Научная статья на тему 'Механические аспекты упруго-напряженного спицевинтового метода остеосинтеза переломов лодыжек'

Механические аспекты упруго-напряженного спицевинтового метода остеосинтеза переломов лодыжек Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

CC BY
207
42
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СПИЦЕВИНТОВОЙ ФИКСАТОР / УПРУГО-НАПРЯЖЕННЫЙ ОСТЕОСИНТЕЗ / МЕХАНИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ ФИКСАТОРОВ / ПЕРЕЛОМЫ ЛОДЫЖЕК / ГОЛЕНОСТОПНЫЙ СУСТАВ / PINSCREW IMPLANT / TENSE OSTEOSYNTHESIS METHOD / MECHANICAL GROUND / ANKLE FRACTURES / THE ANKLE JOINT

Аннотация научной статьи по медицинским технологиям, автор научной работы — Дорошев М. Е., Дубровин Г. М., Ковалёв П. В.

В статье представлены результаты математического и экспериментального исследования механических параметров фиксации переломов в области голеностопного сустава упруго-напряженным спицевинтовым методом в сравнении с традиционными методами остеосинтеза. Упруго-напряженный спицевинтовой фиксатор состоит из стандартных спиц диаметром 2,0 мм, кортикальных винтов диаметром 3,5 мм и фиксирующей шайбы оригинальной конструкции. С помощью шайбы все компоненты объединяются в единую упруго-напряженную систему, что обеспечивает достаточную прочность фиксации фрагментов. Сравнительный математический анализ моделей остеосинтеза переломов лодыжек третьтрубчатой пластиной и упруго-напряженным спицевинтовым фиксатором показал превосходство последнего по прочности в 3,2 раза, а по жесткости в 11,0 раза. Экспериментальное механическое испытание моделей остеосинтеза лодыжек традиционными фиксаторами и упруго-напряженным спицевинтовым фиксатором показало превосходство последнего по большинству механических характеристик.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по медицинским технологиям , автор научной работы — Дорошев М. Е., Дубровин Г. М., Ковалёв П. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Mechanical aspects of pinscrew osteosynthesis method in case of ankle fractures

There are results of mathematical and experimental research of the mechanical parameters of the ankle fractures osteosynthesis method with the tense pinscrew in this article. The tense pinscrew fixed device consists of 2.0 mm in diameter standard wires, 3.5 mm in diameter cortical screws and the original holdfast. Holdfast unites all components of the device in a tense system. It provides sufficient stability of bony fragments' fixation. Comparative mathematical analysis of the ankle fractures reveals that tense pinscrew fixed device is better than other ones. Its mechanical strength 3.2 times and rigidity 11 times as much then other ones. The mechanical conditions of the ankle fractures tense pinscrew osteosynthesis method are better than some ones of the other traditional osteosynthesis method. It is the results of the experimental mechanical tests.

Текст научной работы на тему «Механические аспекты упруго-напряженного спицевинтового метода остеосинтеза переломов лодыжек»

Таблица 3

Клинические проявления заболеваний органов пищеварения у больных пожилого и старческого возраста в зависимости от состояния кровотока в бассейне брюшной аорты

