МАТЕМАТИЧЕСКОЕ (БИОМЕХАНИЧЕСКОЕ) ОБОСНОВАНИЕ ОСТЕОСИНТЕЗА ПЕРЕЛОМОВ ПРОКСИМАЛЬНОГО ОТДЕЛА ПЛЕЧЕВОЙ КОСТИ

Актуальность. Переломы проксимального отдела плечевой кости являются одной из часто встречающихся травм опорно-двигательного аппарата. Традиционные методы остеосинтеза, применяемые при хирургическом лечении данных переломов, не всегда обеспечивают достаточную механическую стабильность, что обуславливает необходимость разработки новых биомеханически обоснованных устройств.

Цель исследования. Сравнительная оценка напряжённо-деформированного состояния биомеханических систем «ПЛЕЧЕВАЯ КОСТЬ – БЛОКИРУЕМАЯ ПЛАСТИНА» и «ПЛЕЧЕВАЯ КОСТЬ – НОВОЕ УСТРОЙСТВО» с использованием метода конечных элементов.

Материалы и методы. Исследование выполнено в виде биомеханического моделирования с применением программных комплексов КОМПАС-3D (APM FEM) и Autodesk Inventor Professional. В конечно-элементной модели были рассмотрены две системы: «ПЛЕЧЕВАЯ КОСТЬ – БЛОКИРУЕМАЯ ПЛАСТИНА» и «ПЛЕЧЕВАЯ КОСТЬ – НОВОЕ УСТРОЙСТВО». В моделях задавались следующие нагрузки: осевая нагрузка F1 = 200 Н, поперечная нагрузка F2 = 100 Н и крутящий момент M = 7,5 Н · м, которые применялись как отдельно, так и одновременно. В качестве критериев оценки анализировались эквивалентные напряжения по Мизесу, максимальное линейное перемещение элементов системы и минимальный коэффициент запаса прочности.

Результаты. Во всех вариантах нагружения система «ПЛЕЧЕВАЯ КОСТЬ – НОВОЕ УСТРОЙСТВО» продемонстрировала более благоприятные биомеханические показатели по сравнению с блокируемой пластиной. В частности, для новой конструкции характерны более низкие значения эквивалентных напряжений, меньшие линейные перемещения и более высокий коэффициент запаса прочности. Наиболее выраженные различия наблюдались при воздействии растягивающей и крутящей нагрузок.

Выводы. Результаты исследования, выполненного методом конечных элементов, показали, что предложенное устройство обеспечивает более высокую биомеханическую стабильность по сравнению с блокируемой пластиной при остеосинтезе переломов проксимального отдела плечевой кости. Полученные данные свидетельствуют о перспективности применения новой конструкции, однако для окончательной оценки её эффективности необходимы дополнительные экспериментальные и клинические исследования.

1. Egiazaryan, K. A., Ratiev, A. P., Gordienko, D. I., Grigoryev, A. V., & Ovcharenko, N. V. (2018). Srednesrochnye rezul'taty lecheniya perelomov proksimal'nogo otdela plechevoy kosti metodom vnutrikostnogo osteosinteza. Traumatology and Orthopedics of Russia, 24(4), 81-88. DOI: https://doi.org/10.21823/2311-2905-2018-24-4-81-88

2. Khundkar, R., & Giele, H. (2019). The coracoid process is supplied by a direct branch of the second part of the axillary artery, permitting use of the coracoid as a vascularised bone flap and improving its viability in Latarjet or Bristow procedures. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery, 72(4), 609-615. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bjps.2018.12.012

3. Karl, J. W., Olson, P. R., & Rosenwasser, M. P. (2015). The epidemiology of upper extremity fractures in the United States. Journal of Orthopaedic Trauma, 29(8), 242-244. DOI: https://doi.org/10.1097/BOT.0000000000000312

4. Fayn, A. M., Vaza, A. Yu., Slastinin, V. V., & Titov, R. S. (2018). Diagnostika i lechenie perelomov proksimal'nogo otdela plechevoy kosti. Sklifosovsky Journal of Emergency Medical Care, (3), 8-39.

5. Chen, H., Ji, X., Gao, Y., Zhang, L., Zhang, Q., & Liang, X., et al. (2016). Comparison of intramedullary fibular allograft with locking compression plate versus shoulder hemiarthroplasty for osteoporotic four-part proximal humerus fractures. Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research, 102(3), 287-292. DOI: https://doi.org/10.1016/j.otsr.2015.12.020

6. Afanasyev, Yu. A. (2023). Vybor metoda osteosinteza pri vnutrisustavnykh perelomakh proksimal'nogo epifiza plechevoy kosti. Traumatology and Orthopedics of Russia, 29(2), 38-45. DOI: https://doi.org/10.21823/2311-2905-2023-29-2-38-45

7. Musabekov, A., Zhunusov, E., Tlemisov, A., Toktarov, E., Dzhunusov, G., & Kalamov, A. (2022). Sovremennye metody khirurgicheskogo lecheniya i diagnostiki perelomov proksimal'nogo otdela plechevoy kosti. Obzor literatury. Science and Healthcare, 24(3), 159-170. DOI: https://doi.org/10.34689/SH.2022.24.3.020

8. Launonen, A. P., Lepola, V., Saranko, A., Flinkkilä, T., Laitinen, M., & Mattila, V. M. (2015). Epidemiology of proximal humerus fractures. Archives of Osteoporosis, 10, 209. DOI: https://doi.org/10.1007/s11657-015-0209-4

9. Gracitelli, M. E., Malavolta, E. A., Assunção, J. H., Kojima, K. E., Reis, P. R., & Silva, J. S., et al. (2016). Locking intramedullary nails compared with locking plates for two- and three-part proximal humeral fractures. Journal of Shoulder and Elbow Surgery, 25(5), 695-703. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jse.2015.