АКРОМИОН-БҰҒАНАЛЫҚ ҚОСЫНДЫНЫ ҚАЛПЫНА КЕЛТІРУДІҢ ЖАҢА КОМБИНАЦИЯЛАНҒАН ӘДІСІН МАТЕМАТИКАЛЫҚ ТҰРҒЫДА НЕГІЗДЕУ

Кіріспе. Остеосинтезге арналған импланттарды жасау кезінде мамандар практикалық жұмыста қолданған кезде импланттардың артықшылықтарын, беріктік сипаттамаларын және сенімділігін биомеханикалық негіздеу мақсатында математикалық (компьютерлік) моделдеуді көбірек пайдаланады. Математикалық моделдеу импланттың механикалық үйлесімділігін қамтамасыз ету үшін максималды пайдалы ақпаратты алуға мүмкіндік береді.

Зерттеудің мақсаты. KOMPAS-3D (APM FEM) бағдарламасын және Autodesk Inventor PR бағдарламасын пайдалана отырып, шекті нәтижелер әдісін (FEM) қолдана отырып, «бұғана – ілмек тәрізді пластина» және «бұғана – ілмек тәрізді пластина – лавсан лентасы» биомеханикалық жүйелеріндегі кернеу-деформация күйін (SSS) зерттеу.

Материалдар мен әдістер. Мақалада акромион-бұғаналық буынды жаңа комбинациялық әдісті қолдану арқылы қалпына келтіру әдісі («Акромион-бұғаналық буынды қалпына келтірудің жаңа комбинациялық әдісі» 03.03.2023 ж. № 36128 Қазақстан Республикасының өнертабысқа патенті) сипатталған.

Нәтижелер. KOMPAS-3D бағдарламасын (APM FEM), Autodesk Inventor PR көмегімен соңғы элементтер әдісін пайдалана отырып, «бұғана – ілмек тәрізді пластина» және «бұғана – ілмек тәрізді пластина – лавсан лентасы» биомеханикалық жүйелердегі кернеулі-деформациялық күйдің жағдайына математикалық талдау жүргізілді. Тапсырманы жүзеге асыру үшін бұғана мен жауырынның орташаланған виртуалды стереолитографиялық 3D компьютерлік моделі (STL модель) әзірленді.

Ақырлы-элементтік талдау нәтижесінде жаңа біріктірілген әдіс эквивалентті кернеулерді 8,16-дан 4,19 МПа-ға дейін төмендетуге, ілгектің жылжуын 1,5-тен 0,03 мм-ге дейін төмендетуге және қауіпсіздік шегінің минималды коэффициентін 1,74-тен 1,93-ке дейін арттыруға мүмкіндік беретіні анықталды.

Қорытынды. Биомеханикалық зерттеулердің нәтижелері акромион-бұғаналық буынды жаңа комбинациялық әдісті қолдану арқылы қалпына келтіру әдісі осы буынды ілмек тәрізді пластина көмегімен бекітудің классикалық әдісіне қарағанда келесі артықшылықтары туралы қорытынды жасауға мүмкіндік берді: ілмектің ілгегі орналасқан жерде кернеу 1,9 есе азаяды; пластина ілмегінің ығысуы 50 есе азаяды; беріктік коэффициент 1 минутқа артады.

1. Brunette, D. M., Tengvall, P., Textor, M., & Thomsen, P. (2001). Titanium in medicine: Material science, surface science, engineering, biological responses and medical applications. Springer.

2. Evans, F. G. (1973). Mechanical properties of bone. Charles C Thomas.

3. Huiskes, R., Weinans, H., & van Rietbergen, B. (1992). The relationship between stress shielding and bone resorption around total hip stems. Clinical Orthopaedics and Related Research, (274), 124-134. DOI: https://doi.org/10.1097/00003086-199201000-00014.

4. Karlov, A. V., & Shakhov, V. P. (2001). Systems of external fixation and regulatory mechanisms of optimal biomechanics. STT.

5. Segerlind, L. J. (1976). Applied finite element analysis. Wiley.

6. Viceconti, M., Olsen, S., Nolte, L. P., & Burton, K. (2005). Extracting clinically relevant data from finite element models. Clinical Biomechanics, 20(5), 451-454. DOI: https://doi.org/10.1016/j.clinbiomech.2005.01.010

7. Dobbe, J. G. G., Strackee, S. D., Schreurs, A. W., & others. (2011). Finite element analysis of orthopedic fixation techniques. Medical Engineering & Physics, 33(8), 1006-1013.

8. Lin, H. Y., Wong, P. K., Ho, W. P., & Chou, W. Y. (2014). Subacromial complications after hook plate fixation. Journal of Orthopaedic Surgery and Research, 9, 6. DOI: https://doi.org/10.1186/1749-799X-9-6.

9. Kienast, B., Thietje, R., Queitsch, C., & others. (2011). Mid-term results after operative treatment of acromioclavicular joint dislocations using hook plate. European Journal of Trauma and Emergency Surgery, 37, 173-179. DOI: 10.1186/2047-783x-16-2-52.

10. Mazzocca, A. D., Santangelo, S. A., Johnson, S. T., & others. (2006). A biomechanical evaluation of acromioclavicular joint reconstructions. The American Journal of Sports Medicine, 34(2), 236-246. DOI: 10.1177/0363546505281795.

11. Beitzel, K., Obopilwe, E., Apostolakos, J., & others. (2013). Biomechanical properties of acromioclavicular joint stabilization techniques. The American Journal of Sports Medicine, 41(6), 1387-1394. DOI: 10.1007/s00167-011-1828-y.

12. Cronskär, M., Rasmussen, J., & Tinnsten, M. (2015). Combined finite element and musculoskeletal investigation of clavicle fixation. Computational Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 18(7), 740-748. DOI: 10.1080/10255842.2013.845175.

13. Nabiev, E. N., & Khalkhodzhaev, M. K. (2023). Kombinirovannyi sposob vosstanovleniia akromial’no-kliuchichnogo sochleneniia. Patent of the Republic of Kazakhstan No. 36128. (In Russian).

14. Orazaliev, K. M., Dosmailov, B. S., Gorbunov, B. N., & others. (2024). Biomechanicheskoe obosnovanie osteosinteza vertel’nykh perelomov bedrennoi kosti s primeneniem novogo ustroistva [Biomechanical substantiation of osteosynthesis of trochanteric femur fractures using a new device]. Pharmacy of Kazakhstan, (4), 13–24. https://doi.org/10.53511/pharmkaz.2024.85.81.002 (In Russian).

15. Jensen, G., Millett, P. J., Tahal, D. S., & Aliberti, G. M. (2014). Acromioclavicular joint injuries: Indications and treatment options. Journal of Shoulder and Elbow Surgery, 23(Suppl.), 71-78. DOI: 10.1016/j.jse.2010.10.030.