Показатель Группа 1 n=22 Группа 2 n=64 Группа 3 n=68 Р

Боли 19 (86%) 64 (100%) 64 (94%) 0,875

Локализация боли: Эпигастрий 11 (50%)** 47 (73%)* 51 (75%) 0,048

Левое подреберье 7 (32%) 23 (36%) 14 (21%) 0,141

Правое подреберье 7 (32%) 15 (23%) 15 (22%) 0,643

Околопупочная область 5 (23%) 6 (9%) 18 (26%)# 0,025

Правая фланковая 0 7 (11%) 5 (7%) 0,254

Левая фланковая 1 (5%) 6 (9%) 8 (12%) 0,608

Надлобковая 0 6 (9%) 3 (4%) 0,706

Правая подвздошная 1 (5%) 8 (13%) 11 (16%) 0,575

Левая подвздошная 3 (4%) 13 (20%) 11 (16%) 0,775

Интенсивность боли: Слабая 4 (18%) 19 (30%) 20 (29%) 0,548

Средняя 7 (32%) 27 (42%) 17(25%) 0,110

Сильная 8 (36%) 18 (28%) 27 (40%) 0,340

Связь боли с нагрузкой 0** 4 (6%) 20 (59%)# 0,001

Связь боли с объемом пищи 0** 5 (8%) 29 (43%)# 0,001

Тошнота 6 (27%) 24 (38%) 24 (35%) 0,671

Рвота 2 (10%) 3 (5%) 7 (10%) 0,474

Изжога 2 (10%)** 19 (30%) 25 (37%) 0,048

Отрыжка 2 (10%) 16 (25%) 15 (22%) 0,290

Запоры 6 (27%) 25 (39%) 28 (41%) 0,440

Диарея 9 (41%)** 8 (13%)* 10 (15%) 0,008

Чередование запоров и диареи 1 (5%) 9 (14%) 11 (16%) 0,371

Метеоризм 10 (45%) 25 (39%) 30 (44%) 0,898

Похудание 12 (55%) 14 (22%)* 23 (34%) 0,004

Общая слабость 11 (50%) 29 (45%) 37 (54%) 0,581

Горечь во рту 4 (18%) 15 (23%) 11 (16%) 0,704

Систолический шум на брюшной аорте 1 (5%) 0 9 (14%)# 0,008

Примечение: то же для табл. 1.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агаджанова Л.П. Ультразвуковая диагностика заболеваний ветвей дуги аорты и периферических сосудов. - М.: Видар, 2004. - 176 с.

2. Дадвани С.А., Терновой С.К., Синицин В.Е., Артюхина Е.Г. Неинвазивные методы диагностики в хирургии брюшной аорты и артерий нижних конечностей. - М.: Видар, 2000. - 144 с.

3. Звенигородская Л.А., Самсонова Н.Г., Топорков А.С. Хроническая ишемическая болезнь органов пищева-реия: алгоритм диагностики и лечения // Российский медицинский журнал. - 2010. - № 9. - С. 544-548.

4. Ивашкин В.Т., Лапина Т.Л. Гастроэнтерология: национальное руководство. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. -704 с.

5. Климов А.В., Никуличева Н.Г. Липиды, липопротеиды и атеросклероз. - СПб.: Питер Пресс; 1995. - 200 с.

6. Крылов А.А. К проблеме сочетаемости заболеваний // Клинич. медицина. - 2000. - № 1. - С. 56-58.

7. Лазебник Л.Б., Звенигородская Л.А. Хроническая ишемическая болезнь органов пищеварения. - М.: Анахарсис, 2003. - 136 с.

8. Лазебник Л.Б., Дроздов В.Н. Заболевания органов пищеварения у пожилых. - М.: Анахарсис, 2003. -208 с.

9. Ойноткинова О.Ш., Немытин Ю.В. Атеросклероз и абдоминальная ишемическая болезнь. - М.: Медицина, 2001. - 312 с.

10. Харченко В.И., Вирин М.М., Корякин М.В. и др. Старение России - одна из причин смертности от основных болезней кровообращения // Пробл. социал. гигиены, здравоохранения и истории медицины. -2006. - № 3. - С. 8-16.

11. Higgins P.D., Davis K.J., Line L. The epidemiology of ischaemic colitis // Aliment Parmacol Ther. - 2004. -Vol. 19, N 7. - P. 729-738.

12. Scharff J.R., Longo W.T., Vartanian S.M., Jacobs D.L. Ischemic colitis: spectrum of disease and outcome // Surgery - 2003. - Vol. 134, N 4. - P. 624-629.

13. FerdinandK.C. Primary prevention trials: lesson learned about treating high-risk patients with dyslipidemia without known cardiovascular disease // Curr. Med. Res. Opin. - 2005. - Vol. 21, N 7. - Р. 1091-1097.

УДК 617.585:616.71-001.5-089.84 МЕХАНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УПРУГО-НАПРЯЖЕННОГО СПИЦЕВИНТОВОГО МЕТОДА ОСТЕОСИНТЕЗА ПЕРЕЛОМОВ ЛОДЫЖЕК

© Дорошев М.Е., Дубровин Г.М., Ковалёв П.В.

