Оценка напряжения и деформации системы "кость – фиксатор" при накостном остеосинтезе переломов наружной лодыжки

Abstract

Ушкодження надп’ятково-гомілкового суглоба є однією з головних причин інвалідизації і незадовільних результатів лікування, які обумовлені неадекватною репозицією, недосконалим остеосинтезом і вторинним зміщенням відламків. Якісна і надійна стабілізація відламків зовнішньої кісточки істотно залежить від конструкції фіксатора. Мета: на підставі аналізу напружено-деформованого стану системи «кістка – фіксатор» оцінити ефективність запропонованого фіксатора для остеосинтезу підсиндесмозних переломів зовнішньої кісточки. Методи: кінцевих елементів у середовищі програмного комплексу ANSYS та розрахункова модель системи «кістка – фіксатор», що обмежу валася малогомілковою кісткою, форма якої для спрощення побудови була симетричною у фронтальній площині. Моделі будували в програмі AUTOCAD. Геометрія перетинів кістки відповідала реальним розмірам дорослої людини. Критерієм оцінювання ефективності пластини-фіксатора обрані величини напружень у кістковій тканині та переміщень точок відламка — розкриття перелому. Додатковим критерієм були величини напружень у пластині. Результати: встановлено, що найбільшими величинами в кістковій тканині є нормальні напруги, які діють у напрямку осі малогомілкової кістки. Вони виникають у корковій кістці на краях отворів під гвинти. Напружений стан кістки виявився істотно неоднорідним. За великих навантажень (половина від граничних для розриву зв’язки синдесмозу) напруження в пластині небезпечні. Однак вони виникають у місцях концентрації, але дійсні навантаження будуть нижчими. Найзначніші відхилення величин напруг стану кістки відбуваються по краях отворів під гвинти, у місцях з’єднання коркової та спонгіозной кісткової тканини і зонах прикладення навантаження. Найбільшими виявилися нормальні розтягувальні та стискальні напруги в пластині, зумовлені її вигином, з максимальними показниками на краю отвору під третій зверху гвинт з внутрішньої сторони пластини. Величина розкриття перелому виявилася несуттєвою. Висновки: запропонований фіксатор показав високу ефективність. Важливо враховувати особливості, пов’язані з природою максимальних напруг, які виникають у зонах-концентраторах, і не виготовляти конструкції для остеосинтезу з крихких матеріалів.