CC BY
23
I
Орипнальы досл1дження
Original Researches
Травма
УДК 616.717.56-001.5-089.8
DOI: 10.22141/1608-1706.5.17.2016.83872
ЖУК П.М.1, Ф1ЛОНЕНКО е.А.1, КАРПНСЬКИИ М.Ю.2, КАРПНСЬКА О.Д.2, ЯРЕСЬКО О.В.2, ГРЕБЕНЮКД.1.1
1Вiнницький нацюнальний медичний унверситет ¡м. М.1. Пирогова, м. Внниця, Украна
2ДУ «1нститут патологи хребта та суглоб'т iM. проф. М.1. Ситенка НАМН Украни», м. Харюв, Украна
ВИВЧЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ
MOAEAi ПЕРЕЛОМУ ЛкТЬОВОГО ВЫРОСТКА ПРИ MEТАЛOOСТEOСИНТEЗi БЛОКОВАНИМ ГВИНТОМ
i ЗА WEBER
Резюме. Мета до^дження. Метою дослдження е вивчення напружено-деформованого стану в длянц переломулктьового вдростка при металоостеосинтез блокованим гвинтом пор'вняно з методикою Weber. Матер'юли iметоди. Проведено математичне моделювання напружено-деформованого стану на скнчен-но-елементних моделях при металоостеосинтез за Weber та металоостеосинтез блокованим гвинтом. Моделювання виконували за допомогою системи автоматизованого проектування SolidWorks. Розрахунки напружено-деформованого стану моделей виконували за допомогою програмного комплексу CosmosM. Модел'1 дослджували пд впливом трьох видв навантаження: вигин, розтягнення, кручення. Результати. При дослдженн напружено-деформованого стану модел'1 металоостеосинтезу спицями та дротяним серкля-жем лктьово! кстки з переломом лктьового вдростка встановлено, що основне навантаження бере на себе саме металоконструкця. Щодо кютково! тканини, то найбльш навантаженим виявляеться лктьовий вдросток. Величини напружень, що виникають у кстковй тканин в зон перелому та в дiафiзi лктьовоi кст-ки, практично не в'др'зняються. Використання блокованого гвинта для металоостеосинтезу лктьовоi кстки змнюе загальну картину розподлу напружень у систем'1 «кстка — iмплантат». Так, напруження в метале-вй конструкци в зон перелому розподляються бльш рiвномiрно з невеликим перевищенням iз боку проксимального в'1ддлу лктьово! кстки. Максимальн величини напружень у кстковй тканин виявляються на лктьовому вдростку. Удiафiзi та в проксимальному вiддiлi лктьовоi кстки рiвень зусиль значно нижчий. Ви-сновки. Отриман результати вказують, що в моделях iз металоостеосинтезом блокованим гвинтом р'вень максимальних напружень, що виникають у лктьовому вдростку та на iмплантат!, у зон перелому виявляеться нижчим, нж при використанн методики Weber.
Ключовi слова: лктьовий суглоб, переломи лктьового вдростка, металоостеосинтез, бюмеханчне дослi-дження, математичне моделювання, нтрамедулярний блокований металоостеосинтез.
Вступ
Переломи лштьового вщростка е актуальною проблемою сучасно! травматологИ. Шдшырне розташу-вання лштьового вщростка створюе передумови для його частого травмування. 1зольоваш переломи ста-новлять близько 10 % переломiв лктьового суглоба й зус^чаються з частотою 1,08 на 10 тис. населення на рщ зазначеш переломи становлять 7 % вщ ушх перело-мiв, 38 % е iзольованими, решта — у складi полправми. Юльтсть незадовтьних результат л^вання зали-шаеться високою i становить 18,5—45,6 %, за даними рiзних автс^в [1—3]. Основним методом лкування переломiв лштьового вщростка е металоостеосинтез за Weber. Leonard Bastian та ствавтори проаналiзували результати лшування 239 пащенпв iз переломами лш-тьового вщростка або тсля остеотомй' лштьового вщ-ростка, яким було виконано фшсацш за Weber. Було
виявлено 10 основних помилок при виконанш металоостеосинтезу за Weber, ят в подальшому призводять до ускладнень та негативних результат л^вання [1].