Кафедра травматологии, ортопедии и военно-полевой хирургии Курского государственного медицинского университета, Курск

E-mail: docdor@mail.ru

В статье представлены результаты математического и экспериментального исследования механических параметров фиксации переломов в области голеностопного сустава упруго-напряженным спицевинтовым методом в сравнении с традиционными методами остеосинтеза. Упруго-напряженный спицевинтовой фиксатор состоит из стандартных спиц диаметром 2,0 мм, кортикальных винтов диаметром 3,5 мм и фиксирующей шайбы оригинальной конструкции. С помощью шайбы все компоненты объединяются в единую упруго -напряженную систему, что обеспечивает достаточную прочность фиксации фрагментов. Сравнительный математический анализ моделей остеосинтеза переломов лодыжек третьтрубчатой пластиной и упруго-напряженным спицевинтовым фиксатором показал превосходство последнего по прочности в 3,2 раза, а по жесткости - в 11,0 раза. Экспериментальное механическое испытание моделей остеосинтеза лодыжек традиционными фиксаторами и упруго-напряженным спицевинтовым фиксатором показало превосходство последнего по большинству механических характеристик.

Ключевые слова: спицевинтовой фиксатор, упруго-напряженный остеосинтез, механическое испытание фиксаторов, переломы лодыжек, голеностопный сустав.

MECHANICAL ASPECTS OF PINSCREW OSTEOSYNTHESIS METHOD IN CASE OF ANKLE FRACTURES Doroshev M.E., Dubrovin G.M., Kovalev P. V.

Traumatology, Orthopedics & Military Surgery Department of the Kursk State Medical University, Kursk

There are results of mathematical and experimental research of the mechanical parameters of the ankle fractures osteosynthesis method with the tense pinscrew in this article. The tense pinscrew fixed device consists of 2.0 mm in diameter standard wires, 3.5 mm in diameter cortical screws and the original holdfast. Holdfast unites all components of the device in a tense system. It provides sufficient stability of bony fragments’ fixation. Comparative mathematical analysis of the ankle fracture s reveals that tense pinscrew fixed device is better than other ones. Its mechanical strength 3.2 times and rigidity 11 times as much then other ones. The mechanical conditions of the ankle fractures tense pinscrew osteosynthesis method are better than some ones of the other traditional osteosynthesis method. It is the results of the experimental mechanical tests.

Keywords: pinscrew implant, tense osteosynthesis method, mechanical ground, ankle fractures, the ankle joint.

Хирургическая активность при переломах лодыжек со смещением отломков варьирует от 12,5% до 83% [10]. Вместе с тем использование фиксаторов с большой металлоемкостью приводит не только к стрессовой ремодуляции кости и развитию расшатывания фиксатора, но и к давлению на надкостницу, что способствует формированию контактного остеонекроза. Кроме того, применение массивных металлоконструкций приводит к затруднениям при ушивании ран. Все это приводит к краевым некрозам, образованию остаточных полостей, чрезмерному натяжению мягких тканей, возникновению инфекционных осложнений, несостоятельности фиксатора, вторичному смещению отломков, формированию ложных суставов [1, 5, 11]. По данным ученых, послеоперационные осложнения при разных способах остеосинтеза составляют 5-15% [4, 7].

Перспектива улучшения результатов лечения кроется в соблюдении принципов «биологического» остеосинтеза. Для внутрисуставных перело-

мов это достигается, в том числе, применением современных биологически инертных материалов и конструкций, которые обладают малой металлоемкостью и минимально разрушают кость [1, 5]. Разработка новых фиксаторов, обладающих малой металлоемкостью и обеспечивающих достаточную стабильность остеосинтеза, является актуальной проблемой современного хирургического лечения повреждений в области голеностопного сустава.

Цель работы - провести математическое и экспериментальное исследование механических параметров фиксации переломов в области голеностопного сустава упруго-напряженным спицевинтовым методом в сравнении с традиционными методами остеосинтеза и обосновать возможность применения спицевинтового остеосинтеза при переломах в этой области.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для увеличения стабильности и уменьшения металлоемкости фиксатора при остеосинтезе переломов в области голеностопного сустава нами был использован упруго-напряженный спицевинтовой фиксатор (патент № 2253395, опубликован 10.06.2005) [9]. Все элементы спицевинтового фиксатора изготовлены из нержавеющей стали 12Х18Н1ОТ.

