Интрамедуллярный стержень нового типа для остеосинтеза диафизарных переломов бедра
Автор: Иванов Д.В., Барабаш А.П., Барабаш Ю.А.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 1 (67) т.19, 2015 года.
Бесплатный доступ
В настоящее время интрамедуллярный остеосинтез блокируемыми стержнями является наиболее распространенным методом лечения диафизарных переломов длинных костей нижней конечности человека. Современные расширяющиеся стержни, такие как Fixion, имеют ряд преимуществ перед стандартными блокируемыми. Они быстро устанавливаются и обеспечивают необходимую аутокомпрессию на стыке отломков. Тем не менее исследования показывают их невысокую стабильность при крутильных нагрузках. Более того, такие стержни существенно дороже стандартных. В данной работе предлагается новая конструкция интрамедуллярного стержня. Проведено конечно-элементное моделирование напряженно-деформированного состояния системы «бедренная кость - фиксатор» при трех внешних нагрузках (осевой, поперечной и скручивающей), прикладываемых к головке кости. Исследованы два фиксатора (разработанный и стандартный фирмы ChM ) и два типа диафизарных переломов А 1 (косой винтообразный) (косой винтообразный) и В 2 (оскольчатый с одним центральным осколком) (оскольчатый с одним центральным осколком) в соответствии с классификацией AO/ASIF. Выявлено, что разрабатываемый интрамедуллярный фиксатор обеспечивает осевую жесткость от 428 до 510 Н/мм для переломов А 1 и В 2. Результаты расчетов показали равномерное распределение контактного давления между костными отломками. Дистальный блокирующий винт нового стержня нового стержня при всех исследованных нагрузках не испытывал критических напряжений, основная нагрузка распределялась на тело стержня и его лопасти. Разрабатываемый стержень не имеет существенных недостатков блокируемого и расширяющегося стержней. Новый фиксатор обеспечивает высокую стабильность при скручивании и равномерную аутокомпрессию на стыке отломков, а также более плотный контакт отломков.
Интрамедуллярный остеосинтез, конечно-элементное моделирование, перелом бедра, эффективные напряжения, контактное давление
Короткий адрес: https://sciup.org/146216164
IDR: 146216164
Список литературы Интрамедуллярный стержень нового типа для остеосинтеза диафизарных переломов бедра
- Alho A., Benterud J.G., Hogevold H.E., Ekeland A., Stromsoe K. Comparison of functional bracing and locked intramedullary nailing in the treatment of displaced tibial shaft fractures//Clin. Orthop. Relat. Res. -1992. -Vol. 277. -P. 243-250.
- AO principles of fracture management. 2nd ed./ed. by T.P. Ruedi, R.E. Buckley, C.G. Moran. -Stuttgard, New York: Thieme Publishers, 2007. -1103 p.
- Blum J., Karagül G., Sternstein W., Rommens P.M. Bending and torsional stiffness in cadaver humeri fixed with a self-locking expandable or interlocking nail system: a mechanical study//J. Orthop. Trauma. -2005. -Vol. 19, № 8. -P. 535-542.
- Buciu G., Grecu D., Niculescu G., Chiutu L., Stoica M., Popa D. Studies about virtual behavior of tibia fractures and nails during the fixation process//Journal of Industrial Design and Engineering Graphics. -2013. -Vol. 8, № 2. -P. 5-10.
- Cheung G., Zalzal P., Bhandari M., Spelt J.K., Papini M. Finite element analysis of a femoral retrograde intramedullary nail subject to gait loading//Med. Eng. Phys. -2004. -Vol. 26, № 2. -P. 93-108.
- Christie J., Court-Brown C., Kinninmonth A.W., Howie C.R. Intramedullary locking nails in the management of femoral shaft fractures//J. Bone Joint Surg. (Br). -1988. -Vol. 70, № 2. -P. 206-210.
- Court-Brown C.M., Christie J., McQueen M.M. Closed intramedullary tibial nailing: its use in closed and type I open fractures//J. Bone Joint Surg. (Br). -1990. -Vol. 72, № 4. -P. 605-611.
- Efstathopoulos N., Nikolaou V.S., Xypnitos F.N., Korres D., Lazarettos I., Panousis K., Kasselouris E.N., Venetsanos D.T., Provatidis C.G. Investigation on the distal screw of a trochanteric intramedullary implant (Fi-nail) using a simplified finite element model//Injury. -2010. -Vol. 41, № 3. -P. 259-265.
- Helwig P., Faust G., Hindenlang U., Hirschmüller A., Konstantinidis L., Bahrs C., Südkamp N., Schneider R. Finite element analysis of four different implants inserted in different positions to stabilize an idealized trochanteric femoral fracture//Injury. -2009. -Vol. 40, № 3. -P. 288-295.
