Стебліна Катерина Василівна. Розробка шляхів і методики проектування та біомеханічного обґрунтування накісткових конструкцій для остеосинтезу

brief description

Стебліна Катерина Василівна. Розробка шляхів і методики проектування та біомеханічного обґрунтування накісткових конструкцій для остеосинтезу. : Дис... канд. наук: 05.11.17 - 2008.

Стебліна К.В. Розробка шляхів і методики проектування та біомеханічного обґрунтування накісткових конструкцій для остеосинтезу. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.17 Біологічні та медичні прилади і системи Національний університет „Львівська політехніка”, Львів, 2008.
Дисертація присвячена розробці шляхів та методик проектування накісткових конструкцій для остеосинтезу.
Розроблено методики проектування нових конструкцій для накісткового остеосинтезу довгих кісток, проведено теоретичну та експериментальну оцінку міцності та жорсткості плоских накісткових пластин і пластин з багатоплощинною фіксацією; запропоновано та створено нові малоконтактні демпферні конструкції для накісткового остеосинтезу, проведено обґрунтування форм та розмірів нових розроблених та запропонованих накісткових конструкцій фіксаторів; запропоновано методику визначення кількості та розмірів фіксуючих елементів накісткових конструкцій при використанні полімерного осердя. Створено обладнання і методики експериментальної оцінки міцності та жорсткості металевих накісткових конструкцій фіксуючих систем в умовах дії простих та складних видів навантажень, що дає можливість проводити проектування біомеханічно обґрунтованих біотехнічних систем із необхідними властивостями міцності та жорсткості.
В роботі проведеноматематичне моделювання напружено-деформованого стану біотехнічних систем "кістка-фіксатор" при різних видах навантажень, оцінено параметри напружено-деформованого стану за припущень про ізотропну та анізотропну структури кістки, розроблено модель пошкодженої кістки при поперечному діафізарному переломі, синтезованому металевою пластиною; оцінено напруження та переміщення, що виникають у матеріалі кістки та пластини при різних видах деформацій стиску, згину та кручення.

Аналіз сучасних літературних джерел практичної медичної статистики та звітності в області травматології показав, що накістковий остеосинтез в наш час залишається одним з найбільш доступних та розповсюджених способів оперативного лікування переломів та пошкоджень довгих кісток. Дослідження тенденцій змінення та вдосконалення конструкцій для накісткового остеосинтезу свідчить, що покращення їх властивостей з метою створення оптимальних біомеханічних умов для зрощення відламків є важливою та актуальною задачею.
Вперше розроблено методику проектування нових конструкцій для накісткового остеосинтезу довгих кісток, проведено теоретичне та експериментальне біомеханічне обґрунтування форм та розмірів нових розроблених та запропонованих накісткових конструкцій фіксаторів, визначена необхідна кількість та розміри фіксуючих та блокуючих елементів накісткових біотехнічних систем.
Вперше створено обладнання і методики експериментальної оцінки міцності та жорсткості металевих накісткових конструкцій фіксуючих систем в умовах дії простих та складних видів навантажень, що дає можливість проводити проектування біомеханічно обґрунтованих біотехнічних систем із необхідними властивостями міцності та жорсткості.
Доведено теоретично та експериментально, що малоконтактні фіксатори з багатоплощинною фіксацією набагато краще опираються деформаціям згину та кручення, ніж аналогічні одноплощинні.
Показано, що використання полімерного осердя значно збільшує силу виривання фіксуючих гвинтів. Для І-ої вікової групи таке збільшення знаходиться у межах 1,351,4 разів, для ІІ-ої вікової групи сила виривання гвинтів збільшується в 1,47-1,57 разів, для ІІІ-ої групи в 1,64-1,78 разів. Це пояснюється тією обставиною, що при потоншенні кортикального шару у ІІ-й та ІІІ-й віковій групах полімерне осердя виконує ще більш важливу роль, оскільки бере на себе значну частину навантажень. Для забезпечення міцності та стабільності фіксації необхідно в І-й віковій групі хворих при остеосинтезі пластиною з полімерним осердям застосовувати як мінімум 4 гвинти на кожному кістковому відламку, в ІІ-й ввіковій групі 5 гвинтів, в ІІІ-й віковій групі 6 гвинтів.
Встановлено, що для пацієнтів ІІІ-ої вікової групи з явищами остеопорозу накістковий остеосинтез доцільно доповнювати введенням у кістковомозкову порожнину полімерного осердя із поліаміду П-12, за допомогою якого фіксуючі гвинти більш надійно блокуються у кістці.

На основі запропонованої методики в середовищі Solid Work та Cosmos Work створено програмні файли, які базуються на методі скінчених елементів і дають можливість оцінки параметрів напружено-деформованого стану цілих та синтезованих пластинами пошкоджених кісток. Розроблена методика дає змогу оцінювати напружено-деформований стан кістки при різних типах переломів та обирати найбільш стабільну, оптимальну біотехнічну систему.