ОЦІНКА ВПЛИВУ ОРТОТРОПІЇ КІСТКОВОЇ ТКАНИНИ НА НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН ЧИСЕЛЬНОЇ МОДЕЛІ ОСТЕОСИНТЕЗУ ВІДКРИВАЮЧОЇ КОРИГУЮЧОЇ ОСТЕОТОМІЇ ВЕЛИКОЇ ГОМІЛКОВОЇ КІСТКИ
DOI:
https://doi.org/10.20535/2617-8974.2024.14.304018Ключові слова:
напружено-деформований стан, механічні властивості, ізотропія, ортотропія, кісткова тканина, остеосинтез, метод скінчених елементівАнотація
Проблематика. Одним з ушкоджень нижньої кінцівки є О-подібна або Х-подібна деформація в колінному суглобі. Для лікування цього захворювання успішно використовують коригуючу остеотомію великої гомілкової кістки. Суть остеотомії полягає у перетині кістки з метою вирівнювання її осі та подальшою фіксацією в заданому положенні. За рахунок сучасних програмних комплексів можна оцінити ефективність запропонованої конструкції фіксатора. У більшості робіт, пов’язаних із вивченням напружено-деформованого стану систем «кістка – фіксатор», кісткова тканина розглядається як однорідне, ізотропне, пружне середовище. Очевидно, що таке припущення може призвести до неточності при оцінці результатів зазначеного дослідження.
Мета. Дослідити вплив ортотропії механічних властивостей кісткової тканини на напружено-деформівний стан системи «кістка-фіксатор» чисельної моделі остеосинтезу високої відкриваючої коригуючої остеотомії великої гомілкової кістки.
Методика реалізації. Дослідження виконувалось в спеціалізованому програмному комплексі заснованому на методі скінчених елементів. Для розв’язку поставленої задачі були побудовані дві тривимірні моделі зазначеного остеосинтезу. Моделювалися два випадки механічних властивостей матеріалу кістки: ізотропним та ортотропним середовищем.
Результати. В результаті дослідження отримано розподіл напружень в елементах системи «кістка – пластина-фіксатор». Для виконання оцінки впливу ортотропії механічних властивостей обрано еквівалентні напруження за Мізесом. Кількісні показники напружень в ізотропній та ортотропній моделях відрізнялись, проте якісні картини їх розподілу були подібними.
Висновки. При зміні ізотропної моделі кісткової тканини на ортотропну відбулась зміна напруженого стану в системі «кістка-фіксатор» в більшу сторону. Найбільші і найменші зміни відбулись в фіксуючих гвинтах (8-58 %), в пластині і кістці ці зміни склали 15-20 %. Враховуючи, що при використанні ізотропних моделей кісткової тканини в розрахунках отримані величини напружень можуть бути значно занижені, необхідно це явище враховувати при аналізі результатів
