Влияние температурных напряжений

Влияние температурных напряжений на биомеханику остеосинтеза

Шукейло ЮА, Хомутов В.П.

Государственный электротехнический университет, Елизаветинская больница,

Санкт-Петербург

Успешное применение внутреннего остеосинтеза во многом определяется способностью имплантата активно функционировать в течение всего периода его использования при взаимодействии с окружающими тканями организма.

Нормальное функционирование имплантата в большой степени зависит от качества и физико-химических характеристик материала, из которого он изготовлен, условий его применения и особенностей биологической среды.

Различие физико-механических свойств кости и имплантата приводит к появлению в системе «отломки кости — имплантат» температурных напряжений. В работе была поставлена задача оценить значения этих напряжений в костной ткани.

При остеосинтезе костных отломков бедренной кости в средней трети пластиной ТРХ винты вводили согласно принятой методике. Отверстия в костной ткани выполняли сверлом, а резьбу нарезали метчиком. Это обеспечивало плотное соединение резьбовой части винта и кости. Были проведены расчеты напряженно-деформированного состояния системы «отломки кости — пластина» при изменении температуры на 17°С. Использовали метод конечных элементов, реализованный в пакете COSMOS-M. Модуль нормальной упругости кортикальной кости был принят Е = 20 ГПА (Rice J. et al„ 1988), а коэффициент Пуассона v=0,36 (Katsamanis F. et al., 1990). Материал пластины и винтов — сплав ВТ5. Были определены температурные напряжения, перемещения и деформации в диапазоне 10-6 — 7•10-61/К изменения коэффициента температурного линейного расширения (ТКЛР) костной ткани. Наибольшие температурные напряжения возникают вокруг винта, расположенного вблизи зазора между отломками. Диапазон изменения температурных напряжений в системе «отломки кости — пластина» от опасного составил 4-11,4%.

Значение температурных напряжений во многом зависит от ТКЛР, который является функцией костной ткани. Как правило, при рекомендуемых дозированных нагрузках возникающие механические напряжения и перемещения в системе «отломки кости — пластина» намного меньше, чем рассчитанные температурные напряжения. Возникающие температурные напряжения необходимо учитывать при планировании и проведении оперативного вмешательства и последующей реабилитации пациентов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *