Методика сравнительной биомеханической оценки стабильности остеосинтеза поперечных диафизарных переломов бедренных костей с помощью различных интрамедуллярных и накостных конструкций

Безопасное расстояние во всех случаях измерений составило в среднем 1,1 метр.

Таким образом, СВЧ - излучение может негативно влиять на здоровье, однако от этого влияния человека надежно защищают корпус микровол-новки и специальное стекло на ее дверце. Но как

показали результаты анкетирования, ненадлежащий уход с использованием абразивных материалов приводит к повреждению покрытия стекла и отклонению излучения от допустимого значения. При работе микроволновой печи необходимо находиться на безопасном от нее расстоянии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Седов Д.С., Махина В.И., Иванченко М.Н. Влияние электромагнитного излучения, создаваемого мобильными устройствами, на здоровье человека/bulletin of Medical Internet Conferences, Volume 2, 2012, Issue 11.

2. Дунаев В. Н. «Электромагнитные излучения и риск популяционному здоровью при использовании средств сотовой связи» //Гигиена и санитария, № 6, 2007, с. 56—57

3. Никитина В.Н. «Современное состояние проблемы защиты от электромагнитных полей», сборник докладов девятой Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости ЭМС -2006, СПб, С.34-39.

4. Дедков В.К. Компьютерное моделирование характеристик надежности нестареющих восстанавливаемых объектов / В.К. Дедков, Н.А. Северцев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. I. С. 368-370.

5. Евстифеев A.A. Модели минимизации направленного ущерба транспортной системы при отсутствии информации / A.A. Евстифеев, Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2009. № 11. С. 137-145.

УДК:616.71-001.5-089.84:669.295

Шайко-Шайковский1 А.Г., Олексюк2 И.С., Бурсук2 Е.И., Азархов3 А.Ю., Сорочан3 Е.Н., Пастухова3 Т.В

1Черновицкий национальный университет имени. Юрия Федьковича, Черновцы, Украина 2Буковинский государственный медицинский университет, Черновцы, Украина 3Приазовский государственный технический университет, Мариуполь, Украина

МЕТОДИКА СРАВНИТЕЛЬНОЙ БИОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ СТАБИЛЬНОСТИ ОСТЕОСИНТЕЗА ПОПЕРЕЧНЫХ ДИАФИЗАРНЫХ ПЕРЕЛОМОВ БЕДРЕННЫХ КОСТЕЙ С ПОМОЩЬЮ РАЗЛИЧНЫХ ИНТРАМЕДУЛЛЯРНЫХ И НАКОСТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Разработка и внедрение экспериментальных методик сравнительной оценки биотехнических систем при остеосинтезе поперечных переломов диафиза бедренных костей с помощью различных фиксирующих конструкций имеет важное практическое и теоретическое значение для правильного и обоснованного выбора оптимальных для каждого случая перелома различных фиксирующих конструкций и систем.

Ключевые слова:

остеосинтез, фиксаторы, стабильность, биомеханический анализ.

Введение. Изменения в характере современного бытового и производственного травматизма, увеличение удельного веса травм, которые возникли вследствие действия большой ударной силы (так наз. высокоэнергетические травмы), в частности, осколочных, раздробленных, двойных, винтовых, множественных переломов, политравмы обуславливают объективные трудности при их лечении.

Консервативные методы лечения с использованием гипсовых повязок, как известно, в большинстве случаев не обеспечивают полноценного восстановления всех функций повреждённой кости, сопровождаются длительной потерей работоспособности и в 8 - 30% случаев приводят к инвалидности [1].

Сокращение срока пребывания на больничной койке и общей нетрудоспособности с нескольких месяцев (а в некоторых случаях - лет) до нескольких недель - актуальная задача, которая в современных условиях требует научного теоретического и экспериментального обоснования и инженерно-технического обеспечения. Решение этой задачи возможно лишь при объединении усилий врачей и инженерно-технических работников, специалистов в области материаловедения, сопротивления материалов, конструкторов и технологов.

Так, например, у больных с переломами бедренной кости общий срок нетрудоспособности в 94,7% случаев достигает 3-8,5 месяцев [2].

Одним из приоритетнейших проблемных разделов остеосинтеза является инженерно-конструкторский - создание механических устройств и систем для осуществления остеосинтеза [3].

