DOI: https://doi.org/10.22141/1608-1706.1.21.2020.197799

Analysis of the distribution of internal stresses and relative deformations in bone and extrafocal osteosynthesis in distal femoral metaphysis fractures

I.G. Betz, M.Yu. Karpinsky, O.V. Yaresko

Abstract


Background. The results of the treatment of patients with intra- and juxta-articular injuries of the distal metaphysis of long bones largely depend on the adequacy of the treatment technique choice. The decision on the use of open reduction and bone osteosynthesis is very responsible and should be taken based on a comprehensive analysis of the individual characteristics of both the patient and the lesion. In cases of doubtful indications for internal fixation, the method of choice may be extra focal osteosynthesis using external fixation devices (EFD). The purpose was to objectify the choice of techniques for treating intraarticular injuries by mathematical analysis of internal stresses and relative deformations of the fracture model of the distal femoral metaphysis in bone and extrafocal osteosynthesis. Materials and methods. Mathematical modelling was performed using the finite-element method of intraarticular fractures of the distal femur and methods of their osteosynthesis. The basic model contained the femur, tibia and fibula, as well as bone elements of the foot. We simulated intraarticular fractures of the distal end of the femur of types C1 and C3 according to the AO classification, with two variants of osteosynthesis: the osseous plate and the EFD according to the thigh-drumstick scheme. All models were studied under the influence of a compression load of 700 N. During the simulation, the values of internal stresses and relative strains were studied. Results. From the point of view of the distribution of stresses in models of the limb with the intraarticular fractures of the distal end of the femur, in the presence of a C1 fracture, the osseous plate and EFD provide approximately the same result, despite the differences due to the design features of the chosen means of osteosynthesis. In C3 type fracture, the EFD has advantages over the osseous plate for all types of loading, which is confirmed by the lower level of stress on the bone fragments in the fracture zone. According to the criterion for the value of the relative deformations of the bone regenerate between the fragments of the femur in the area of the intraarticular fracture of the distal end of the femur of type C1, osteosynthesis with the help of EFD significantly comes short compared to the osteosynthesis with a bone plate. The use of EFD for osteosynthesis of the distal end of the femur in C3 type intraarticular fractures allows obtaining significantly less relative deformation of bone regenerate in the fracture zone. Conclusions. In cases of type C1 intraarticular fractures of the distal end of the femur, osteosynthesis with a bone plate showed better results than osteosynthesis with EFD. With approximately the same values of the stresses on the bone fragments in the fracture zone, the plate provides less deformation of the bone regenerate between the fragments. In type C3 intraarticular fractures of the distal end of the femur, osteosynthesis with EFD has an advantage, since when using it, it is possible to effectively limit both the level of stress on the bone fragments and the level of relative deformations of the bone regenerate between the fragments.


Keywords


finite-element method; femur, intraarticular fractures

References


Анкин Л.Н. Травматология (европейские стандарты). М.: ООО «Книга плюс», 2005. 408 с.

Ашкенази А.К. Хирургия кистевого сустава. М.: Медицина, 1990. 352 с.

Гайко Т.В., Герасименко I., Корж М.О., Калашні-ков А.В. Аналіз стану травматолого-ортопедичної допомоги населению України в 2007–2008 р. К.: Воля, 2009.

Голка Г.Г., Белостоцкий А.И., Литовченко В.А., Паламарчук В.В., Горячий Е.В., Григорук В.В., Голка Т.Г. Анализ оперативного лечения переломов дистального отдела бедренной кости. Вісник ортопедії, травматології та протезування. 2011. № 1. С. 36-40.

Жихарь Н.А. Диагностика и лечение оскольчатых внутрисуставных переломов дистального отдела плечевой кости у взрослых: Дис… канд. мед. наук. ГУ «Республиканский научно-практический центр травматологии и ортопедии», Минск, 2014.

Зазірний I.M., Василенко А.В. Сучасні методи лікування переломів дистального метаепіфіза променевої кістки (огляд літератури). Ортопедия, травматология и протезирование. 2013. № 3. С. 107-112.

Иванов А.В., Краснов О.А. Хирургическое лечение переломов дистального метаэпифиза лучевой кости. Медицина в Кузбассе. 2010. № 2. С. 24-29.

Корж Н.А., Радченко В.А. Справочник травматолога. К., 2009. 502 с.

Ли А.Д., Баширов Р.С. Руководство по чрескостному компрессионно-дистракционному остеосинтезу. Томск: Красное знамя, 2002. 307 с.

