Применение метода конечных элементов при моделировании биологических систем в травматологии и ортопедии

Хирургическое лечение переломов проксимального отдела бедренной кости представляет собой проблему, обусловленную отсутствием единой тактики лечения. Особую важность приобретает анализ процессов, происходящих в костной ткани в ходе заживления переломов в динамических условиях, особенно анализ механических напряжений. Метод конечных элементов - эффективный метод математического моделирования сложных объектов и описания напряженно-деформированных состояний этих объектов. С целью улучшения результатов лечения переломов проксимального отдела бедренной кости и костей таза было проведено математическое моделировани с применением метода конечных элементов чрезвертельного перелома бедренной кости в условиях фиксации динамическим штифтом и перелома таза в различных условиях его погружной фиксации. Параметры расчетов основаны на данных литературы и оптимальном соотношении заданной точности результата и времени расчета системы «кость -имплантат» пакетом программ. Модели были построены с учетом различных свойств кортикальной и губчатой костей, а также металлофиксатора. К моделям прикладывалась виртуальная нагрузка веса тела человека 80 кг. Произведена оценка смещений системы «кость - имплантат» и напряжений по Мизесу. Таким образом, результаты математического моделирования с использованием метода конечных элементов позволяют прогнозировать перемещение костных фрагментов сломанного сегмента скелета, правильно выбрать метод остеосинтеза отломков и оценить последствия этого остеосинтеза. Применение методов математического моделирования расширяет возможности научно обоснованного и персонифицированного подхода к хирургическому лечению заболеваний опорно-двигательного аппарата.