Математичне і комп’ютерне моделювання поведінки сегментів поперекового відділу хребта після ендопротезування

Autor: Mykola Korzh, M.M. Tkachuk, V.O. Kutsenko, I.B. Timchenko, A.I. Popov, O.V. Veretelnik, M.A. Tkachuk
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: TRAUMA. 20:6-14
ISSN: 2307-1397
1608-1706
DOI: 10.22141/1608-1706.5.20.2019.185549
Popis: Актуальність. Елементи біомеханічної системи, утвореної із сегмента поперекового відділу хребта й ендопротеза, піддаються в післяопераційний період комплексу силових впливів від розташованих вище мас. Мета — визначення компонент напружено-деформованого стану елементів біомеханічної системи, яка описує поперековий хребетно-руховий сегмент людини після проведення установки різних міжтілових ендопротезів. Матеріали та методи. Для проведення досліджень поперекового відділу хребта були створені тривимірні скінченно-елементні моделі, які описують поперековий сегмент L3–L5 і внутрішній ендопротез (виконаний із титану). Модель, яка описує поперековий відділ хребта, включала хребці сегмента L3–L5 (при цьому хребці мали поділ на складові кортикальну і губчасту кістки), а також були промодельовані міжхребцеві диски і хрящі. У модель були додані два додаткові елементи зверху і знизу таким чином, щоб максимально зменшити вплив закріплення моделі і для коректної передачі на неї навантаження. Результати. За результатами отриманих численних значень і полів розподілу компонент напружено-деформованого стану в елементах біологічних і біомеханічних систем поперекового сегмента L3–L5 можна стверджувати про ефективність використання запропонованого підходу проведення ендопротезування, оскільки поведінка біомеханічної моделі близька до вихідної біологічної системи; ця поведінка супроводжується деяким перерозподілом напружень всередині біомеханічної системи, за виключенням суміжних хребців, які контактують з ендопротезом, проте отримані значення напружень не перевищують граничних меж міцності, відповідних для кортикальної кістки — 160 МПа, для губчастої — 18–22 МПа і для титану — 1000 МПа. Висновки. Найкращою конструкцією для проведення оперативного лікування з розглянутих є схема, що відповідає 4-й розрахунковій моделі (ендопротез із додатковими торцевими елементами). Таким чином, проведені дослідження, в основу яких був покладений запропонований підхід, дали можливість отримати рішення, яке задовольняє всім вимогам за чинними критеріями й обмеженнями.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: