Оцінка впливу ортотропії кісткової тканини на напруженодеформований стан чисельної моделі остеосинтезу відкриваючої коригуючої остеотомії великої гомілкової кістки

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorПанченко, Сергій Павлович
dc.contributor.authorКолосов, Дмитро Леонідович
dc.contributor.authorОнищенко, Сергій Валерійович
dc.contributor.authorЧечель, Тарас Олегович
dc.contributor.authorЗуб, Тетяна Олександрівна
dc.date.accessioned2024-05-23T10:07:20Z
dc.date.available2024-05-23T10:07:20Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractАнотація. 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.
dc.description.abstractotherAbstract. Problems. One of the injuries of the lower limb is an O-shaped or X-shaped deformity in the knee joint. Corrective osteotomy of the tibia is successfully used to treat this disease. The essence of osteotomy is to cross a bone with the aim of aligning its axis and then fixing it in a given position. Due to modern software complexes, it is possible to evaluate the effectiveness of the proposed design of the fastener. In most of the works related to the study of the stress-deformation state of the "bone-fixator" systems, bone tissue is considered as a homogeneous, isotropic, elastic medium. It is obvious that such an assumption can lead to inaccuracy in the assessment of the results of this study. Aim. To investigate the influence of orthotropy of the mechanical properties of bone tissue on the stress-deformation state of the "bonefixator" system of the numerical model of osteosynthesis of high opening corrective osteotomy of the tibia. Methodology of investigation. The research was carried out in a specialized software complex based on the finite element method. Two three-dimensional models of the specified osteosynthesis were built to solve the problem. Two cases of mechanical properties of the bone material were simulated: isotropic and orthotropic environments. The results. As a result of the study, the stress distribution in the elements of the "bone - plate-fixator" system was obtained. To evaluate the effect of orthotropy on mechanical properties, equivalent Mises stresses were chosen. Quantitative indicators of stresses in the isotropic and orthotropic models differed, but the qualitative patterns of their distribution were similar. Conclusions. When changing the isotropic model of bone tissue to an orthotropic one, there was a change in the stress state in the "bone-fixator" system to a greater extent. The largest and smallest changes occurred in the fixing screws (8-58%), in the plate and bone these changes amounted to 15-20%. Given that when using isotropic models of bone tissue in calculations, the obtained stress values can be significantly underestimated, this phenomenon must be taken into account when analyzing the results.
dc.format.pagerangePp. 36-46
dc.identifier.citationОцінка 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.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-8974.2024.14.304018
dc.identifier.issn2707-8434
dc.identifier.orcid0000-0001-5826-3645
dc.identifier.orcid0000-0003-0585-5908
dc.identifier.orcid0000-0002-5709-7021
dc.identifier.orcid0000-0003-0169-0472
dc.identifier.orcid0000-0001-8404-0437
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/66873
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofБіомедична інженерія і технологія, № 14
dc.subjectнапружено-деформований стан
dc.subjectмеханічні властивості
dc.subjectізотропія
dc.subjectортотропія
dc.subjectкісткова тканина
dc.subjectостеосинтез
dc.subjectметод скінчених елементів
dc.subjectstress-strain state
dc.subjectmechanical properties
dc.subjectisotropy
dc.subjectorthotropy
dc.subjectbone tissue
dc.subjectosteosynthesis
dc.subjectfinite element method
dc.subject.udc616.718.5:539.3
dc.titleОцінка впливу ортотропії кісткової тканини на напруженодеформований стан чисельної моделі остеосинтезу відкриваючої коригуючої остеотомії великої гомілкової кістки
dc.title.alternativeAssessment of the influence of orthotropy of bone tissue on the stress-strain state of the numerical model of osteosynthesis of opening corrective osteotomy of tibial bone
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
304018-702332-1-10-20240514.pdf
Розмір:
505.72 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Біомедична інженерія і технологія, № 14