DOI: https://doi.org/10.22141/1608-1706.6.15.2014.81811

Biomechanical Grounds for Clinical Application of Universal Device with Adaptation of Supports Shape to the Anatomical Configuration of Extremity Segment

V.І. Hutsuliak, V.S. Sulyma, I.V. Shibel

Abstract


The authors have carried out three-dimensional computer simulation of biomechanical systems of two models: I — «tibia — G.A. Ilizarov’s device with eccentric location of supports»; II — «tibia — universal device with shape, adapting to configuration of a segment» in Autodesk Inventor 11 program using finite element method.
The main objective was determining the load in various directions, characterized by 1-mm shift of the fragment, which is considered critical.
According to the findings, 1-mm shift of the distal fragment in II model occurs, when the loading, applied along the Y-axis, is 1194 N, along the X-axis — 495 N, along the Z-axis — 465 N and the moment of force along the Y-axis — 215 N•m, which in comparison with I model is higher by 55.47 (768 N), 15.65 (428 N), 12.05 (415 N) and 26.47 % (170 N•m), respectively.
In two models stiffness of fragments fixation is adequate to enable single-leg standing on the injured limb. Of the two above presented biomechanical systems, the design of the universal device for transosseous osteosynthesis (II model), owing to possibility of adaption of supports shape to anatomical configuration of a segment, provides adequate margin of stiffness for early axial loading to a damaged limb during the walk, thus obviously allowing to optimize the duration and anatomic-functional outcomes of treatment of patients with tibial fractures.


Keywords


external fixation device; three-dimensional model; finite element method; fixation stiffness

References


Бушманов А.В. Методика имитационного моделирования механического поведения фиксирующих устройств в травматологии / А.В. Бушманов // Вестник ТОГУ. — 2009. — № 4 (15). — С. 61-69.

Бушманов А.В. Система имитационного моделирования фиксирующих конструкций в травматологии / А.В. Бушманов // Медицинская информатика. — 2010. — № 1 (23). — С. 43-49.

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

Математичне моделювання діафізарних деформацій довгих кісток / О.А. Тяжелов, Н.Ю. Полєтаєва, К.К. Романенко [и др.] // Ортопедия, травматология и протезирование. — 2010. — № 3. — С. 61-63.

Пат. № 99872 Україна, МПК А61В 17/58. Універсальний апарат для черезкісткового остеосинтезу / В.І. Гуцуляк (Україна) — а 2011 01932; Заяв. 18.02.2011; Опубл. 10.10.2012. Бюл. № 19.

Соломин Л.Н. Основы чрескостного остеосинтеза аппаратом Г.А. Илизарова / Л.Н. Соломин. — СПб.: Морсар АВ, 2005. — 544 с.

Стецула В.И. Чрескостный остеосинтез в травматологии / В.И. Стецула, А.А. Девятов. — К.: Здоров’я, 1987. — 200 с.

Шевцов В.И. Аппарат Илизарова. Биомеханика / В.И. Шевцов, В.А. Немков, Л.B. Скляр. — Курган: Периодика, 1995. — 165 с.

Шевцов В.И. Дефекты костей конечностей. Чрес­костный остеосинтез по методикам Российского научного центра «ВТО» им. академика Г.А. Илизарова / В.И. Шевцов, В.Д. Макушин, Л.М. Куфтырев — М.: Зауралье, 1996. — 504 с.

Янсон Х.А. Биомеханика нижних конечностей человека / Х.А. Янсон. — Рига: Зинатне, 1975. — 324 с.

Fragomen A.T. The mechanics of external fixation / A.T. Fragomen, S.R. Rozbruch // HSS J. — 2007. — Vol. 3(1). — P. 13-29. doi: 10.1007/s11420-006-9025-0.

Grivas T.B. The use of twin-ring Ilizarov external fixator constructs: application and biomechanical proof-of principle with possible clinical indications / T.B. Grivas, E.A. Magnissalis // J. Orthop. Surg. Res. — 2011. — Vol. 6. — P. 41. doi: 10.1186/1749-799X-6-41.




Copyright (c) 2016 TRAUMA

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

 

© Publishing House Zaslavsky, 1997-2018

 

   Seo анализ сайта