Фиксация фрагментов достигается путем введения двух спиц диаметром 2,0 мм в апикальную часть лодыжки и далее - в костномозговой канал проксимальнее линии перелома. Выстоящие из верхушки лодыжки концы спиц изгибаются и моделируются по наружной поверхности кости, перекрывая линию перелома. На свободные концы спиц, проксимальнее линии перелома, нанизывается шайба (рис. 1 А), концы спиц изгибаются и скусываются у отверстий шайбы. Далее шайба фиксируется к кости кортикальным винтом (рис.

1 Б, В). Усиление жесткости металлоконструкции достигается за счет применения фиксирующей шайбы. Напряженность системы достигается за счет изгиба спиц между бортиками шайбы.

С целью определения фиксационных возможностей спицевинтового остеосинтеза проводился математический расчет прочности фиксации простого однорычагового перелома наружной лодыжки различными фиксаторами.

Сравнивались две конструкции фиксатора: третьтрубчатая пластина, фиксированная корти-

кальными винтами и спицевинтовой фиксатор. Оценивались прочность и жёсткость системы «наружная лодыжка после перелома - металлический фиксатор». Размеры изучаемой конструкции определялись путем обмера модели, выполненной в натуральную величину, создавались расчетные схемы соединения фрагментов наружной лодыжки согласно основным принципам теоретической механики. Использовался метод расчета на прочность по допускаемым напряжениям [2, 3]. Допускаемая нагрузка на систему (Б) рассчитывалась по формуле (1):

” <т, -Ж

1 ,(1)

где W - приближенное значение момента сопротивления сечения конструкции (мм3); о1 - предельное напряжение стали (Н/мм2); Е - расчетный вылет консоли (мм).

Прогиб конструкции (£) рассчитывался по формуле (2):

/ -

Р-П

ЪЫ 5(2)

где I - приближенное значение момента инерции сечения конструкции (мм4); Е - модуль упругости стали (Н/мм2).

С целью изучения прочности фиксаторов были проведены механические испытания моделей остеосинтеза переломов лодыжек, изготовленных из древесины (береза). Было создано четыре группы моделей синтеза простого перелома внутренней лодыжки - по 16 образцов в каждой.

Рис. 1. Упруго-напряженный спицевинтовой фиксатор: А - фиксирующая шайба (размеры указаны в миллиметрах); Б - схема остеосинтеза переломов лодыжек; В - вид узла «шайба - спицы - винт» после окончания остеосинтеза.

Для соединения отломков использовались:

1) синтез кортикальным винтом диаметром 3,5 мм и спицей диаметром 2,0 мм; 2) синтез по Веберу;

3) синтез У-образным спицевым фиксатором [5];

4) синтез спицевинтовым фиксатором с применением двух спиц диаметром 2,0 мм. Также было создано три группы моделей синтеза простого чрессиндесмозного перелома наружной лодыжки. В каждой группе по 16 образцов моделей. Для соединения отломков использовались: 1) синтез третьтрубчатой пластиной с семью отверстиями и кортикальными винтами диаметром 3,5 мм;

2) синтез по Веберу; 3) синтез спицевинтовым фиксатором с применением двух спиц диаметром 2,0 мм.

Для испытаний использовалась Универсальная испытательная машина «ZWICK-1464», заводской номер 87941, изготовлена в августе 1982 года, мощностью 5 тонн, с датчиками силы от 0 до 50 кН. Погрешность измерения результатов составляла 1%. Схема испытаний моделей была одинакова для всех групп (рис. 2). Расстояние от места фиксации модели до перелома составляло 40 мм. Расстояние от места фиксации до участка приложения силы 55 мм. При испытании моделей изучалась деформация сдвига и изгиба.

После фиксации модели и приложения смещающей силы испытательная машина автоматически регистрировала данные на стандартной карте с помощью самописца. Карта по оси «X» отражала данные по смещению фрагментов в миллиметрах, а по оси «У» фиксировалась величина смещающей силы в ньютонах.

При анализе диаграмм разрушения моделей оценивались нагрузки предела упругости (Бе) и предела прочности (Би), жесткость материала. Оценивались также потенциальная энергия (и) и работа ^), затрачиваемая на изменение первоначальной формы модели.

Для статистического описания данных были применены методы параметрической статистики. При статистической обработке мы использовали: выборочное среднее значение (М) и выборочное стандартное отклонение (8). Сравнение двух групп проводилось при помощи двустороннего критерия Стьюдента. Сравнение трех и более

групп проводилось при помощи дисперсионного анализа и критерия Ньюмена-Кейлса. На основании значений описанных выше критериев значимости оценивали вероятность (р) справедливости нулевой гипотезы. Показатели считались достоверными при р<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Расчётную схему соединения фрагментов наружной лодыжки при помощи третьтрубчатой пластины и кортикальных винтов можно представить в виде балки-консоли с поперечным сечением в виде сегмента с вырезом (рис. 3).

Допускаемая нагрузка на третьтрубчатую пластину (Б0) составила 0,0142-а1 (см. формулу (1)). Прогиб пластины составил (см. формулу (2))

* —

/0=119-103- — .

Е

Расчётную схему соединения фрагментов наружной лодыжки при помощи спицевинтового фиксатора также можно представить в виде балки-консоли (рис. 4).

Наибольшие прочность и жёсткость системы могли бы возникать при жёсткой анкеровке -случай 1. Наименьшие прочность и жесткость системы возникали бы при полном отсутствии анкеровки - случай 2. Жёсткая анкеровка невозможна, поэтому действительные значения прочности и жёсткости системы будут иметь промежуточные значения от прочностей и жёсткостей случаев 1 и 2.

Случай 1:

Допускаемая нагрузка на спицевинтовой фиксатор (см. формулу (1)) составила Б1= 1,12-о1. Прогиб консоли (см. формулу (2)) составил

/=121 —.

Е

Случай 2:

Допускаемая нагрузка на спицевинтовой фиксатор (см. формулу (1)) составила Р2=0,0349-а1.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Прогиб консоли (см. формулу (2)) составил

/2=19,3403 —.

/2 , Е

тш 1 лі /1

о ^ и ^ Ш 2тск К ! © г В ° Сї •

Рис. 2. Фиксации модели в патроне испытательной машины.

Место перелома

Рис. 3. Расчетная схема фиксации перелома наружной лодыжки третьтрубчатой пластиной и кортикальными винтами: Б=Р0 - внешнее усилие, действующее на систему; Ь - ширина пластины; d - диаметр отверстия в пластине; Ь - толщина пластины; г - радиус поперечной кривизны пластины; Е - расчетный вылет консоли (размеры указаны в миллиметрах).

Место перелома

8=8

п

Ь=45

ё=2

Б

Рис. 4. Расчетная схема фиксации перелома наружной лодыжки упруго-напряженным спицевинтовым фиксатором: Б =П=Р2=Р5 - внешнее усилие, действующее на систему; а - участок анкеровки; d - диаметр спицы; 8 - расстояние между спицами; Е - расчетный вылет консоли (размеры указаны в миллиметрах).

По причине отсутствия данных о степени анкеровки участка спицы, ее считали равной среднему арифметическому значению от допускаемой нагрузки на систему при отсутствии анкеровки и допускаемой нагрузки при 5% от жесткой анке-ровки. При таких условиях допускаемая нагрузка на систему со спицевинтовым фиксатором составила

0,05-^+^ А = -

0,05-1,12 + 0,0349

2 2 Прогиб консоли (£5) составил

а1 = 0,0455 • гг,

(3)

л_

_ 0,05;

./5 ~

2420 +19,3 ■ 10" ^

3 Г

2 2

Таким образом, допускаемая нагрузка на систему, выраженная через предельное напряжение стали (Н/мм2), составила 0,0142-а1 в случае с пластиной и винтами, и 0,0455-а1 в случае со спицевинтовым фиксатором. Деформация системы (£),

I Н

выраженная через критерий Е (Н1 мм2), составила 119-103 - и 10,9-103 — соответственно. Следо-

вательно, прочность фиксации отломков наружной лодыжки с использованием спицевинтового фиксатора в 3,2 раза выше, чем при использовании третьтрубчатой пластины. Жесткость фиксации отломков наружной лодыжки с применением спицевинтового фиксатора в 11 раз превышает жесткость фиксации, возникающей при использовании третьтрубчатой пластины.

