмотологія та ортопедія

Розділи: Клінічні дослідження

Версія для друку


Резюме

Актуальність. Недосконалий остеогенез супроводжується множинними переломами кісток скелета, розвитком прогресуючих деформацій довгих кісток кінцівок і, як наслідок, неможливістю стояння та ходьби. Найперспективнішим засобом стабілізації фрагментів кісток при цьому на сьогодні є інтрамедулярні фіксатори різних конструкцій. Встановлення внутрішніх фіксаторів без можливості їх подовження під час росту скелета призводить до збільшення частоти повторних хірургічних втручань, обумовлених необхідністю їхньої заміни. Мета: дослідити напружено-деформований стан моделей гомілки під впливом стискаючого навантаження в умовах перелому обох кісток у середній третині та їх остеосинтезу з використанням інтрамедулярних стрижнів різних конструкцій у дітей з недосконалим остеогенезом і незавершеним ростом. Матеріали та методи. Виконане математичне моделювання варіантів остеосинтезу кісток гомілки з переломом у середній третині у дітей з недосконалим остеогенезом у двох варіантах: 1 — стрижень без ротаційної стабільності; 2 — стрижень з ротаційною стабільністю конструкції. При проведенні досліджень вивчали напружено-деформований стан моделі під впливом вертикального стискаючого навантаження. Результати. При навантаженнях на стиск використання стрижня з ротаційною стабільністю не веде до будь-яких значних змін напружено-деформованого стану моделі порівняно з остеосинтезом великогомілкової кістки ротаційно нестабільним стрижнем. Це можна пояснити тим, що до спротиву навантаженням, які діють вздовж поздовжньої осі стрижнів, обидва стрижні є нестабільними, тому всі навантаження несуть кісткові структури. Це є платою за можливість «зростання». Наявність ротаційної стабільності інтрамедулярного стрижня не справляє значного впливу на розподіл напружень у моделях при навантаженні на стиск. Але слід відмітити, що при використанні ротаційно стабільного стрижня напруження в дистальному фрагменті великогомілкової кістки трохи знижуються, і що особливо важливо, у зоні перелому. Таким чином, «ростучий» інтрамедулярний стрижень з блокованим ротаційним рухом створює більш сприятливі умови для зрощення переломів кісток гомілки в її середній третині, що має велике значення при лікуванні дітей з недосконалим остеогенезом. Висновки. Під впливом стискаючих навантажень наявність ротаційної стабільності інтрамедулярного стрижня не надає значних переваг з точки зору розподілу напружень у моделі гомілки з переломом кісток у середній третині. Проте за наявності рухомої опори на дистальному кінці великогомілкової кістки, навіть при вертикальному стискаючому навантаженні, між фрагментами кістки може виникати невеликий крутний момент, який повинен блокувати стрижень з блокованим ротаційним рухом. Це є причиною зниження величини напружень саме в дистальному фрагменті великогомілкової кістки.

Background. Osteogenesis imperfecta is accompanied by multiple fractures of skeletal bones, the development of progressive deformations of the long bones of the limbs and, as a result, the inability to stand and walk. At present, the most promising means for stabilizing bone fragments are intramedullary fixators of various designs. Installation of internal fixators without the possibility of their lengthening during the skeletal growth leads to an increase in the frequency of repeated surgical interventions due to the need for their replacement. The purpose was to investigate the stress-strain state of the lower leg models under the influence of compressive load in conditions of fracture of both bones in the middle third and their osteosynthesis using intramedullary rods of various designs in children with osteogenesis imperfecta and incomplete growth. Materials and methods. A mathematical modeling of osteosynthesis of tibial bones with a fracture in the middle third in children with osteogenesis imperfecta was performed in two options: 1 — using a rod without rotational stability; 2 — a rod with rotational stability of the structure. During the research, the stress-strain state of the model was studied under the influence of vertical compressive load. Results. Under compressive loads, the use of a rod with rotational stability does not lead to any significant changes in the stress-strain state of the model compared to tibial osteosynthesis with a rotationally unstable rod. This can be explained by the fact that before resisting the loads acting along the longitudinal axis of the rods, both rods are unstable, so all loads are carried by the bone structures. This is a “fee” for the opportunity to “grow”. The presence of rotational stability of an intramedullary rod does not have a significant effect on the stress distribution in the models under compressive loading. But it should be noted that when using a rotationally stable rod, the stresses in the distal tibia are slightly reduced, and what is especially important, in the fracture zone too. Thus, a growing rod with a locked rotational movement creates more favorable conditions for the fusion of tibial fractures in the middle third, which is of great importance in the treatment of children with osteogenesis imperfecta. Conclusions. Under the influence of compressive loads, the presence of rotational stability of an intramedullary rod does not provide significant advantages from the point of view of stress distribution in the model of a tibial fracture in the middle third. However, due to the presence of a movable support at the distal end of the tibia, even with a vertical compressive load, a small torque can occur between the bone fragments, which should block the rod with a locked rotational movement. This is the cause for a decrease in the stress in the distal fragment of the tibia.


