Медицина/ 5.Педиатрия

В.М.Вітязь*, А.Ф.Левицький**, О.Г.Шайко-Шайковський***

*Київська лікарня «Охматдит»

**НМУ ім.О.О.Богомольця

***Чернівецький національний університет імені Ю. Федьковича

Біомеханічне обґрунтування остеосинтезу переломів проксимального відділу променевої кістки у дітей

В останні роки спостерігається підйом хірургічної активності в лікуванні переломів та пошкоджень довгих кісток, більшість спеціалістів в наш час схиляється до думки, що консервативні шляхи лікування за своєю якістю та ефективністю не відповідають сучасним можливостям травматології, науковим досягненням в галузі біомеханіки, матеріалознавства, хімії та фізики полімерів, математичних методів моделювання та розрахунків оцінки напружено-деформованого стану біотехнічних систем [1].

Визначення правильних шляхів та методів лікування, розробка необхідних медичних методик та інженерних підходів, визначення відповідальних технічних засобів остеосинтезу – важлива наукова та соціальна задача, яка стоїть перед спеціалістами медичного та інженерного профілю. Особливо ця проблема загострюється відносно пацієнтів старечого та дитячого віку.

В роботі запропоновано методику остеосинтезу переломів проксимального відділу променевої кістки у дітей 8-12 років, розглянуто низку можливих варіантів проведення остеосинтезу за допомогою спиць Кіршнера. Обрано варіант, який не викликає контрактуру ліктьового суглоба, найбільш легко реалізується клінічно, створює досить жорстку систему «променева кістка-спиця-ліктьова кістка», порівняно менш інвазивний з іншими можливими варіантами остеосинтезу.

Розроблена та запропонована розрахункова методика визначення внутрішніх силових факторів та напружень в елементах біотехнічної системи «кістка-фіксуючі елементи» дозволяє проаналізувати весь комплекс силових факторів, що виникають в елементах системи при деформаціях згину та кручення, оцінити величину зусиль при взаємодії металевих спиць різного діаметру з кортикальним шаром кісток.

З цією метою оцінено вплив анізотропії кісткової речовини, яка проявляється як вздовж осі кістки, так і по площині поперечного перерізу [2,3]. Для проведення аналітичних розрахунків визначено положення головних центральних осей та площин інерції перерізу проксимального відділу передпліччя.

Оцінка зусиль, що виникають в біотехнічній системі, проведена за допомогою методів опору матеріалів при деформаціях кручення та поперечного згину як таких, що найбільш небезпечні у разі переломів променевої кістки.

Розроблена методика дозволяє враховувати можливі середньостатистичні коливання розмірів променевої та ліктьової кісток. З цією метою запропонована методика нормалізації розмірів кожної із згаданих кісток, для чого отримано, нормалізовано та статистично оброблено розміри геометричних параметрів, взятих з архіву рентгенограм дітей, травмованих на протязі останніх 3-х років. Внаслідок отримано середньостатистичні величини та їх середньоквадратичні відхилення зовнішнього, внутрішнього діаметрів кісток та товщини кортикального шару у проксимальному відділі.

Положення центру ваги кисті, передпліччя, всіх геометричних характеристик (моментів інерції, опору) визначались за допомогою даних відомих літературних джерел [4].

Обґрунтовано та запропоновано розрахункові схеми для визначення зусиль в елементах біотехнічної системи, що розглядається, проведено відповідні розрахунки за допомогою отриманих в роботі аналітичних виразів та визначено можливі границі коливань їх можливих значень.

Отримані результати свідчать, що максимально можливі значення напружень зминання між кістковою тканиною та спицями Кіршнера при їх діаметрах d₁=1,5мм, d₂=2,0мм навіть у самих несприятливих варіантах сполучень їх імовірних розмірів не перевищують деяких допустимих значень [σ]_зм для кортикального шару кісткової речовини дитини. Отримано аналітичні залежності, які дозволяють прогнозувати величину виникаючих напружень у разі використання одночасно декількох спиць.

Розроблена та запропонована математична модель згину передпліччя дозволила дійти до висновку, що в усіх випадках взаємного розташування ліктьової та променевої кісток (положення кисті кінцівки) згин не буде плоским, - отже виникає випадок складного опору, який носить назву косого згину.

Для цього визначено величину максимального згинаючого моменту, положення нейтральної лінії перерізу, яка повернута під деяким кутом φ по відношенню до головних центральних осей інерції, визначено значення найбільших напружень в небезпечних точках перерізу та їх місцезнаходження. Оцінено, при якому положенні кисті кінцівки виникають максимальні напруження в елементах системи.

З метою запобігання умов, коли напруження можуть носити динамічний характер в роботі запропоновано ліктьовий суглоб пошкодженої кінцівки іммобілізувати до утворення кісткового мозоля гіпсовою пов’язкою, що одночасно буде сприяти також створенню стабільного остеосинтезу.

Розроблені та запропоновані розрахункові методики можуть використовуватись також для лікування хворих будь-якого віку, при цьому слід лише в розробленому алгоритмі розрахунків враховувати відповідні фізико-механічні характеристики та геометричні параметри кісток, які змінюються з віком у людей різних вікових груп [5,6].

Література.

1. Шайко-Шайковський О.Г. Основи побудови металополімерних конструкцій біотехнічних систем остеосинтезу: Дис…докт.техн.наук: 05.11.17 Львів, 2002. – 283с.

2. Кнетс И.В., Пфафрод Г.О., Саулгозис Ю.Ж. Деформирование и разрушение твердых биологических тканей. – Рига: Зинатне. – 1980. – 320с.

3. Мелнис А.Э., Кнетс И.В. Возрастные изменения свойств ползучести компактной костной ткани человека при растяжении// Механика композитных материалов. – 1981. - №4. – с.701-708.

4. Бегун П.И., Шукайло Ю.А. Биомеханика. – СПб: Политехника, - 2006.-463с.

5. Гайко Г.В., Калашников А.В., Лимар Є.В. Стан і проблеми ортопедо-травматологічної допомоги населенню України// Ортопедія, травматологія. – 2004. - №2. – с.5-9.

6. Гайко Г.В., Калашніков А.В., Боэр В.А., Нікітін П.В. Діафізарні переломи в структурі травм опорно-рухової системи у населення України// Вісник ортопедії, травматології та протезування. – 2006р. - №1. – С.84-87.

Відомості про авторів:

1. Вітязь Володимир Миколайович, врач –ортопед –травматолог клініки «Охматдит» м.Київ. Домашня адреса: 04146 м.Київ, вул.Жмеринська буд.16 кв.100. р.т.236-51-80, д.т.276-50-93

2. Левицький Анатолій Феодосійович, доктор мед.наук, професор кафедри дитячої хірургії НМУ ім..О.О.Богомольця. Службова адреса: м.Київ вул.Драгоманова буд.17 кв.171. Домашня адреса: 01135 м.Київ, вул.Чорновола 28/1. р.т.236-70-52.

3. Шайко-Шайковський Олександр Геннадійович, доктор техн. наук, професор кафедри загальної фізики Чернівецького національного університету. Службова адреса: Україна 58000 м.Чернівці вул. Коцюбинського, 2. р.т. 58-48-89. Домашня адреса: 58000 Україна, м.Чернівці, вул. Пушкіна буд.18 кв.12. д.т.52-87-87

Листування прохання вести за адресою: 58000 м. Чернівці

вул. Пушкіна буд.18 кв.12 тел.52-87-87

Шайко-Шайковський О.Г.