1. Stress-strain state of fibrin-blood clot and periosteum in the area of diaphyseal fracture under different conditions of fracture fragments fixation and its impact on the structural organization of regenerate
- Author
-
Litvishko, Valeriy, Popsuishapka, Olexii, and Yaresko, Oleksandr
- Subjects
діафізарні переломи ,остеосинтез ,фібрин-кров’яний згусток ,напружено-деформований стан ,диафизарные переломы ,фибрин-кровяной сгусток ,напряженно-деформированное состояние ,diaphyseal fractures, osteosynthesis, fibrin-blood clot, the stress-strain state - Abstract
Мета роботи: за допомогою математичного кінцево-елементного моделювання розрахувати напружено-деформований стан (НДС) фібрин-кров’яного згустку і окістя в навколовідламковій зоні за умов фіксації стегнової кістки накістковою пластиною, інтрамедулярним блокованим стрижнем і апаратом зовнішньої фіксації (АЗФ).Методи: модель являла собою два відламки стегна з поперечною площиною зламу, які з’єднувалися зазначеними пристроями і веретеноподібним фібрин-кров’яним згустком, обмеженим окістям. Використано наявні дані про модуль Юнга і коефіцієнт Пуассона всіх складових моделі. Розрахунки НДС згустку та окістя проводили за умов осьового навантаження 800 Н стегнової кістки і поперечного навантаження 200 Н на дистальний відділ стегна. Для кількісного порівняння величин напруження за різних умов фіксації відламків обрані контрольні точки на горизонтальному перетині згустку та окістя. Крім цього, порівнювали площі, на які поширювався максимальний рівень напруження.Результати: за однакового осьового навантаження моделі найменший рівень напружень окісно-фібринового веретена спостерігали у випадку фіксації відламків інтрамедулярним блокованим стрижнем, трохи більший — пластиною і найбільший — АЗФ. Співвідношення величин напружень становило 1 : 2 : 3–4. За однакового поперечного навантаження моделі найменший рівень напружень окісно-фібринового веретена відзначений у разі фіксації відламків пластиною, трохи більший — інтрамедулярним блокованим стрижнем і найбільший — АЗФ. Співвідношення величин напруження становило 1 : 6 : 10–12. Найбільша різниця в рівнях напруження проявлялася за умов дії на сегмент поперечного навантаження.Висновки: представлена інформація про НДС тканин у навколовідламковій зоні пояснює походження розмірів, форм і структур періостального кісткового регенерату під час лікування діафізарних переломів пристроями з різними режимами рухомості відламків., Цель работы: с помощью математического конечно-элементного моделирования рассчитать напряженно-деформированное состояние (НДС) фибрин-кровяного сгустка и надкостницы в околоотломковой зоне при фиксации бедренной кости накостной пластиной, интрамедуллярным блокированным стержнем и аппаратом внешней фиксации (АВФ).Методы: модель представляла собой два отломка бедра с поперечной плоскостью излома, которые соединялись указанными устройствами и веретенообразным фибрин-кровяным сгустком, заключенным в надкостницу. Использованы существующие данные о модуле Юнга и коэффициенте Пуассона всех составляющих модели. Расчеты НДС сгустка и надкостницы проводили при осевой нагрузке 800 Н бедренной кости и поперечной нагрузке 200 Н на дистальный отдел бедра. Для количественного сравнения величин напряжения при различных условиях фиксации отломков выбраны контрольные точки на горизонтальном сечении сгустка и надкостницы. Кроме этого, сравнивали площади, на которые распространялся максимальный уровень напряжения.Результаты: при одинаковой осевой нагрузке модели наименьший уровень напряжений надкостнично-фибринового веретена наблюдали при фиксации отломков интрамедуллярным блокированным стержнем, немного больший — пластиной и самый большой — АВФ. Соотношение величин напряжений составило 1 : 2 : 3–4. При одинаковой поперечной нагрузке модели наименьший уровень напряжений надкостнично-фибринового веретена отмечен при фиксации отломков пластиной, немного больший — интрамедуллярным блокированным стержнем и самый большой — АВФ. Соотношение величин напряжений составило 1 : 6 : 10–12. Наибольшая разница в уровнях напряжения проявляется при действии на сегмент поперечной нагрузки.Выводы: представленные данные о НДС тканей в околоотломковой зоне объясняют происхождение размеров, форм и структур периостального костного регенерата при лечении диафизарных переломов устройствами с разными режимами подвижности отломков., The goal: using mathematical finite-element modeling to calculate the stress-strain state (SSS) of fibrin-blood clot and periosteum around the fracture zone in the conditions of fixation of femur fragments with on-bone plate, intramedullary locking nail and ExFix.The methods: the model represents two fragments of femur with transverse fracture plane joined with spindly fibrin-blood clot enclosed in periosteum and devices mentioned above. The existing data on the Young's modulus and Poisson's ratio of all components of the model were used. The calculations of SSS of clot and periosteum were performed under axial load of 800 N on femur and transverse load of 200 N on the distal femur. The control points on the horizontal section of clot and periosteum were selected for a quantitative comparison of the voltage in various conditions of fragments fixation. Moreover, the area covered by the maximum stress level was compared.The results: The following patterns were revealed. At the same axial load of model the lowest level of stress in periosteal-fibrin spindle was observed when fragments were fixed with intramedullary locking nail, a little more — with plate, and the biggest one — with ExFix. The ratio of the stress values was 1: 2: 3–4.At the same transverse load of model the lowest level of stress in periosteal-fibrin spindle was observed when fragments were fixed with plate, a little more – with intramedullary locking nail, and the biggest one — with ExFix. The ratio of the stress values was 1: 6: 10–12.The greatest difference in stress levels was noticed in the conditions of transverse load on the segment.Conclusion: The presented data on SSS in tissues around the fracture zone explain the origin of sizes, shapes and structures of periosteal bone regenerate in the treatment of diaphyseal fractures with devices with different modes of mobility of bone fragments.
- Published
- 2016