При исследовании механических характеристик фиксации перелома внутренней лодыжки были получены результаты, отраженные в таблице 1.

Выявлены статистически значимые различия по величине нагрузки предела упругости (Бе) между всеми группами фиксаторов (р<0,05).

Наибольшей способностью сопротивляться внешним нагрузкам в пределах упругих деформаций достоверно (р<0,05) обладает кортикальный винт и спица диаметром 2,0 мм (группа 1) и упруго-напряженный спицевинтовой фиксатор (группа 4).

а

Таблица 1

Основные упругие характеристики фиксаторов внутренней лодыжки (М±8)

Номер группы Название фиксатора Нагрузка предела упругости, Бе (Н) Потенциальная энергия, и (Дж)

1 Кортикальный винт диаметром 3,5 мм и спица диаметром 2,0 мм 227,9±15,84 0, 445±0,064

2 Восьмиобразная проволочная петля и спицы диаметром 2,0 мм (по Веберу) 55,3±6,4 0,027±0,01

3 Напряженная У-образная спица диаметром 2,0 мм 134,4±25,51 0,266±0,1

4 Напряженная спицевинтовая система со спицами диаметром 2,0 мм 204,1±18,9 0,966±0,146

Нагрузка предела упругости последнего всего лишь на 23,8±4,51 Н (на 10,5%) меньше, чем у кортикального винта и спицы.

Различия по величине потенциальной энергии упругого деформирования (и) оказались статистически достоверными (р<0,05) между всеми группами исследуемых фиксаторов (табл. 1). Наиболее энергоемкими, а значит и более устойчивыми к воздействию динамических нагрузок является упруго-напряженный спицевинтовой фиксатор (группа 4).

Анализируя данные изучения предела прочности, можно сделать вывод о достоверном различии предела прочности (Би) исследуемых фиксаторов внутренней лодыжки (р<0,05).

Максимальный предел прочности наблюдался у кортикального винта диаметром 3,5 мм и двухмиллиметровой спицы (группа 1) - 426,5±18,92 Н. Предел прочности спицевинтовой системы (группа 4) на 142±17,5 Н отличался от предыдущего фиксатора и составил 284,5±12,3 Н. Далее в порядке убывания значения предела прочности, расположена напряженная У-образная спица диаметром 2,0 мм - 210,3±8,26 Н. Наименее прочной оказалась восьмиобразная проволочная петля по Веберу - 80,0±6,02 Н.

Максимальная величина работы (W) отмечалась у спицевинтового фиксатора (4,4±0,29 Дж). Далее в порядке убывания величины работы располагались кортикальный винт диаметром 3,5 мм и спица (группа 1) - 3,7±0,49 Дж, У-образная спица - 1,8±0,14 Дж. Минимальное значение работы отмечалось у восьмиобразной проволочной петли по Веберу (0,2±0,05 Дж).

Таким образом, анализ величины работы показал, что спицевинтовой фиксатор является самым энергоемким из фиксаторов, что позволяет ему разрушаться только при возникновении значительных деформаций.

Анализ характера деформации фиксаторов показал, что все исследованные системы фиксаторов имеют упругопластические свойства.

Полученные значения пластической деформации фиксаторов внутренней лодыжки имели достоверные различия (р<0,05) между всеми исследуемыми группами.

Минимальной величиной доли пластической деформации по сравнению с другими фиксаторами обладает кортикальный винт и спица диаметром 2,0 мм - 30,2±6,04%. Поэтому можно сделать вывод о том, что этот фиксатор обладает более выраженными хрупкими свойствами по сравнению с другими фиксаторами.

В то же время восьмиобразная петля по Веберу обладает большей частью пластической деформации (90,0±6,84%), чем все остальные фиксаторы. Это обусловливает меньшую надежность этого фиксатора при воздействии предельных нагрузок.

Для спицевинтового фиксатора доля пластической деформации составила 53,9±4,25%, а для У-образной спицы - 62,3±7,42%. Это делает их более надежными при работе в условиях предельных динамических нагрузок по сравнению с другими фиксаторами. При этом более высокий предел прочности спицевинтового фиксатора по сравнению с У-образной спицей (284,5±12,3 Н и 210,3±8,26 Н соответственно) позволяет ему сохранять несущую способность при более высоких нагрузках.

На основе анализа диаграмм разрушения фиксаторов наружной лодыжки были получены следующие данные (табл. 2).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что спицевинтовой фиксатор со спицами диаметром 2,0 мм (группа 3) достоверно превосходят другие фиксаторы по значению предела упругости и потенциальной энергии упругого деформирования (табл. 2).

Таблица 2

Основные упругие характеристики фиксаторов наружной лодыжки (М±8)

Номер группы Название фиксатора Нагрузка предела упругости, Fe (Н) Потенциальная энергия, U (Дж)

1 Третьтрубчатая пластина с семью отверстиями и кортикальными винтами диаметром 3,5 мм 68,0±15,04*3 0,082±0,016*2, 3

2 Восьмиобразная проволочная петля и спицы диаметром 2,0 мм (по Веберу) 77,4± 11,97* 3 0,142±0,028*1 3

3 Напряженная спицевинтовая система со спицами диаметром 2,0 мм 107,0±19,6*1 2 0,212±0,042*1, 2

Примечание: 1. * - р<0,05 при сравнении указанного значения с остальными значениями согласно критерию Ньюмена-Кейлса; 2. - цифра рядом со звездочкой указывает на группу, по отношению к которой различия достоверны.

Таблица 3

Характеристика предела прочности и работы при деформации фиксаторов

наружной лодыжки (М±8)

Номер группы Название фиксатора Предел прочности, Fu (Н) Работа, W (Дж)

1 Третьтрубчатая пластина с семью отверстиями и кортикальными винтами диаметром 3,5 мм 146,8±4,55*2, 3 1,7±0,2*3

2 Восьмиобразная проволочная петля и спицы диаметром 2,0 мм (по Веберу) 177,4±9,2*1, 3 1,6±0,14* 3

3 Напряженная спицевинтовая система со спицами диаметром 2,0 мм 229,0±7,23*1, 2 4,8±0,39*1, 2

Примечание: 1. * - р<0,05 при сравнении указанного значения с остальными значениями согласно критерию Ньюмена-Кейлса; 2. - цифра рядом со звездочкой указывает на группу, по отношению к которой различия достоверны.

Это позволяет сделать вывод о том, что спицевинтовой фиксатор является наиболее энергоемким, а значит, и более устойчивым к воздействию динамических нагрузок.

Анализ предела прочности (Fu), и работы (W), совершаемой при их деформации, представлены в табл. 3.

Максимальный предел прочности наблюдался у напряженного спицевинтового фиксатора (группа 3). Наименее прочной металлоконструкцией оказалась третьтрубчатая пластина, фиксированная кортикальными винтами (группа 1).

Значение работы, затрачиваемой на деформацию спицевинтового фиксатора (W), достоверно (р<0,05) отличается от той же характеристики других исследованных фиксаторов (табл. 3). По величине работы она достоверно в 3 раза превосходила восьмиобразную петлю по Веберу и в 2,8 раза - третьтрубчатую пластину. Следовательно, спицевинтовой фиксатор способен выдерживать более высокие динамические и статические механические нагрузки по сравнению со стандартными фиксаторами - третьтрубчатой пластиной и восьмиобразной петлей по Веберу.

Анализ деформации фиксаторов показал, что все изучаемые фиксаторы относятся к упругопластическим конструкциям. Достоверных различий в доле пластической деформации выявлено не было (р>0,05): группа 1 - 86,3±5,96%; группа

2 - 83,3±7,57%; группа 3 - 86,0±3,90%.

При этом анализ абсолютных показателей суммарной деформации показал, что упругонапряженный спицевинтовой фиксатор способен испытывать до полного разрушения большие деформации (26,9±1,64 мм), чем остальные фиксаторы - восьмиобразная петля (20,5±0,68 мм) и третьтрубчатая пластина (16,1±1,09 мм).

Проведя механические испытания прочности фиксаторов, используемых для остеосинтеза переломов лодыжек, удалось установить, что упруго-напряженный спицевинтовой фиксатор превосходит стандартные металлоконструкции по большинству прочностных характеристик, что является экспериментальным обоснованием адекватности применения данного фиксатора для остеосинтеза переломов этой локализации.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.