Цель исследования. Необходимы разработка, обоснование и применение принципиально новых подходов и технологий с использованием методов стабильной фиксации костных отломков, которые позволяют избежать иммобилизации оперированной конечности гипсовой повязкой. Это должно позволить с первых дней после операции начать активные движения в суставах и дозированную нагрузку, способствовать скорейшему возвращению пострадавших к активной трудовой деятельности.

Материалы и методы. Большинство исследователей в настоящее время склоняется ко мнению, что современный остеосинтез должен быть максимально малоинвазивным, а также - биологическим (созданная в результате остеосинтеза биотехническая система «отломки кости - фиксатор» должна в максимальной степени по деформативности и прочности приближаться к параметрам целой неповреждённой кости, которая в таких случаях может считаться своеобразным эталоном). При этом прочность, жёсткость, динамические и демпфирующие параметры биотехнической системы должны приближаться к характеристикам целой неповреждённой кости.

Для обоснования преимущества блокирующих и металлополимерных конструкций компрессионного остеосинтеза проведено сравнительное изучение и оценка стабильности целой бедренной кости, а также - препаратов, ситезированных различными металлическими и металлополимерными конструкциями.

Эксперименты проводились на 100 свежих бедренных костях, взятых при аутопсии у погибших от несчастных случаев в возрасте от 40 до 60 лет. Рассмотрено 10 серий опытов по 10 препаратов в каждой. Препараты были синтезированы гвоздём Кю-нчера, штыковидным штифтом, штифтом-штопором Сиваша, КМПФ-2, КМПФ-3, КМПФ-5 (разработанных на кафедре травматологии и ортопедии в Буковинском государственном медицинском университете проф. И.М. Рублеником, совместно с лабораторией сопротивления материалов Черновицкого национального университета). Кроме того - рассмотрены препараты, синтезированные пластиной ХИТО Харьковского института травматологии и ортопедии, фиксатором Сеппо, пластиной АО Швейцарской ассоциации остеосинтеза. Для сравнения использовались препараты целой неповреждённой бедренной кости.

Диаметр интрамедуллярных фиксаторов составлял 13 мм, размеры компрессирующей пластины: 160х20х5 мм. Интрамедуллярный остеосинтез проведен для случая поперечного перелома бедренной кости на уровне средней трети. При использовании штифта-штопора Сиваша остеотомию проводили в

верхней трети с таким расчётом, чтобы место перелома приходилось на середину фиксатора. Гвозди Кюнчера и металлополимерные фиксаторы моделировали соответственно физиологическому изгибу кости. При выполнении накостного остеосинтеза компрессирующую пластину устанавливали вдоль внешней поверхности кости и фиксировали с помощью восьми винтов. Для оценки возможностей каждого из фиксирующих устройств остеосинтез осуществлялся как в статическом. Так и в динамическом вариантах.

Для динамического остеосинтеза использовались КМПФ-3 и КМПФ-5. Статический остеосинтез осуществлялся с помощью КМПФ-2. Жёсткость неповреждённой кости и биотехнической системы «отломки кости - фиксатор» определялись путём измерений деформаций, которые возникали вследствие приложения к системе простых видов нагрузок: растяжения, сжатия, кручения, изгиба, а также их различных комбинаций: т.е. сложных видов нагрузок. Для этого была сконструирована и изготовлена специальная установка, защищённая авторским свидетельством на изобретение [4].

Результаты и их обсуждение. На рис.1 представлено схематическое изображение препаратов с поперечным переломом диафиза, синтезированных пречисленными выше фиксаторами.

Деформация изгиба исследовалась в четырёх взаимно-перпендикулярных плоскостях: вентро-дорсальной, дорсо-вентральной, медио-латераль-ной, и латеро-медиальной. Ниже, на рис. 2 представлены графики, характеризующие сопротивление изгибу всех серий препаратов в плоскостях наибольших деформаций.

Ниже на рис.2 представлены графические зависимости, отражающие деформативность рассмотренных биотехнических систем в плоскостях наибольших деформаций.

Рисунок 2 - Характеристики сопротивляемости изгибу препаратов неповрежденной бедренной кости и ситезированных рассмотренными выше

конструкциями в плоскостях наибольших деформаций: 1 - неповрежденная кость; 2 -

синтезированная гвоздем Кюнчера; 3 -штыковидным штифтом; 4 - штифтом-штопором Сиваша; 5 - КМПФ-3; 6 - КМПФ-2; 7 - пластинной АО; 8 - КМПФ-5; 9 - пластиной ХИТО; 10 -фиксатором Сеппо

На рис.3 показаны графические зависимости деформации кручения всех серий препаратов.

Рисунок 1 - Поперечный перелом бедренной кости,

синтезированной гвоздем Кюнчера

Рисунок 3 - Характеристики сопротивляемости кручению препаратов целой и синтезированной бедренной кости: 1 - неповрежденная кость; 2 -синтезированная гвоздем Кюнчера; 3 -штыковидным штифтом; 4 - штифтом-штопором Сиваша; 5 - КМПФ-3; 6 - КМПФ-2; 7 - пластинной АО; 8 - КМПФ-5; 9 - пластиной ХИТО; 10 -фиксатором Сеппо

Выводы. Проведенные исследования позволили определить вид фиксирующей системы, наиболее подходящей для создания надёжной и стабильной фиксации отломков. Анализ результатов проведенных исследований позволил установить, что оптимальным и наиболее приемлемым, соответствующим биомеханическим условиям видом биотехнической системы являются интрамедуллярные фиксаторы серии КМПФ.

Аналогичные исследования проведены также для препаратов большеберцовых костей. При этом моделировались не только поперечные переломы диа-физа, но и косые, оскольчатые и винтообразные переломы, для которых получены соответствующие рекомендации и выводы.

ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рубленик И.М. Биологическая оценка стабильности блокирующего интрамедуллярного остеосинтеза диафизарных переломов большеберцовой кости с помощью БИМПФ-8 /И.М. Рубленик, П.Е.Ковальчук, Т.О. Царик, А.Г. Шайко-Шайковский. // Буковинский медицинский вестник.-2003.-т.7.-№3.-с.72-76.

2. Рубленик И.М. Биомеханическое обоснование блокирующего интрамедуллярного металлополимерного остеосинтеза бедренной и большеберцовой кости при диафизарных переломах / И.М.Рубленик, В.Л.Васюк, А.Г.Шайко-Шайковский.// Буковинский медицинский вестник.-1998.-№1.-с.7-19.

3. Корж А.А. Остеосинтез - достижения и проблемы / А.А. Корж// Ортопедия, травматология и протезирование.-19 92.-№1.-с.1-4.

4. А.С. 1409250 СССР, МКИ А 61 В 17/58.Устройство для определения деформаций костного об-разца/В.Л. Васюк, И.М. Рубленик, А.Г. Шайко-Шайковский, К.Д. Рединский (СССР).-№4161940/28-14; заявл.16.12.86; опубл.15.07.88, бюл.№2 6.

5. Василов В.В., Зинькив О.И., Билык С.В., Шайко-Шайковский А.Г. и др. Интрамедуллярный фиксатор с деротационным элементом для остеосинтеза/ В.В.Василов, О.И. Зинькив, С.В. Билык, А.Г. Шайко-Шайковский и др. - Материалы междунар. Симпозиума «Надёжность и качество».- -2013,-Россия, Пенза, 2013, с. 296-297.

6. Перепичка О.В., Кирилюк С.В.,. Зинченко А.Т. Олексюк И.С., Шайко-Шайковский А.Г. Методика нормализации рентгенограмм для обеспечения надёжности и стабильности остеосинтеза/ О.В. Перепичка, С.В. Кирилюк,. А.Т. Зинченко, И.С. Олексюк, А.Г. Шайко-Шайковский - Материалы Междунар. Симпозиума «Надёжность и качество-2007», Россия. -Пенза, -т.2.-с.153-154.

УДК: 616.71-001.5-089.84:669.295

Шайко-Шайковский1 А.Г. , Шваб2 Н.Н., Леник2 Д.К., Проданчук2 И.Г., Косенко2 О.Л., Проданчук А.И.

