Оцінка впливу ортотропії кісткової тканини на напруженодеформований стан чисельної моделі остеосинтезу відкриваючої коригуючої остеотомії великої гомілкової кістки
Вантажиться...
Дата
2024
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Анотація. 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 – пластинафіксатор». 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.
Опис
Ключові слова
напружено-деформований стан, механічні властивості, ізотропія, ортотропія, кісткова тканина, остеосинтез, метод скінчених елементів, stress-strain state, mechanical properties, isotropy, orthotropy, bone tissue, osteosynthesis, finite element method
Бібліографічний опис
Оцінка впливу ортотропії кісткової тканини на напруженодеформований стан чисельної моделі остеосинтезу відкриваючої коригуючої остеотомії великої гомілкової кістки / Панченко Сергій Павлович, Колосов Дмитро Леонідович, Онищенко Сергій Валерійович, Чечель Тарас Олегович, Зуб Тетяна Олександрівна // Біомедична інженерія і технологія. – 2024. – № 14. – С. 36-46. – Бібліогр.: 21 назва.