Проведений нами аналiз продемонстрував, що традицшш методи лшування переломiв лштьово-го вщростка дають можливють отримати добрi та
Адреса для листування: Жук Петро Михайлович,
кафедра ортопеди i травматологи Вшницького нацюнального медичного ушверситету 1м. М.1. Пирогова вул. Пирогова, 56, м. Вшниця, 21018, Украша E-mail: redact@i.ua
© Жук П.М., Фшоненко 6.А., Картнський М.Ю.,
Карп1нська О.Д., Яресько О.В., Гребенюк Д.1., 2016 © «Травма», 2016 © Заславський О.Ю., 2016
вiдмiннi результати лише в 60 % випадкiв. Отже, актуальним залишаеться питання вивчення, удо-сконалення та розробки новiтнiх методiв металоос-теосинтезу лiктьового вiдростка при його переломах або шсля остеотомп.
Мета дослщження. Вивчення напружено-деформо-ваного стану моделi перелому лiктьового вщростка при металоостеосинтезi блокованим гвинтом порiвняно з методикою остеосинтезу за Weber.
Матер1али i методи
На синченно-елементних моделях металоостеосин-тезу лiктьового вщростка блокованим гвинтом та за методикою остеосинтезу за Weber вивчено напружено-деформований стан лштьово! кустки. Зовнiшнiй вигляд моделей наведено на рис. 1.
У нашому дослщженш матерiал вважали однорщ-ним та iзотропним. При обранш механiчних власти-востей бюлопчних тканин обирали данi, що найбтьш часто зустрiчаються в лiтературi [4]. Характеристики штучних матерiалiв обирали за даними техшчно! лгге-ратури [5]. Використовували такi характеристики, як Е — модуль пружност (модуль Юнга), v — коефiцiент Пуассона.
Навантаження моделей здiйснювали розподiленою силою, яку прикладали до ii дистального кiнця, на кш-цi лiктьового вiдростка накладали жорстке за^плен-ня. Моделi дослщжували пiд впливом трьох видiв навантаження: вигин, розтягнення, кручення.
Величина навантаження при дослщженнях на вигин та розтягнення складала 11 Н, що вщповщае вазi передплiччя, згiдно з даними лiтератури [6]. При до-слiдженнях на кручення до дистального кшця лк:-тьово'1 кiстки прикладали обертаючий момент величиною 0,5 Н/м.
Компресшну даю фiксаторiв моделювали за допомо-гою додаткового стискаючого навантаження на лшгьо-вий вiдросток. У зв'язку з тим, що величина стискаючого навантаження, що виникае шд впливом дроту або гвинта, не визначена, ми використовували наванта-ження величиною 1 Н. Осктьки величина напружен-ня прямо пропорцшна величиш прикладено'' сили, то величину напруження в будь-якш точцi моделi можна легко перерахувати для сили будь-яко'1 величини до-бутком отриманих значень напружень на втповтний коефiцiент пропорцiйностi.
Дослiдження напружено-деформованого стану моделей виконували за допомогою методу кiнцевих еле-ментав. Як критерiй оцiнки напруженого стану моделей використовували напруження за Мiзесом [7].
Моделювання виконували за допомогою системи ав-томатизованого проектування SolidWorks. Розрахунки напружено-деформованого стану моделей виконували за допомогою програмного комплексу CosmosM[8].
Результати досодження
Першим етапом роботи стало виконання дослщжен-ня пружно-деформованого стану моделей пiд впливом вигинаючого навантаження. Розподт напружень у
моделi остеосинтезу спицями лiктьовоi' кiстки з переломом лштьового вiдростка пщ впливом навантаження на вигин наведено на рис. 2.
Як показано на рис. 2, при навантаженш моделi на вигин напруження максимально'' величини виникають на лштьовому втростку (11,5 МПа), а також на спицях у зош перелому: з боку лштьового втростка величина напруження сягае значення 12,08 МПа, з боку проксимального вщдшу лштьово! истки — 8,3 МПа. Рiвень напруження в лштьовШ кiстцi знижуеться при вщда-леннi вiд зони перелому й становить 2,45 МПа у зош перелому, у середиш дiафiзу — 1,33 МПа та 0,35 МПа в проксимальному вщдш.
