Моделирование биокортикальных винтов под воздействием консольных нагрузок

Версия для печатиВерсия для печати

Исследование циклического нагружения винтов, применяющихся при учтановке аппаратов остеосинтеза при хирургическом лечении переломов костей, позволяет сделать прогноз относительно их возможного разрушения после установки. Как только контакт между пластиной и винтом теряется, изгибающая нагрузка начинает действовать на головку винта, что приводит к его усталостному разрушению от циклического изгиба.

В данном исследовании с помощью методом механики сплошной среды разработаны аналитические модели, описывающие упругое поведение биокортикального винта под действием статической нагрузки. Было разработано четыре аналитических модели, описывающих различные способы закрепления винта. В первых трех моделях рассматривались три типа закрепления: простое подкрепление, консольная заделка, распределенная нагрузка. В последней модели учитывалось пропорциональная зависимость между реакцией ограничения и прогибом.

Для того чтобы проверить разработанные модели на адекватность прогноза поведения винтов, были проведены натурные эксперименты по изгибу винтов в модели кости, выполненной из синтетического материала.

Был разработан специальный инструмент для измерения изгибной деформации винта под действием радиальных сил величиной 225, 445 и 670 Н, прикладываемых к головке винта.

Все модели, разработанные в данной работе, показали достаточно высокую точность и сходимость с результатами эксперимента. Разница составила не более 19 %.

Наибольшее значение изгибающего момента 2.3 Нм обнаружилось в срединной плоскости кортикального слоя кости, ближайшего к пластинке. Локализация наибольшего изгибающего момента применительно к оси винта – область его наиболее вероятного разрушения, что подтверждается клинической практикой.

Оригинальная статья

Thomas P. James and Brendan A. Andrade. Modeling Bicortical Screws Under a Cantilever Bending Load. J Biomech Eng 135(12), 124502 (Oct 24, 2013) doi:10.1115/1.4025651

Категория новости: 
Ссылка на источник: 
 

Оцените новость: 
Average: 5 (1 vote)
Реклама от Google: