| Popis: |
Проблематика. Одним із найбільш ефективних методів лікування переломів довгих трубчастих кісток визнано кістковий остеосинтез. Розвиток сучасної комп’ютерної техніки та спеціалізованого програмного забезпечення дає можливість лікареві-травматологу виконати попередню оцінку ефективності остеосинтезу з використанням пластин-фіксаторів різних конструкцій. Результати таких досліджень можуть залежати від параметрів розрахункової моделі. У більшості робіт, пов’язаних із вивченням напружено-деформованого стану систем “кістка–фіксатор”, кісткова тканина розглядається як однорідне, ізотропне, пружне середовище. Однак насправді вона є неоднорідною і має анізотропію механічних характеристик. Цей факт вказує на те, що в разі використання спрощеної ізотропної моделі кісткової тканини при виконанні розрахунків існує вірогідність отримати неточні результати. Мета. Оцінка впливу ортотропії фізико-механічних властивостей кісткової тканини на напружено-деформований стан системи “кістка–фіксатор”. Методика реалізації. Дослідження виконувалося в середовищі програмного комплексу, заснованого на методі скінченних елементів. За розрахунковий випадок був вибраний остеосинтез низького поперечного перелому малогомілкової кістки з використанням гладкої пластини. Для розв’язання поставленої задачі було побудовано дві спрощені з погляду геометрії розрахункові моделі, які відрізнялися лише властивостями кортикальної кісткової тканини. Результати. Аналіз напруженого стану в елементах моделей показав, що нормальні напруження досягали найбільших значень, а дотичні були відносно малими. При цьому характер розподілу напружень виявився суттєво неоднорідним. Однак картини напруженого стану були якісно подібні в обох розрахункових моделях. Загальною особливістю максимальних напружень як у кістці, так і в пластині виявилося те, що всі максимальні напруження були наслідком їх концентрації. Висновки. Врахування ортотропії пружних показників кістки зумовило суттєві кількісні зміни показників напруженого стану. Встановлено, що мінімальні запаси міцності в обох моделях виявилися за максимальними напруженнями розтягу, які діють у вертикальному напрямку. Аналогічний результат при оцінці міцності кістки має місце й у випадку, коли враховується тільки пружна ортотропія, але не враховується ортотропія показників міцності. У разі врахування міцнісної ортотропії для ізотропної моделі кортикальної кістки картина якісно змінюється. Небезпечним виявляється нормальне напруження розтягу, спрямоване по дотичній до кривизни поперечного перерізу кістки. Отримані результати розрахунків вказують на можливість використання ізотропної моделі кортикальної тканини при виконанні порівняльних оцінок із метою виявлення найбільш ефективних конструкцій пластини-фіксатора з позицій міцності. |