Аналопчну картину за характером розподту напружень можна спостер^ати при навантаженш на вигин моделi остеосинтезу блокованим гвинтом лштьово! кiстки з переломом лшгьового вiдростка. Картину на-пружено-деформованого стану вищезгадано'' моделi можна спостертати на рис. 3.
На рис. 3 видно, що найбтьш навантаженими да-лянками моделi остеосинтезу блокованим гвинтом лштьово'' кустки з переломом лштьового вiдростка пiд впливом навантаження на вигин е лштьовий втросток та iмплантат у зош перелому, але максимальна величина напружень у цих дтянках значно нижча за таку в моделi з остеосинтезом за Weber. Так, на лштьовому вiдростку максимальна величина напружень складае 11,46 МПа, на гвинт в зонi перелому з боку лшгьового вiдростка — 7,58 МПа, а з боку проксимального вщщ-лу лклъово! кiстки — 6,88 МПа. Величина напружень у ыстковш тканиш лшгьово'' кустки в зош перелому також знижена до 1,64 МПа. У дiафiзi лштьово! ыстки та в ii проксимальному вщдш напруження залишаеться на тому ж рiвнi, що й у моделi з остеосинтезом спицями — 1,33 та 0,37 МПа вщповщно.
Бшьш наочно порiвняти рiвень максимальних напружень у рiзних дiлянках моделей лiктьовоi кiстки з переломом лштьового вiдростка пiд впливом навантаження на вигин при обох варiантах остеосинтезу можна за допомогою дiаграми, що наведена на рис. 4.
Згщно з показниками дiаграми, основна рiзниця мiж величинами максимальних напружень у моделях лштьово! ыстки з переломом лштьового вщрос-тка шд впливом навантаження на вигин спостер^а-еться в зонi перелому як у металевих конструкщях, так i в кiстковiй тканинi. Остеосинтез блокованим гвинтом дозволяе значно знизити рiвень напружень у цих дтянках моделi порiвняно з остеосинтезом спицями.
На другому еташ роботи було виконано досль дження напружено-деформованого стану моделей лштьово! кiстки з переломом лштьового вiдростка пiд впливом навантаження на розтягнення.
При дослщженш напружено-деформованого стану моделi остеосинтезу спицями та дротяним сер-кляжем лiктьовоi ыстки з переломом лiктьового вiдростка шд впливом навантаження на розтягнен-ня встановлено, що основне навантаження бере на
себе саме металоконструкцiя. Максимальна величина напружень на спицях iз боку лжтьового ввдрос-тка складае 1,1 МПа, iз боку проксимального вщдшу лжтьово! кiстки — 0,48 МПа. Щодо юстково! ткани-ни, то найбшьш навантаженим виявляеться лжтьо-вий ввдросток, де максимальна величина напружень сягае позначки 0,54 МПа. Величини напружень, що виникають у юстковш тканинi в зонi перелому та в дiафiзi лжтьово! кiстки, практично не в1^зняються та складають 0,17 та 0,15 МПа ввдповвдно. На дис-тальному кiнцi лжтьово! юстки величини макси-мальних напружень виявляються на рiвнi 0,25 МПа.
Використання блокованого гвинта для остеосин-тезу лжтьово! кiстки при переломах лжтьового ввд-ростка дещо змiнюе загальну картину розподшу напружень у системi «юстка — iмплантат» порiвняно з моделлю остеосинтезу спицями. Так, напруження в металевш конструкцп в зош перелому розподшя-
Рисунок 1. MaTeMaTHHHi моделi л\ктьово\ кстки з переломом л^ьового вдростка: а — метало-остеосинтез за Weber; б — металоостеосинтез блокованим гвинтом
Рисунок 2. Напружено-деформований стан моделi остеосинтезу л^ьово/ кстки з переломом л^ьового вдростка за Weber пд впливом навантаження на вигин: а — вид у фронтальнiй площин'г, б — вид у саптальнй площин 'г, в — вид у розтинi
Рисунок 3. Напружено-деформований стан модел'1 остеосинтезу блокованим гвинтом лктьово/ кстки з переломом л^ьового вщростка пщ впливом навантаження на вигин: а — вид у фронтальнiй площин'г, б — вид у саптальнй площин'г, в — вид у розтинi
Д Орипнальы досл1дження / Ог1д1па! РезеагсИез
14 12
(В
| 10
£ 8 х
I 6
с .
я 4
ГНктьовий ГНктьовий Проксимальний Проксимальний Середина Дистальний
вщросток вщросток — вщдт лктьовоТ вщдт л1кгьово1 д1аф1зу в1ддт
¡мплантат кютки метки — ¡мплантат
■ Гвинт В Спиц1
Рисунок 4. Д'аграма величин максимальних напружень у моделях л!ктьово/ к!стки з переломом л1ктьового вдростка пд впливом вигинаючого навантаження
1,2
. 0,8 к
5 0,6
0,4 0,2
II II .. ||
II
ГНктьовий ГНктьовий Проксимальний Проксимальний Середина Дистальний
вщросток вщросток — вщдт л1ктьовоТ вщдт лктьовоТ д1аф1зу вщдт
¡мплантат истки кютки — ¡мплантат
Ш Гвинт Ж Спиц!
Рисунок 5. Д'аграма величин максимальних напружень у моделях л^ьово'1 к!стки з переломом л^ьового вдростка пщ впливом навантаження на розтягнення
35 30
н
I 25
5 20
х
£
5. 15
а
я 10
&
Шкгьовий ГНктьовий Проксимальний Проксимальний Середина Дистальний вщросток вщросток— вщдт л1ктьовоТ вщдт л1ктьовоТ д1аф1зу в1ддт
¡мплантат кютки кютки — ¡мплантат
■ Гвинт ■ Спиц!
Рисунок 6. Д/аграма величин максимальних напружень у моделях л'1ктьово1 к!стки з переломом л^ьового вдростка пд впливом навантаження на кручення
ються бiльш piBHOMipHO, з невеликим перевищен-
НЯМ i3 боку ПрОКСИМаЛЬНОГО ВЩДШу ЛШТЬ0В01 ЫСТ-
ки, де набувають значення 0,67 МПа, поpiвняно з дшянкою iмплантату з боку лштьового вiдpостка, де piвень напружень не перевищуе 0,61 МПа. Мак-симальш величини напружень у кiстковiй тканиш виявляються на лiктьовому вiдpостку i складають 0,55 МПа. У дiафiзi та в проксимальному вiддiлi лштьово!' кiстки piвень зусиль значно нижчий та за абсолютними показниками набувае значень 0,16 та 0,26 МПа вщповщно.
Рiвень максимальних напружень у piзних дшян-ках моделей лштьово!' кiстки з переломом лiктьового вщростка, що виникають пiд впливом навантаження на розтягнення, при остеосинтезi спицями та бло-кованим гвинтом можна вивчити за допомогою дiа-грами, що наведена на рис. 5.
Згщно з даними дiагpами, при навантаженш моделей на розтягнення при обох ваpiантах остеосинтезу piзницi у величинах максимальних напружень, що виникають у ыстковш тканинi на piзних дiлянках лiктьовоï кiстки, враховуючи й лiктьовий вiдpосток, практично не спостерпаеться. Основнi pозбiжностi стосуються величин максимальних напружень, яы виникають саме в металевих констpукцiях системи «ыстка — iмплантат» у зонi перелому. Так, у дшянш з боку лштьового вiдpостка максимальнi напружен-ня, що виникають у блокованому гвинп, за величиною практично вдвiчi нижчi за тi самi показники, що спостерпаються при остеосинтезi за Weber. Але в дь лянш, що розташована з боку проксимального вщдь лу лiктьовоï кiстки, спостерпаемо зворотну картину. Тут piвень максимальних напружень, що виникають у блокованому гвинп, вищий, нiж той, що виникае у спицях, але piзниця не така помiтна, як на дшянщ з боку лштьового вщростка.
На останньому еташ дослiджували напружено-де-формований стан моделей лiктьовоï ыстки з переломом лiктьового вщростка пщ впливом навантаження на кручення.
За результатами ще1 серп' дослiджень встановлено, що навантаження на кручення викликае напружен-ня найбiльшого piвня при обох видах остеосинтезу. У моделi лштьово!' кiстки з остеосинтезом за Weber максимальш напруження мали мiсце в лштьовому вiдpостку — 30,25 МПа та на металоконструкцп' в зош перелому: 29,1 МПа — iз боку лштьового вщ-ростка та 26,77 МПа — iз боку проксимального ын-ця лiктьовоï ыстки. У дiафiзi лiктьовоï кiстки piвень напружень був значно нижчий та складав 13,17 МПа у зош перелому, 5,67 МПа — у середнш частиш та 1,78 МПа — у ïï дистальному вщдш.
У моделi з остеосинтезом за допомогою блокова-ного гвинта пщ впливом навантаження на кручення спостерпали аналогiчну картину pозподiлу напружень, але piвень ix був дещо нижчим.
У моделi лiктьовоï ыстки з остеосинтезом бло-кованим гвинтом пщ впливом навантаження на кручення найбшьше значення рееструеться на лш-
тьовому вiдpостку, що за абсолютним показником складае 27,73 МПа. Блокований гвинт бере на себе велику частку навантаження, але розподшяе його бшьш piвномipно, нiж спицi. Так, на дшянш гвинта, що находиться з боку лштьового вiдpостка, максимальна величина напружень доpiвнюе 21,94 МПа, а з боку проксимального вщдшу лштьово!' ыстки — 22,27 МПа. Напруження в ыстковш тканиш лш-тьово1 кiстки знижуеться при вщдаленш вiд зони перелому, де набувае максимального значення з величиною 13,05 МПа. У середиш дiафiза показники напруження знижуються до позначки 5,67 МПа. Дистальний вщдш лштьово!' ыстки виявляеться най-менш навантаженим. Величина максимальних зусиль у цш дшянш не перевищуе значення 1,76 МПа.
Рiвень виявлених нами максимальних напружень у piзниx дшянках моделей лштьово!' кiстки з переломом лштьового вiдpостка, що виникають пщ впливом навантаження на кручення, при остеосинтезi спицями та блокованим гвинтом можна вивчити на дiагpамi, що наведена на рис. 6.
Наведена дiагpама наочно демонструе, що при навантаженнях на кручення в моделi лштьово!' ыст-ки з остеосинтезом блокованим гвинтом виявляють-ся напруження на лштьовому вiдpостку та на самому iмплантатi, значно меншi за максимальними величинами, шж у цих же дшянках на моделi з остеосинтезом за методикою Weber. У ыстковш тканиш на всьому пpотязi дiафiза piвень напружень в обох моделях практично не вiдpiзняеться.
Висновки
Дослiдження напружено-деформованого стану моделей лштьово!' кiстки з ваpiантами остеосинтезу лштьового вiдpостка при його переломах методом сынченних елементiв показало, що максимальне напруження виникае на лштьовому вiдpостку та в ыстковш тканиш в дшянш перелому та металоконструкцп'. Дистальшше piвень напруження знижуеться. При цьому виявлено, що при вшх видах навантаження в моделях iз металоостеосинтезом блокованим гвинтом нашо1 конструкцп' piвень максимальних напружень, що виникають в лштьовому вiдpостку та на iмплантатi, в зонi перелому виявляеться нижчим, шж при викоpистаннi методики Weber. Таы резуль-тати вказують на бшьшу стабiльнiсть моделей, син-тезованих за методикою блокованого гвинта.
Список л1тератури
1. Bastian L., Schneider M. Tension band wiring in olecranon
fractures: the myth of technical simplicity and osteosynthetical perfection / Bastian L., Schneider M. //International Orthopaedics (SICOT). — 2013. — Vol. 38 (4). — P. 207-210.
