Математическое моделирование состояния системы «кость-металлофиксатор» в процессе лечения чрезвертельных переломов бедренной кости

Relevance — the need for an objective justification in choosing the type of fixation in the treatment patients with pertrochanteric hip fractures.Objective — to study the changes in the properties of a consolidating trochanteric fracture fixed by a dynamic cephalomedullary nail when subjected to cyclic dynamic loads.Materials and methods. A mathematical model was developed for trochanteric fracture of the femur (A1 according to AO classification) when fixed with a dynamic cephalomedullary nail. Then, the properties of the system were studied (pressure between fragments, mechanical stress in the bone and fixation device, displacement amplitude, neck-diaphysis angle) under a virtual load of a 80 kg body at various amount of insertion of the dynamic screw (from 10 mm to 0 mm).Results. In the process of shortening the femoral neck axis by 1 cm, the stability of the ‘bone-metal fixation device’ system increases, as indicated by a decrease in the maximum amplitude of displacements in the system under load by 16.8%, a decrease in the maximum stress in the fixation elements by 20.2%, a decrease in pressure at the site of contact of fragments by 19.8%. In addition, there was a decrease in the neck-diaphysis angle by 2.8%.Conclusion. The mathematical modeling of the ‘bone-metal fixation device’ system simulating conditions of dynamic osteosynthesis showed that there is a potential increase in the stability of the cephalomedullary system and that favorable conditions are created for the consolidation of the fracture when subjected to cyclic load of body mass.Актуальность — необходимость объективного обоснования выбора типа фиксации при лечении пациентов с чрезвертельными переломами бедренной кости.Цель — изучение изменения свойств консолидирующегося чрезвертельного перелома, фиксированного динамическим цефаломедуллярным штифтом, в условиях циклической динамической нагрузки.Материал и методы. Выполнено построение математической модели чрезвертельного перелома бедренной кости (типа А1 по классификации АО) в условиях фиксации динамическим цефаломедуллярным штифтом. Затем проведено исследование свойств системы (давление между отломками, механическое напряжение в кости и фиксаторе, амплитуда смещений, величина шеечно-диафизарного угла) в условиях виртуальной нагрузки весом тела 80 кг при различных степенях погружения динамического винта (от 10 до 0 мм).Результаты. В процессе укорочения оси шейки бедренной кости на 1 см стабильность системы «кость-металлофиксатор» увеличивается, на что указывает уменьшение максимальной амплитуды смещений в системе под нагрузкой на 16,8%, снижение максимального напряжения в элементах фиксатора на 20,2%, понижение давления в зоне контакта отломков на 19,8%. Кроме того, выявлено уменьшение шеечно-диафизарного угла на 2,8%.Заключение. Математическое моделирование системы «кость-металлофиксатор» в условиях динамического остеосинтеза показало, что потенциально происходит увеличение стабильности цефаломедуллярной системы и создаются благоприятные условия для консолидации перелома в условиях циклической нагрузки весом тела