Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Тrauma" Том 17, №6, 2016

Back to issue

Mathematical Modeling оf Osteosynthesis for Transtrochanteric Fractures Type A1 Using Different Metal Fixation Devices

Authors: Калашніков А.В.(1), Малик В.Д.(2), Лазарев І.А.(1), Калашніков О.В.(1)
(1) — ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ, Україна
(2) — Полтавська обласна лікарня ім. М.В. Скліфосовського, м. Полтава, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Із метою визначення оптимального виду остеосинтезу при оперативному лікуванні черезвертлюгових переломів типу А1 проведено комп’ютерне моделювання напружень на металеві фіксатори (пластина DHS та PFN-стрижень). Визначено, що найбільш біомеханічно обґрунтованою при черезвертлюгових переломах типу А1 є модель PFN-стрижня у варіанті без застосування гвинтів для дистального блокування, про що свідчать мінімальне напруження на металевому фіксаторі та наявність оптимальної мікрорухливості між кістковими відламками. Проведене дослідження дозволить визначити диференційований підхід до лікування хворих із черезвертлюговими переломами стегнової кістки, покращить ефективність надання медичної допомоги цій категорії тяжких хворих.

С целью определения оптимального вида остеосинтеза при оперативном лечении чрезвертельных переломов типа А1 проведено компьютерное моделирование напряжений на металлические фиксаторы (пластина DHS и PFN-стержень). Определено, что наиболее биомеханически обоснованным при чрезвертельных переломах типа А1 является применение модели PFN-стержня в варианте без использования винтов для дистального блокирования, о чем свидетельствует минимальное напряжение на металлическом фиксаторе и наличие оптимальной микроподвижности между костными отломками. Проведенное исследование позволит определить дифференцированный подход в лечении больных с чрезвертельными переломами бедренной кости, улучшит эффективность оказания медицинской помощи этой тяжелой категории больных

Background. In most cases, fractures of the proximal femur are associated with osteoporosis. The choice of treatment for fractures of the proximal femur is one of the most important, because it affects not only the time of fracture union, but also the restoration of limb function and rehabilitation of the victim. Today, in the developed world in the treatment of fractures of the proximal femur, a minimally invasive, less traumatic technology using proximal femoral rods have been widely introduced (troсhanteric gamma nail 3 G — STRYKER, PFN A — SYNTHES, ChFN — ChM). This technique of operative treatment for fractures of the long bones is used in 60–70 % of patients. Materials and Methods. We applied computer simulation and finite element methods (FEM) for solving problems of continuum mechanics in application to biological objects with the use of software and computer systems. For comparative analysis of reliability of fixation of bone fragments in transtrochanteric fractures type A1, we have used a model of the femur, in which fixing elements are implanted in. For fixation of fragments, there were used 2 types of fixators: DHS plate (1st one) and the proximal femoral rod (2nd one), which provides optimal biomechanical and biological conditions for healing the fractures. Based on axial scans of computed tomography (CT) in models of the femur with different versions of fixation obtained on CT scanner Toshiba Asteion Super 4 (Japan) using the software package mimics, in automatic and semi-automatic modes, the spatial geometry of the proximal femur has been reproduced. Models in polylines were imported in Solid Works environment, where with the help of appropriate simulation tools we have created 3D models of the proximal femur with transtrochanteric fractures of type A1 and their fixation with a DHS plate and PFN rod. Calculation of the stress-strain state using FEM was performed for the intact model with both fixation devices, and then with nails in transtrochanteric fractures of type A1 and distal nailing (without locking, with 1 screw, 2 screws). Results. It was determined that the minimum stress on metal fixators in their proximal was noted during the use of DHS plate and PFN rod without using screws for distal locking. These data are statistically significantly (p ≤ 0.05) differed from data in the application of PFN rod with distal locking by means of 1 or 2 screws. On the distal part of metal fixation devices, the stress was absent when using PFN rod without the use of screws for distal locking, in contrast to this, during the use of DHS plates the stress increased to maximum values and was 57.19 MPa. Maximum but adequate micromotion was observed when using model of PFN rod without the use of screws for distal locking. These micromovements will contribute to the improvement of reparative osteogenesis in patients with transtrochanteric fractures of type A1. Too strong fixation when using DHS plates (1.95 mm) can lead to the violation of reparative osteogenesis in the application of this method of metal fixation. Conclusions. The study will determine a differentiated approach in the treatment of patients with transtrochanteric femoral neck fractures, will improve the efficiency of medical care for this severe category of patients.