2. Campbell's Operative Orthopedics / Canale T., Beaty J.,
Daugherty K. [et al.]. — 12th ed. —Philadelphia: Elsiver, 2013. — P. 2241-2247.
3. Chalidis B. Is tension band wiring technique the «gold stan-
dard» for the treatment of olecranon fractures? A long term functional outcome study / Chalidis B, Sachinis C,
Samoladas E. [et al.]// J. Orthop. Surg. Res. — 2009. — Vol. 3 — P. 157-162.
4. Березовский В.А., Колотилов Н.Н. Биофизические характеристики тканей человека. — К.: Наукова думка, 1990. — С. 128-136.
5. Gere J.M., Timoshenko S.P. Mechanics of materials. —
5thed. — PWS Pub Co, 1997. — P. 365-375.
6. Кнетс И.В., Пфафрод Г.О., Саулгозис Ю.Ж. Де-
формирование и разрушение твердых биологиче-
ских тканей. — Рига: Зинатне, 1988. — С. 127133.
7. Образцов И.Ф., Адамович И.С., Барер А.С, Зенке-
вич О.К. Проблемы прочности в биомеханике. — М.: Высшая школа, 1988. — С. 260-268.
8. Алямовский А. А. Cosmos Works. Инженерный анализ методом конечных элементов. — М.: ДМК, 2004.
Отримано 04.09.16 ■
Жук П.М.1, Филоненко Е.А.1, Карпинский М.Ю.2, Карпинская Е.Д.2, Яресько А.В.2, Гребенюк Д.И.1
1Винницкий национальный медицинский университет им. Н.И. Пирогова, г. Винница, Украина
2ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. Н.И. Ситенко НАМН Украины», г. Харьков, Украина
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПЕРЕЛОМОВ ЛОКТЕВОГО ОТРОСТКА ПРИ МЕТАЛЛООСТЕОСИНТЕЗЕ БЛОКИРОВАННЫМ ВИНТОМ И ПО WEBER
Резюме. Цель исследования. Целью исследования является изучение напряженно-деформированного состояния в области перелома локтевого отростка при металлоостеосинтезе блокированным винтом по сравнению с методикой Weber. Материалы и методы. Проведено математическое моделирование напряженно-деформированного состояния на конечно-элементных моделях при металлоостеосинтезе по Weber и металлоостеосинтезе блокированным винтом. Моделирование выполняли с помощью системы автоматизированного проектирования SolidWorks. Расчеты напряженно-деформированного состояния моделей выполняли с помощью программного комплекса CosmosM. Модели исследовали под влиянием трех видов нагрузки: изгиб, растяжение, кручение. Результаты. При исследовании напряженно-деформированного состояния модели металлоостеосинтеза спицами и проволочным серкляжем локтевой кости с переломом локтевого отростка установлено, что основную нагрузку берет на себя именно металлоконструкция. Что касается костной ткани, то наиболее нагруженным оказывается локтевой отросток. Величины напряжений, воз-
никающих в костной ткани в зоне перелома и в диафизе локтевой кости, практически не отличаются. Использование блокированного винта для металлоостеосинтеза локтевой кости меняет общую картину распределения напряжений в системе «кость — имплантат». Так, напряжения в металлической конструкции в зоне перелома распределяются более равномерно с небольшим превышением со стороны проксимального отдела локтевой кости. Максимальные величины напряжений в костной ткани оказываются на локтевом отростке. В диафизе и в проксимальном отделе локтевой кости уровень усилий значительно ниже. Заключение. Полученные результаты указывают, что в моделях с металлоостеосинтезом блокированным винтом уровень максимальных напряжений, возникающих в локтевом отростке и на имплантате, в зоне перелома оказывается ниже, чем при использовании методики Weber.
Ключевые слова: локтевой сустав, переломы локтевого отростка, металлоостеосинтез, биомеханическое исследование, математическое моделирование, интрамедуллярный блокированный металлоостеосинтез.
