Численное моделирование напряжений в конструкции для временного гемиэпифизеодеза у пациентов с системными дисплазиями скелета


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Методики управляемого роста (временный гемиэпифизеодез) для коррекции осевых деформаций на уровне коленного сустава у детей применяются в основном у пациентов с идиопатическими деформациями и не учитывают особенностей пациентов с системными дисплазиями скелета. Цель исследования: на основании рентгенограмм оценить риск неполного прилегания пластины при выполнении временного гемиэпизиодеза у пациентов с системными дисплазиями скелета; с помощью численного моделирования напряжений, возникающих в конструкции, оценить напряженно-деформирующее состояние использованных металлических имплантатов для прогнозирования их возможной несостоятельности. Пациенты и методы. Проанализированы послеоперационные рентгенограммы 58 детей с системными дисплазиям скелета, которым выполнялся временный гемиэпифизеодез (107 конечностей, 188 пластин), а также в контрольной группе из 50 детей, которым операция выполнялась в связи с деформациями иной этиологии. На рентгенограммах оценивали прилегание пластины к метафизу кости, которое считали неполным в том случае, если оно превышало 2 мм. Для определения напряжений и перемещений, возникающих в процесс роста кости, было проведено численное моделирование в программном пакете COMSOL Multiphusics. Результаты. Из 188 установленных детям с системными дисплазиями скелета пластин неполное прилегание наблюдалось в 41 (22%) конструкции. При этом средняя величина дефицита контакта составила 4,1±1,3 мм. В контрольной группе неполное прилегание пластины (более 2 мм) имело место только в 3 (4,5%) случаях ( p <0,05). Данные численного моделирования напряжений, возникающих в конструкции при нагрузках в результате роста кости при установке пластин с неполным погружением винтов, свидетельствовали о том, что в таких ситуациях наиболее нагружаемая часть винта остается вне кости и возникает опасность разрушения винта в зоне контакта с кортикальной костью. Заключение. Анатомические особенности эпиметафизарного перехода у пациентов с системными дисплазиями скелета предрасполагают к тому, что при проведении временного гемиэпифизеодеза велика вероятность (до 22%) неполного примыкания метафизарной части пластины к кости. Согласно данным численного моделирования напряжений под действием силы, возникающей при росте кости, напряжения в винте превышают предел его прочности, что может привести к разрушению имплантата с течением времени. Для повышения эффективности метода управляемого роста у детей с системными дисплазиями скелета необходима разработка конструкций, которые будут учитывать особенности конфигурации эпиметафизов костей и формирования сустава у данной группы пациентов.

Об авторах

Владимир Маркович Кенис

ФГБУ «Научно-исследовательский детский ортопедический институт имени Г.И. Турнера» Минздрава России

Email: kenis@mail.ru
доктор мед. наук, зам. директора по развитию и внешним связям, рук. отделения патологии стопы, нейроортопедии и системных заболеваний НИДОИ им. Г.И. Турнера Санкт-Петербург, РФ

Е. С Моренко

ФГБУ «Научно-исследовательский детский ортопедический институт имени Г.И. Турнера» Минздрава России

аспирант отделения патологии стопы, нейроортопедии и системных заболеваний НИДОИ им. Г.И. Турнера Санкт-Петербург, РФ

А. В Коршунов

ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

канд. техн. наук, доцент кафедры «теплофизика энергетических установок» Института энергетики и транспортных систем СПбПУ Санкт-Петербург, РФ

Р. В Клейманов

ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

аспирант кафедры «физико-химия и технология микросистемной техники» Института металлургии СПбПУ Санкт-Петербург, РФ

Список литературы

  1. Stevens P. Guided growth for angular correction: a preliminary series using a tension band plate. J. Pediatr. Orthop. 2007; 27 (3): 253-6. doi.org/10.1097/bpo.0b013e31803433a1.
  2. Ballal M., Bruce C., Navagam S. Correcting genu varum and genu valgum in children by guided growth: temporary hemiepiphysiodesis using tension band plates. J. Bone Joint Surg. Br. 2010; 92 (2): 273-6. doi.org/10.1302/0301-620x.92b2.22937.
  3. Goldman V., Green D. Advances in growth plate modulation for lower extremity malalignment (knock knees and bow legs). Cur. Opin. Pediatr. 2010; 22: 47-53. doi.org/10.1097/mop.0b013e328334a600.
  4. Patwardhan S., Shah K., Shyam A. et al. Growth modulation in children for angular deformity correction around knee - use of eight plate. Int. J. Paediatr. Orthop. 2015; 1 (1): 33-7.
  5. Stevens P. Guided growth: 1933 to the present. Strat. Traum. Limb. Recon. 2006; 1 (1): 29-35. doi.org/10.1007/s11751-006-0003-3.
  6. Моренко Е.С., Кенис В.М. Коррекция осевых деформаций коленного сустава у детей методом управляемого роста (обзор литературы). Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. 2016; 4 (1): 57-62. doi: 10.17816/PTORS4157-62.
  7. Кенис В.М., Клычкова И.Ю., Мельченко Е.В. и др. Коррекция деформаций нижних конечностей у детей с помощью метода управляемого роста. Вестник травматологии и ортопедии им Н.Н. Приорова. 2013; 4: 50-5.
  8. Stevens P.M., Klatt J.B. Guided growth for pathological physes: radiographic improvement during realignment. J. Pediatr. Orthop. 2008; 28 (6): 632-9. doi: 10.1097/BPO.0b013e3181841fda.
  9. Boero S., Michelis M.B., Riganti S. Use of the eight-Plate for angular correction of knee deformities due to idiopathic and pathologic physis: initiating treatment according to etiology. J. Child. Orthop. 2011; 5 (3): 209-16. doi.org/10.1007/s11832-011-0344-4.
  10. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир; 1984.
  11. Трусов П.В., ред. Введение в математическое моделирование: Учебное пособие. М.: Логос; 2004.
  12. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана; 1999.
  13. Заварухин В.И., Моренко Е.С., Свиридов М.К., Говоров А.В. Эмбриональное развитие и строение зоны роста. Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. 2015; 3 (2): 61-5. doi: 10.17816/PTORS3261-65.
  14. Schroerlucke S., Bertrand S., Clapp J. et al. 2009. Failure of Orthofix eight-Plate for the treatment of Blount disease. J. Pediatr. Orthop. 2009; 29 (1): 57-60. doi: 10.1097/BPO.0b013e3181919b54.
  15. Burghardt R.D., Specht S.C., Herzenberg J.E. Mechanical failures of eight-plateguided growth system for temporary hemiepiphysiodesis. J. Pediatr. Orthop. 2010; 30 (6): 594-7. doi: 10.1097/BPO.0b013e3181e4f591.
  16. Stitgen A., Garrels K., Kobayashi H. et al. Biomechanical comparison between 2 guided-growth constructs. J. Pediatr. Orthop. 2012; 32 (2): 206-9. doi: 10.1097/BPO.0b013e31823f09a3.
  17. Хмизов С.О., Прозоровський Д.В., Суббота І.А., Єршов Д.В. Напружено-деформований стан проксимального відділу великогомілкової кістки дитини при tibia vara в умовах однобічного блокування проксимальної росткової зони фіксаторами різних типів. Травма. 2016; 17 (1): 77-84.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ООО "Эко-Вектор", 2018



Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».