Ключові слова

діти; гомілка; остеосинтез; «ростучий» інтрамедулярний стрижень; моделювання

children; tibia; osteosynthesis; growing rod; modeling


Для ознайомлення з повним змістом статті необхідно оформити передплату на журнал.


Список літератури

1. Lehmann H.W., Herbold M., Von Bodman J., Karbow-ski A., Stücker R. Osteogenesis imperfecta Aktuelles Therapiekonzept. Monatsschrift Kinderheilkunde. 2000. 148(11). 1024-1029. doi: 10.1007/s001120050687.
2. Pashenko A. Результати застосування інтрамедулярних телескопічних фіксаторів у лікуванні деформацій довгих кісток кінцівок у дітей з недосконалим остеогенезом. OTP [інтернет]. 27, вересень 2016 [цит. за 16, листопад 2023]. (3). 66-72. доступно: http://otp-journal.com.ua/article/view/78269.
3. El-Adl G., Khalil M.A., Enan A., Mostafa M.F., El-Lakkany M.R. Telescoping versus non-telescoping rods in the treatment of osteogenesis imperfecta. Acta Orthopædica Belgica. 2009. 75(2). 200. 
4. Хмизов С.О., Кацалап Є.С., Карпінський М.Ю., Яресько О.В. Математичне моделювання варіантів остеосинтезу кісток гомілки при їх уродженому псевдоартрозі в середній третині. Вісник проблем біології і медицини. 2020. 4 (158). 239-246. DOI: 10.29254/2077-4214-2020-4-158-239-246.
5. Cowin C. Bone mechanics handbook. Еdited by Stephen C.R.C. Press Reference, 2001. 
6. Vidal-Lesso A., Ledesma-Orozco E., Daza-Benítez L., Lesso-Arroyo R. Mechanical Characterization of Femoral Cartilage Under Unicompartimental Osteoarthritis. Ingeniería Mecánica Tecnología Y Desarrollo. 2014. 4 (6). 239-246. 
7. Boccaccio A., Pappalettere C. Mechanobiology of Fracture Healing: Basic Principles and Applications in Orthodontics and Orthopaedics. Theoretical Biomechanics. Dr Vaclav Klika (Ed.). 2011. 
8. Khmyzov S.O., Katsalap Ye.S., Karpinsky M.Ju., Karpinska O. Experimental study of bone density in patients with congenital pseudoarthrosis of the tibia before and after surgery. Wiadomości Lekarskie. 2022. LXXV (9). Part 1. 2112-2120. DOI: 10.36740/WLek202209112.
9. Niinomi M. Mechanical biocompatibilities of titanium alloys for biomedical applications. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2008. 1(1). 30-42. doi: 10.1016/j.jmbbm.2007.07.001. PMID: 19627769.
10. Kumar K., Zindani D., Davim J.P. Mastering SolidWorks. Practical Examples. Springer Cham, 2020. 316. doi: 10.1007/978-3-030-38901-7.
11. Rao S.S. The Finite Element Method in Engineering: Fifth Edition. Editeur: Elsevier Science. Année de Publication, 2010. 726.

Повернутися до номеру