Математичне моделювання напружено-деформованого стану моделі колінного суглоба при аплазії хрестоподібних зв’язок та після відновлення зв’язкового апарату

Abstract

Вади закладки та розвитку хрестоподібних зв’язок є однією з основних причин розвитку нестабільності колінного суглоба при вроджених повздовжніх вадах розвитку нижніх кінцівок. Ця патологія зустрічається з частотою 0,017 на 1000 новонароджених. Відсутність хрестоподібних зв’язок призводить до зміни форми суглобових поверхонь колінного суглоба і формується за рахунок гіпоплазії виростків стегнової кістки, відсутності міжвиросткової ямки стегнової кістки та відсутності міжвиросткового підвищення великогомілкової кістки. Мета - вивчити напружено-деформований стан колінного суглоба при аплазії хрестоподібних зв’язок до та після реконструктивних втручань; порівняти отримані результати з нормою. Матеріали та методи. Розроблена базова скінчено-елементна модель нижньої кінцівки, доповнена колатеральними та хрестоподібними зв’язками колінного суглоба. На основі базової моделі розроблена модель з аплазією хрестоподібних зв’язок колінного суглоба та модель, яка відображає стан колінного суглоба після виконання реконструктивного оперативного втручання за методикою SUPER KNEE за D. Paley. Модель випробували під впливом вертикального навантаження в положенні згинання колінного суглоба під кутом 135°. Результати. Результати проведеного математичного моделювання показали, що аплазія хрестоподібних зв’язок призводить до підвищення рівня напружень як у кісткових елементах моделі, так і в елементах зв’язкового апарату. Відновлення зв’язкового апарату колінного суглоба штучними матеріалами за методикою SUPER KNEE за D. Paley дає змогу знизити рівень напружень у кісткових елементах моделі, при цьому напруження в стегновій кістці визначаються меншим навіть порівняно з моделлю в норми. Зв’язки зі штучного матеріалу приймають на себе основні навантаження в колінному суглобі та забезпечують рівномірне навантаження лавсанової стрічки з обох боків суглоба. Високий рівень напружень у лавсановій стрічці порівняно з нормальними зв’язками обумовлений вищим модулем пружності матеріалу і меншою його пластичністю. Висновки. Аплазія хрестоподібних зв’язок призводить до підвищення рівня напружень як у кісткових елементах моделі, так і в елементах зв’язкового апарату. Відновлення зв’язкового апарату колінного суглоба дає змогу знизити рівень напружень у кісткових елементах моделі з аплазією зв’язок та наближає значення до параметрів моделі в норми. Напруження у зв’язковому апараті колінного суглоба після його відновлення значно зростають, що обумовлено механічними властивостями штучного матеріалу, що замінює зв’язки. Підвищений рівень напружень, що виникає в лавсановій стрічці, свідчить про те, що вона міцно тримає навантаження, що виникають у суглобі. Дослідження виконано відповідно до принципів Гельсінської декларації. Протокол дослідження ухвалено Локальним етичним комітетом зазначеної в роботі установи. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів.

Keywords

• хрестоподібні зв’язки
• аплазія
• напруження