1Черновицкий национальный университет имени Юрия Федьковича, Черновцы, Украина 2Буковинский государственный медицинский университет, БДМУ, Черновцы, Украина

БИОМЕХАНИЧЕСКИЙ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НАКОСТНЫХ ПЛАСТИН ДЛЯ ОСТЕОСИНТЕЗА ДИАФИЗАРНЫХ ПЕРЕЛОМОВ ДЛИННЫХ КОСТЕЙ

Рассмотрен сравнительный биомеханический анализ и проведена оценка характеристик и возможностей полноконтактной и малоконтактной одноплоскостных пластин для фиксации костных отломков при диафизарных переломах (поперечных, косых, винтовых) длинных костей.

Ключевые слова:

остеосинтез, сравнительный биомеханический анализ, накостные пластины.

В соответствии с официальной статистикой в Украине ежедневно получают травмы 120 чел, 30 из них остаются инвалидами, 3-5 - гибнут. Кроме того, за последние 10 лет в два раза увеличилось число переломов по причине остеопорозов.

Переломы длинных костей регистрируются у 3338% пациентов травматологических стационаров. При этом - вследствие консервативных методов лечения (вытяжение, гипсовая повязка), инвалидность возникает в 8-30% случаев. Следует также учитывать, что при консервативных методах лечения, как следствие, возникают пролежни, атрофия мышц, контрактура суставов, общее ослабление иммунитета организма.

При оперативных методах лечения неудовлетворительные результаты наблюдаются менее, чем в 5 - 25% случаев [2, 4] . Результаты и проведение необходимых медицинских мероприятий осложняются также отсутствием средств для реализации качественного лечения травм и повреждений опорно-двигательного аппарата. Поэтому в работе предпринята попытка решить возникающие задачи возможно более дешёвыми и простыми средствами.

Оперативные методы лечения позволяют гораздо быстрее (на протяжении нескольких дней или, в тяжёлых случаях, недель) возвратить пострадавших к активному способу жизни. Консервативные методы лечения заставляют пострадавших находиться на больничной койке несколько месяцев, а в особо тяжёлых случаях - несколько лет.

Поэтому в настоящее время наблюдается широкое распространение и развитие оперативных методов лечения, совершенствование фиксирующих конструкций и систем, технологий их применения. Решение этой комплексной задачи невозможно без комплексных, совместных усилий специалистов-травматологов, биомехаников, материало- и металловедов. Вследствие сказанного, задача также приобретает и социально- экономический характер.

На сегодняшний день вследствие нестабильности остеосинтеза, его конструктивных и биомеханических недостатков неудовлетворительные результаты по отдельным видам переломов для некоторых фиксирующих конструкций наблюдаются в 36-38% случаев.

Как известно, одним из наиболее доступных и простых видов остеосинтеза является фиксация отломков при помощи одноплоскостных накостных пластин. Реализация этого вида остеосинтеза возможна в условиях районных больниц врачами не наивысшего уровня квалификации. Такого рода фиксаторы достаточно дёшевы и доступны для всех слоёв населения, их установка воможна без применения дорогой и сложной рентгентелевизионной аппаратуры в условиях районных травматологических стационаров.

В работе приводятся результаты биомеханического сравнительного исследования параметров и свойств обычной накостной пластины и малоконтактной накостной пластины при использовании их в качестве накостных фиксаторов для остеосинтеза поперечных, косых и винтообразных диафизарных переломов.

Врачи-практики всё чаще используют именно малоконтактные накостные фиксаторы, поскольку они в меньшей степени повреждают периост, не препятствуют прохождению крови и физиологических жидкостей к месту перелома [1, 3]. Это положение подтверждается достаточно многочисленными медицинскими результатами практического использования таких конструкций и лечебной практикой практикой. На рис.1 показаны сечения обычной накостной пластины (а), а также - малоконтактной од-ноплоскостной накостной пластины (б).

Рисунок 1 - Сечения обычной (а) и малоконтактной (б) накостной пластин

Определённые расчётным путём геометрические характеристики сечений обеих конструкций, а также предельные (допустимые) значения изгибающих нагрузок для каждой из конструкций накостной пластины в сагитальной и фронтальной плоскостях содержатся в таблице №1.

Значения геометрических характеристик сечений и допустимые значения изгибающих моментов

Таблица 1

Площадь поперечного сечения,

Фронтальная плоскость Сагитальная плоскость Фронтальная плоскость Сагитальная плоскость

Обычная накостная пластина 0,64 0,0427 0,1707 8,54 34,17

малоконтактная накостная пластина 0,67 0,0497 0,1851 9,94 37,02