ZuckP.M.1, Filonenko Y.A.1, KarpynskyiM.Yu.2, Karpynska O.D.2, Jaresko A.V.2, GrebeniukD.I.1
1Vinnytsia Pirogov National Medical University, Vinnytsia, Ukraine
2SE «Sytenko Institute of Spine and Joint Pathology of NAMS», Kharkiv, Ukraine
MATHEMATICAL MODELING OF STRESS-STRAIN STATE OF THE OLECRANON FRACTURE AFTER INTERLOCKING SCREW
OSTEOSYNTHESIS VS WEBER'S METHOD
Summary. Introduction. Olecranon fractures account for up to 40 % of all fractures around the elbow joint. The tension band wiring is a gold standard for the olecranon fractures fixation. The literature and our own experience describe around 18.5—45.6 % unsatisfactory results. Our analysis has shown that traditional methods of treating fractures of the olecranon enable to get good and excellent results only in 60 % cases. It confirms the actuality of improvement and developement of new osteosynthesis techniques in olecranon fractures. The purpose of this study was to investigate the stress-strain state in the area of the olecranon fracture with intelocking screw osteosynthesis compared with the tension band technique. Materials and methods. Mathematical modeling of stress-strain state in the finite element model of the olecranon fracture with tension band osteosynthesis and interlocking screw osteosynthesis has been performed. Modeling was performed using computer-aided design SolidWorks. Calculations of stress-strain state models were performed using the soft-
ware system CosmosM. On models with olecranon tension band osteosynthesis comprassion was imitated by additional 1 N load on the elbow. The load models carried a distributed force that was applied to its distal end, at the end of the olecranon imposed strict consolidation. As a criterion for stress state assessing Mises concept has been used. Models were studied under the influence of three types of load: bending, stretching, twisting. The bending and stretching load was 11 N that corresponds to the weight of the forearm. In twisting studies to the distal end of the ulna applied laud value of 0.5 N/m. Results. The stress-strain state study of models with inteloking screw osteosynthesis under the bend influence showed that the most loaded model sections are olecranon and implant in the area of the fracture, but the maximum value of the stress in these areas is much lower than in the model with tension band osteosynthesis. Thus, the olecranon stress is the maximum value of 11.46 MPa, the screw in the area of the olecranon fracture — 7.58 MPa, and in the proximal ulna — 6,88 MPa. The
stresses value in ulna also decreased to 1.64 MPa. In diaphysis and distal ulna stress level remains at the same level as in the model of tension band osteosynthesis — 1.33 and 0.37 MPa, respectively. In the study of stress-strain state model with interlocking screw osteosynthesis under the influence of traction found that stress in the metal structures in the area of the fracture are distributed more evenly with a slight excess in the proximal ulna compared with the tension band osteosynthesis model, which takes the value 0.67 MPa compared with the part of the implant in olecranon, where the stress does not exceed 0.61 MPa. The maximum value of stresses in bone tissue was found in the olecranon and was up to 0.55 MPa. In diaphysis and proximal ulna significantly lower level of effort was determined and the absolute values became to 0.16 and 0.26 MPa, respectively. In the models of the interlocking screw osteosynthesis under the influence of twisting the most load was founde on the olecranon, which, in absolute rate, was 27.73 MPa. Interlocking screw assume a large share of the load, but distribution is more evenly than in tension bend. Thus, the section of
the screw, which is located in the olecranon, the maximum value was 21.94 MPa, and in the proximal ulna — 22.27 MPa. Tension in ulna decreases with distance from the fracture zone, which takes the maximum value of 13.05 MPa. In mid-diaphysis the stress level was reduced to 5.67 MPa. In the distal ulna the least load appears. The value of maximum load in this area does not exceed 1.76 MPa. Conclusion. Investigation of stress-strain state models with olecranon fractures osteosynthesis by finite element method showed that the maximum stress occurs on the olecranon and a bone in the area of the fracture and implant. Distally stress level decreased. It was found that for all types of load in models with interlocking screw osteosynthesis level of the maximum stresses arising in the olecranon and the implant in the area of the fracture and it is lower than in tension band models. These results indicate greater stability in models with interlocking screw technique.
Key words: elbow, olecranon fracture, osteosynthesis, biome-chanic investigation, mathematical modeling, intramedular interlocking screw osteosynthesis.
