РОЗДІЛ 2
МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ
2.1. Теоретичні методи
2.1.1. Концептуальне моделювання повноконтактного остеосинтезу. Багатоплощинна фіксація переломів кісток
На основі біомеханічного аналізу взаємодії системи "пластина-кістка" побудована концептуальна модель повноконтактного остеосинтезу. Вона показує, що результати остеосинтезу залежать від наслідків цієї взаємодії, стабілізація перелому повноконтактною НП проходить тільки при її притисканні до фрагментів шляхом затягування кортикальних гвинтів, усі вони проходять у одній площині. Визначено властивості оптимального фіксатора. Їх виконання можливе тільки за багатоплощинної фіксації.
Основне завдання фіксатора - забезпечити нормальні умови для репаративної регенерації, протидія макропереміщенням фрагментів при лізисі кістки і навантаженні. Лізис кістки навколо шурупів призводить до їх переміщення у напрямку поздовжніх ліній, втрати стабільності фіксації, появи рухомості фрагментів.
Використовуючи теоретичні закони будівельної механіки, сформульовані вимоги до просторового розташування шурупів, що усувають недоліки одно площинної фіксації. На основі аналізу шарнірних з'єднань доведена перевага багатоплощинної стабілізації фрагментів.
2.1.2. Концептуальне моделювання малоконтактного багатоплощинного остеосинтезу. Принципи побудови засобів для його реалізації.
Концепція повноконтактного остеосинтезу, аналіз багатоплощинної фіксації послужили основою для розробки концепції МО, яка передбачає стабілізацію переломів не шляхом притискання пластин до кістки, а проведенням фіксаційних шурупів у різних площинах, взаємодією конструкції "пластина-гвинти", утворенням стабільної біомеханічної системи "пристрій-кістка", при малому контакті з кісткою, забезпеченні мікрорухомості фрагментів. Остання можлива завдяки взаємодії конструкції "пластина-гвинт", наявності певної відстані між кісткою і пластиною, яка лежить на півкільцях.
Системний аналіз різних видів остеосинтезу, взаємодії системи "фіксатор-кістка", концептуальна модель МО послужили основою принципів побудови ПФ для МО. Основна увага приділяється усуненню шкідливого тиску фіксатора на кістку, багатоплощинній фіксації, взаємодії конструкції "пластина-гвинт", забезпеченню мікрорухомості фрагментів, її регуляції, можливості індивідуального підбору найбільш оптимальної конструкціі для конкретного перелому при мінімальній довжині імплантантів. Ураховуючи це, розроблено і захищено патентами України 8 оригінальних фіксаторів для МО (ПОІ, ПОІІ, ПОПДК, ПОППВС, ПФКВ, ФБОПС, ФОПВС, ФОПС).
2.1.3. Моделювання у вивченні фіксуючих можливостей засобів для остеосинтезу
Для вивчення складних процесів взаємовідношення системи "фіксатор-кістка" запропоновано принцип моделювання, що відповідає "істиному процесу". Модель СК була виконана із дерева з дотриманням параметрів кістки. Теоретичною основою моделювання є теорія подібності. Для переносу результатів вивчення моделі на СК використані критерії подібності, визначалися головні визначальні критерії, враховувалася наближеність моделювання [116]. Для більшої правдоподібності і достовірності інформації нами використані автомоделі (АМ) із дерева. При простій подібності всі розмірні величини мають єдиний масштаб. Складні подібності ми порівнювали з допомогою критеріїв подібності ? = idem [45, 46]. Умови моделювання залежать від механістичної характеристики матеріалу. Використання основних теорій моделювання дозволяє вирішувати складні задачі експериментального дослідження в травматології не вдаючись до застосування препаратів СК. Для порівняння деформативності AM і препарату СК спочатку визначені деякі його параметри, що характеризують еластичність кістки [110]. В окремих випадках несуча здатність системи "фіксатор-кістка" визначалася через коефіцієнт жорсткості Кж, який становить 0,6 - 0,9 [75, 99, 125].
2.1.4. Теоретичне дослідження мікрорухомості відламків з допомогою 3-мірної скінченоелементної моделі
Для співставлення і правильної оцінки даних експерементальних досліджень по визначенню мікрорухомості фрагментів стабілізованих малоконтактним фіксатором і повноконтактною НП проведено теоретичні розрахунки з використанням методу скінченних елементів (МСЕ) [35, 69].
Теоретичні та експериментальні дослідження величини мікрорухомості відламків залежно від способу фіксації проводились у Національному технічному університететі "Харківський політехнічний інститут (НТУ-ХПІ)", на кафедрі динаміки та міцності машин. На модель, що імітує зламану кістку, були встановлені фіксатори, що досліджуються. Малоконтактний фіксатор - пластина, що лежить на 4 півкільцях, фіксація фрагмента імітувалася проведенням двох гвинтів у різних площинах через отвори півкілець і фрагмент. Повноконтактна НП умовно стабілізує фрагмент 5 гвинтами. Після розбивки фіксаторів і моделі на кінцеві елементи проведений аналіз 10-вузлового тетраедного елемента із трьома ступенями свободи - компонентами вектора переміщення Ux , Uy, U z. Така сітка із елементів допомагає проаналізувати ті переміщення відламків, які виникають при поперечній і косій лінії перелому. Для визначення напрямку дії сили на фіксований сегмент була використна декартова система координат, у якій вісь Х співпадала з площиною пластини, а вісь Y - спрямована перпендикулярно площині пластини. Ефект прослизнення, що виникає при навантаженні, між гвинтом і кісткою не враховувався. Вивчалися переміщення відламків при поперечній і косій лінії переламу, з боку фіксатора і протилежного боку. Для цього реєструвалися положення крапок торцевих поверхонь фрагментів. Зіставлення переміщень контурних крапок дозволяло судити про кути повороту торцевих поверхонь [225]. Використання програмних засобів, що реалізують комплексні скінченноелементні розрахунки, дозволяють на стадії планування операції вибрати найбільш ефективну конструкцію відповідно до характеру перелому.
Метою розрахунків є теоретична оцінка рухомості фрагментів зламаної кісти, синтезованої багатоплощинним малоконтактним і одноплощинн
- Київ+380960830922