Keywords

комп’ютерне моделювання; черезвертлюгові переломи типу А1; напруження; металеві фіксатори

компьютерное моделирование; чрезвертельные переломы типа А1; напряжение; металлические фиксаторы

computer modeling; transtrochanteric fractures type A1; tension; metal fixation devices


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Абдулхабиров М.А. Блокирующий интрамедуллярный остеосинтез / М.А. Абдулхабиров // Мат-лы Межд. конгресса «Травматология и ортопедия: современность и будущее». — М., 2003. — С. 193-194.

2. Аналіз стану травматологічно-ортопедичної допомоги населенню України в 2006–2007 рр.: Довідник / Гайко Г.В., Корж М.О., Калашніков А.В., Герасименко С.І., Полішко В.П. — К.: Видавнича компанія «Воля», 2008. — 134 с.

3. Боев В.Д. Компьютерное моделирование / В.Д. Боев, Р.П. Сыпченко. — М.: ИНТУИТ. РУ, 2010. — 349 с.

4. Гиршин С.Г. Клинические лекции по неотложной травматологии / С.Г. Гиршин. — М.: Азбука, 2004. — 543 с.

5. Зациорский В.М. Биомеханика двигательного аппарата человека / В.М. Зациорский, А.С. Аруин, В.И. Селуянов. — М.: Физкультура и спорт, 1981. — 143 с.

6. Королев А.Л. Компьютерное моделирование / А.Л. Королев. — М.: Бином; Лаборатория знаний, 2010. — 232 с.

7. Лазарев А.Ф. Новые подходы к лечению переломов проксимального отдела бедренной кости / А.Ф. Лазарев // Вестник травматологии и ортопедии. — 2004. — № 1. — С. 27-31.

8. Маланчук В.О. Імітаційне комп’ютерне моделювання в щелепно-лицевій хірургії / В.О. Маланчук, М.Г. Крищук, А.В. Копчак. — К.: Асканія, 2013. — 231 с.

9. Механико-математическая модель системы металлоостеосинтеза и расчет ее напряженно-деформированного состояния / Р.Р. Никифоров, С.Н. Куценко, Ю.А. Костандов и др. // Травма. — 2013. — Т. 14, № 3. —  С. 43-51.

10. Распространенность переломов костей и результаты их лечения в Украине (клинико-эпидемиологическое исследование) / Н.А. Корж, С.И. Герасименко, В.Г. Климовицкий и др. // Ортопедия, травматология и протезирование. — 2010. — № 3. — С. 5-14.

11. Руководство по внутреннему остеосинтезу / М.Е. Мюллер, М. Алльговер, Р. Шнайдер, Х.М. Вилленгер. — Спрингер-Верлаг, 1996. — 750 с.

12. Юрійчук Л.М. Ендопротезування кульшового суглоба у хворих похилого та старечого віку з через- та міжвертлюговими переломами стегнової кістки: Автореф. дис... канд. мед. наук, спец.: 14.01.21 — травматологія та ортопедія / Л.М. Юрійчук. — К.: ДУ АМН України «Ін-т травматології та ортопедії», 2009. — 24 с.

Similar articles

Comparative analysis of the reliability of the fixation of pertrochanteric fractures using normal and elongated proximal femoral nail
Authors: Лазарев І.А.(1), Калашніков А.В.(1), Малик В.Д.(2), Скибан М.В.(1)
1 - ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ, Україна
2 - Полтавська обласна лікарня ім. М.В. Скліфосовського, м. Полтава, Україна

"Тrauma" Том 18, №4, 2017
Date: 2017.09.25
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Mathematical Background for Different Methods of Osteosynthesis of the Proximal Femur Fracture for the Treatment of Pathological Metastatic Tumors of Long Bones
Authors: Лазарев І.А., Ільніцький О.В., Проценко В.В., Скибан М.В.
ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ, Україна

"Тrauma" Том 17, №5, 2016
Date: 2016.12.02
Імітаційно-комп’ютерне моделювання та обґрунтування диференційованого підходу до остеосинтезу при переломах латерального виростка великогомілкової кістки
Authors: Мельник І.В. - Київська міська клінічна лікарня № 12; Лазарєв І.А., Бруско А.Т. - ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ; Самохін А.В. - Київська міська клінічна лікарня № 12
"Pain. Joints. Spine." 3 (15) 2014
Date: 2014.12.15
Categories: Rheumatology, Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Analysis of stress-strain state of trochanteric femoral fracture models  after joint endoprosthesis
Authors: Бабалян В.О.(1), Карпінський М.Ю.(2), Яресько О.В.(2)
(1) — Харківська медична академія післядипломної освіти, м. Харків, Україна
(2) — ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

"Тrauma" Том 19, №1, 2018
Date: 2018.04.17
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches

Back to issue