Изучение прочностных свойств донорской лучевой кости расчетно-экспериментальным методом

Целью исследования является изучение влияния различных вариантов формы выреза лучевой кости на ее прочностные свойства. Актуальность данного исследования определяется тем, что частота патологических переломов лучевой кости после забора трансплантата достигает 67 %. Нами применен комплексный подход к изучению прочностных свойств донорской лучевой кости, включающий экспериментальные и теоретические методы. Определены относительные деформации натуральных костей с вырезом и без них в условиях растягивающих и изгибающих нагрузок. Проанализированы формы начального прогиба в двух плоскостях на экспериментальных костях. На основании экспериментальных данных проведены математические расчеты с использованием технической теории изгиба балок и метода поперечных сечений для изучения влияния глубины, формы выреза и начального прогиба лучевой кости на ее прочностные свойства при растяжении и изгибе. Для прямоугольного и треугольного вырезов с одинаковой глубиной дефекта снижение прочности при растяжении составило соответственно 62 и 57 % от предельной разрушающей нагрузки целой кости. Установлено, что с увеличением начального прогиба возрастают поперечные разрушающие нагрузки на кость при ее растяжении. Изгибные напряжения при растяжении кости в среднем ее сечении могут превышать растягивающие в 9 раз. Изучение продольных изгибающих моментов выявило, что без учета концентрации напряжений при пределе прочности 120 МПа в условиях физиологических нагрузок кость с прямоугольным вырезом оказалась слабее кости с треугольным вырезом в 1,43 раза, а с учетом концентрации напряжения - в 1,58-1,86 раза. Расчеты, выполненные по предлагаемой методике и подтвержденные экспериментами, показали, что при одинаковом пределе прочности 120 МПа прямоугольный вырез слабее треугольного в 1,4 раза, а с учетом концентрации напряжений - в 1,5-1,8 раза. Полученные закономерности позволят хирургу уменьшить донорский изъян лучевой кости за счет рационального выполнения ее остеотомии.