Полный текст

Перелом шейки бедренной кости - серьезная травма, которая при неправильном или несвоевременном лечении может привести к тяжелым последствиям, связанным с полным протезированием сустава, или летальному исходу. В связи с ростом числа дорожно-транспортных происшествий увеличилось число переломов шейки бедра у людей в молодом возрасте, что ставит проблему лечения в разряд социальных. Традиционный способ лечения переломов - остеосинтез (соединение костей) с помощью резьбовых фиксаторов, устанавливаемых хирургами с максимальным моментом закручивания (рис. 1). Рис. 1. Фиксация отломков проксимального отдела бедра резьбовыми фиксаторами Современная технология предполагает учет индивидуальных свойств костной ткани пациента путем предоперационного рентгенологического исследования и компьютерного моделирования адаптации в процессе сращения. Технология является контролируемым остеосинтезом шейки бедра [1]. Однако в этой технологии используемое одноосное напряженно-деформированное состояние не позволяет учесть влияние таких факторов, как особенность индивидуальной формы и размеров, пространственной неоднородности распределения структурных и механических свойств костной ткани проксимального отдела бедра пациента, а также вид перелома и ориентация фиксаторов в кости на величину индивидуального момента закручивания фиксаторов. В качестве исследуемой области берется фрагмент проксимального отдела бедра (рис. 2). На границах области задаются перемещения и нагрузки. Все тензорные величины и их инварианты, входящие в приведенные ниже уравнения, являются функциями радиуса-вектора частицы М. Рис. 2. Рассматриваемая область кости - проксимальный отдел бедра Система уравнений начально-краевой задачи содержит следующие соотношения: - уравнение равновесия (1) предполагает неоднородность напряженно-деформированного состояния фрагмента кости; - определяющее соотношение пороупругости [2] , (2) где - тензор жесткости губчатой костной ткани является функцией от - плотность кости, зависящая от радиуса-вектора [3]; - кинематическое соотношение Коши для тензора малых деформаций ; (3) - граничные условия: а) силовые: (4) где - вектор внешней нормали; - давление ацетабулярной впадины, , (5) где - вектор распределенной мышечной нагрузки б) кинематические: граница фиксируется так, что одна из ее точек (С) закреплена в глобальной системе координат , (6) а остальные точки закреплены только в направлении нормали , (7) где - вектор перемещения частицы. Значения давлений ацетабулярной впадины и нагрузок от мышечных сил представлены в работах Miyanaga и Ueo [4, 5]. С помощью конечно-элементного программного пакета Ansys 12.1 (Ansys, USA) был произведен расчет линейного напряженно-деформированного состояния. На рис. 3 представлено рассчитанное поле равновесных деформаций. Отсюда следует, что наибольшие деформации, равные 0,0012, возникают в менее жестких областях внутри зоны большого вертела, равные 0,0017 - в области серповидного пятна контакта, а также равные 0,0012 - в наиболее нагруженных областях в шейке бедра. Полученное поле деформаций находится в области значений, не противоречащих Рис. 3. Поле равновесных деформации проксимального отдела бедра приведенным экспериментальным данным [6], согласно которым физиологические равновесные деформации изменяются в переделах ±0,003 напряженно-деформированного состояния.

Об авторах

А. Ф. Шулятьев

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Ю. В. Акулич

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 30

PDF (Russian) - 13

Ссылки

• Ссылки не определены.