- Hooper G.J., Keddell R.G., Penny I.D. Conservative management or closed nailing for tibial shaft fractures. A randomized prospective trial//J. Bone Joint Surg. (Br). -1991. -Vol. 73, № 1. -P. 83-85.
- Ingrassia T., Mancuso A., Ricotta V. Design of a new tibial intramedullary nail//Proc. of the IMProVe 2011 International Сonference on Innovative Methods in Product Design. -Venice: Libreria Internazionale Cortina Padova, 2011. -P. 678-684.
- Kapoor S.K., Kataria H., Boruah T., Patra S.R., Chaudhry A., Kapoor S. Expandable self-locking nail in the management of closed diaphyseal fractures of femur and tibia//Indian J. Orthop. -2009. -Vol. 43, № 3. -P. 264-270.
- Lepore L., Lepore S., Maffuli N. Intramedullary nailing of the femur with an inflatable self-locking nail: comparison with locked nailing//J. Orthop. Sci. -2003. -Vol. 8, № 6. -P. 796-801.
- Lepore S., Capuano N., Lepore L., Romano G. Preliminary clinical and radiographic results with the Fixion intramedullary nail: an inflatable self-locking system for long bone fractures//J. Orthopaed. Traumatol. -2000. -Vol. 1, № 3. -P. 135-140.
- Maher S.A., Meyers K., Borens O., Suk M., Grose A., Wright T.M., Helfet D. Biomechanical evaluation of an expandable nail for the fixation of midshaft fractures//J. Trauma. -2007. -Vol. 63, № 1. -P. 103-107.
- Matityahu A., Schmidt A.H., Grantz A., Clawson B., Marmor M., McClellan R.T. The variable angle hip fracture nail relative to the Gamma 3: a finite element analysis illustrating the same stiffness and fatigue characteristics//Advances in Orthopedics. -2013. DOI: DOI: 10.1155/2013/143801
- Oliveira M.L., Lemon M.A., Mears S.C., Dinah A.F., Waites M.D., Knight T.A., Belkoff S.M. Biomechanical comparison of expandable and locked intramedullary femoral nails//J. Orthop. Trauma. -2008. -Vol. 22, № 7. -P. 446-450.
- Ozturk H., Unsaldi T., Oztemur Z., Bulut O., Korkmaz M., Demirel H. Extreme complications of Fixion nail in treatment of long bone fractures//Arch. Orthop. Trauma Surg. -2008. -Vol. 128, № 3. -P. 301-306.
- Pascarella R., Nasta G., Nicolini M., Bertoldi E., Maresca A., Boriani S. The Fixion nail in the lower limb. Preliminary results//Chir. Organi. Mov. -2002. -Vol. 87, № 3. -P. 169-174.
- Rodrigues L.B., Las Casas E.B., Lopes D.S., Folgado J., Fernandes P.R., Pires E.A., Alves G.E., Faleiros R.R. A finite element model to simulate femoral fractures in calves: testing different polymers for intramedullary interlocking nails//Vet. Surg. -2012. -Vol. 41, № 7. -P. 838-844.
- Rose D.M., Smith T.O., Nielsen D., Hing C.B. Expandable intramedullary nails in lower limb trauma: a systematic review of clinical and radiological outcomes//Strat. Traum. Limb Recon. -2013. -Vol. 8, № 1. -P. 1-12
- Smith W.R., Ziran B., Agudelo J.F., Morgan S.J., Lahti Z., Vanderheiden T., Williams A. Expandable intramedullary nailing for tibial and femoral fractures: a preliminary analysis of perioperative complications//J. Orthop. Trauma. -2006. -Vol. 20, № 5. -P. 310-314.
- Tarnita D., Tarnita D., Bolcu D. Orthopaedic modular implants based on shape memory alloys/ed. Prof. Reza Fazel//Biomedical Engineering -From Theory to Applications. -Rijeka: Sciyo, 2011. -P. 431-468.
- Turner C.H., Rho J., Takano Y., Tsui T.Y., Pharr G.M. The elastic properties of trabecular and cortical bone tissues are similar: Results from two microscopic measurement techniques//J. Biomech. -1999. -Vol. 32, № 4. -P. 437-441.
- Zdero R., Bougherara H. Orthopaedic biomechanics: a practical approach to combining mechanical testing and Finite Element Analysis/ed. D. Moratal//Finite Element Analysis. -Rijeka: Sciyo, 2010. -P. 171-195.
- Zhang S., Zhang K., Wang Y., Feng W., Wang B., Yu B. Using three-dimensional computational modeling to compare the geometrical fitness of two kinds of proximal femoral intramedullary nail for chinese femur//Scientific World Journal. -2013. DOI: DOI: 10.1155/2013/978485
- Zysset P.K., Guo X.E., Hoffler C.E., Moore K.E., Goldstein S.A. Elastic modulus and hardness of cortical and trabecular bone lamellae measured by nanoindentation in the human femur//J. Biomech. -1999. -Vol. 32, № 10. -P. 1005-1012.