Пашков И.О. Чрескостный остеосинтез при пронационно-эверсионных переломах дистального отдела костей голени. Практическая медицина, 2016. Т. 1. № 4(96). С. 136-138.

Рюди Т.П., Бакли Р.Э., Моран К.Т. АО — принципы лечения переломов: В 2 томах. Baccamedia, 2013.

с.

Юлов В.В. Оскольчатые внутрисуставные переломы и их последствия: Дис... докт. мед. наук. М., 2013. 238 с.

Корж М.О., Романенко К.К., Прозоровський Д.В., Карпінський М.Ю., Яресько О.В. Математичне моделювання впливу деформації стегнової кістки на навантаження суглобів нижньої кінцівки. Ортопедия, травматология и протезирование. 2015. № 4. С. 25-30. DOI: 10.15674/0030-59872015425-30.

Клімовицький В.Г., Хадрі Вадід, Гончарова Л.Д., Гурін І.В., Тяжелов О.А., Карпінський М.Ю., Суббота І.А. Обґрунтування використання нового імплантаційного матеріалу для фіксації метафізарних переломів. Травма. 2010. Т. 11. № 1. С. 27-30.

Стойко И.В., Бец Г.В., Бец И.Г. Анализ напряженно-деформированного состояния дистального отдела голени и стопы при повреждениях pilon в условиях наружной фиксации при помощи стержневых аппаратов. Травма. 2014. Т. 15. № 1. С. 41-49. DOI: 10.22141/1608-1706.1.15.2014.81263.

Корольков О.І., Кацалап Є.С., Карпінський М.Ю., Яресько О.В. Напружено-деформований стан кульшового суглоба в дітей з асептичним некрозом головки стегнової кістки (повідомлення перше). Ортопедия, травматология и протезирование. 2018. № 3. С. 85-92. DOI: 10.15674/0030-59872018385-92.

Корольков О.І., Кацалап Є.С., Карпінський М.Ю., Яресько О.В. Дослідження напружено-деформованого стану елементів кульшового суглоба у випадках асептичного некрозу головки стегнової кістки в дітей (повідомлення друге). Ортопедия, травматология и протезирование. 2018. № 4. С. 102-106. DOI: 10.15674/0030-598720184102-106.

Бабалян В.О., Карпінський М.Ю., Яресько О.В. Аналіз напружено-деформованого стану моделей вертлюжних переломів стегнової кістки після ендопротезування. Травма. 2018. Т. 19. № 1. С. 69-81. DOI: 10.22141/1608-1706.1.19.2018.126662.

Бабалян В.О., Карпинский М.Ю., Яресько А.В. Напряженно-деформированное состояние моделей вертельных переломов бедренной кости типа 2 по Эвансу после эндопротезирования. Ортопедия, травматология и протезирование. 2018. № 1. С. 59-64. DOI: 10.15674/0030-59872018159-64.

Бабалян В.О., Карпінський М.Ю., Яресько О.В. Аналіз напружено-деформованого стану моделей вертлюгових переломів стегнової кістки типу 5 за евансом після ендопротезування. ScienceRise: Medical Science. 2018. № 1(21). С. 14-18.

Березовский В.А., Колотилов Н.Н. Биофизические характеристики тканей человека: Справочник. К.: Наукова думка, 1990. 224 с.

Тяжелов О.А., Кальченко А.В., Бабалян В.О., Карпінський М.Ю. Дослідження напружено-деформованого стану моделі стегнової кістки з вертлюговими переломами різних типів при їх лікуванні методом накісткового остеосинтезу. Вісник ортопедії, травматології та протезування. 2016. № 4(91). С. 69-79.

Тяжелов О.А., Бабалян В.О., Кальченко А.В., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д., Яресько О.В. Дослідження напружено-деформованого стану моделі стегнової кістки в умовах ендопротезування при переломах її проксимального відділу. Травма. 2016. № 3. С. 47-58. DOI: 10.22141/1608-1706.3.17.2016.75774.

Gere J.M., Timoshenko S.P. Mechanics of Material. 1997. 912 р.

Образцов И.Ф., Адамович И.С., Барер И.С. и др. Проблема прочности в биомеханике: Учебное пособие для технич. и биол. спец. вузов. М.: Высшая школа, 1988. 311 с.

Зенкевич О.К. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1978. 519 с.

Алямовский А.А. SolidWorks/COSMOSWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов. М.: ДМК Пресс, 2004. 432 с.




Copyright (c) 2020 TRAUMA

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

© Publishing House Zaslavsky, 1997-2020

 

   Seo анализ сайта