Paediatric Surgery (Ukraine). 2024. 3(84): 86-94. doi: 10.15574/PS.2024.3(84).8694
Бур’янов О. А.¹, Кваша В. П.¹, Науменко В. О.¹, Карпінський М. Ю.², Яресько О. В.^2
1Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ, Україна
²ДУ «Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків

Для цитування: Бур’янов ОА, Кваша ВП, Науменко ВО, Карпінський МЮ, Яресько ОВ. (2024). Дослідження напружено-деформованого стану моделей плечової кістки при надвиросткових косих переломах у дітей та підлітків за різних варіантів черезшкірної фіксації. Хірургія дитячого віку (Україна). 3(84): 86-94. doi: 10.15574/PS.2024.3(84).8694.
Стаття надійшла до редакції 30.05.2024 р., прийнята до друку 09.09.2024 р.

Переломи дистального епіметафізу плечової кістки в дітей та підлітків є однією з найпоширеніших травм, які становлять 16-50% переломів кісток у цілому. Серед пошкоджень цієї локалізації превалюють надвиросткові (3-18%) і черезвиросткові переломи (57,5-70%) переважно в дітей віком 6-7 років. Суттєвою проблемою у використанні перехрещеної фіксуючої конструкції є ятрогенне пошкодження ліктьового нерва (2-8%), що потребує мінівідкритої техніки проведення медіальної шпиці або сонографічного супроводу.
Мета – порівняти рівень напруження в моделі плечової кістки з надвиростковим косим переломом за різних варіантів черезшкірної фіксації під впливом різного навантаження.
Матеріали та методи. Розробили базову скінчено-елементну модель плечової кістки, на основі якої створили модель надвиросткового косого перелому. Моделювали два варіанти остеосинтезу: двома шпицями, розташованими навхрест, і пучком із трьох шпиць. Напружено-деформований стан моделей дослідили під впливом навантаження на розтягнення, згинання та скручування.
Результати. Наявність косого надвиросткового перелому плечової кістки призводить до асиметричних змін у розподілі напруження в надвиростках вище і нижче лінії перелому в здійсненні перехресної фіксації двома шпицями. За латеральної фіксації трьома шпицями під впливом розтягувального навантаження знижується до мінімуму напруження в медіальному надвиростку і вдвічі підвищується їхній рівень на латеральному. Це пов’язано з однобічним проведенням пучка шпиць. При цьому медіальний надвиросток залишається нефіксованим, відповідно навантаження на нього практично не передаються. Кістковий регенерат для цього виявляється занадто м’яким, щоб запобігати переміщенню дистального фрагмента. Водночас більш жорстка фіксація латерального надвиростка, ніж у варіанті з двома шпицями навхрест, викликає підвищення рівня напруження в латеральному надвиростку. Сумарна величина площі перетину пучка шпиць за латеральної фіксації забезпечує вдвічі нижчий рівень напруження в них порівняно з перехресною фіксацією. За навантаження на згинання перехресна фіксація двома шпицями та латеральна фіксація пучком із трьох шпиць працюють приблизно однаково. За навантаження на кручення обидва методи фіксації фрагментів плечової кістки показують приблизно однакові результати. На користь методу латеральної фіксації трьома шпицями можна віднести низький рівень напруження в шпицях. Асиметричне розташування пучка з трьох шпиць за латеральної фіксації компенсується несиметричністю проходження лінії перелому. Це свідчить, що в лікуванні косих надвиросткових переломів плечової кістки обидва методи фіксації рівнозначні з точки зору розподілу напруження в кістковій тканині, і вибір одного з них може визначатись іншими критеріями.
Висновки. Математичне моделювання плечової кістки з надвиростковим косим переломом не показує суттєвих переваг того або іншого методу фіксації. Асиметричне розташування шпиць за латеральної фіксації фрагментів кістки компенсується несиметричністю проходження лінії перелому. На користь методу латеральної фіксації трьома шпицями можна віднести низький рівень напруження в шпицях.
Дослідження виконано відповідно до принципів Гельсінської декларації. Протокол дослідження ухвалено Локальним етичним комітетом зазначеної в роботі установи. На проведення досліджень отримано інформовану згоду пацієнтів.
Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів.
Ключові слова: плечова кістка, надвиросткові переломи, остеосинтез.

ЛІТЕРАТУРА

1. Afaque SF, Singh A, Maharjan R at al. (2020). Comparison of clinic-radiological outcome of cross pinning versus lateral pinning for displaced supracondylar fracture of humerus in children: a randomized controlled trial. J Clin Orthop Trauma. 11: 259-263. https://doi.org/10.1016/j.jcot.2019.01.013; PMid:32099290 PMCid:PMC7026539

2. Boccaccio A, Pappalettere C. (2011). Mechanobiology of Fracture Healing: Basic Principles and Applications in Orthodontics and Orthopaedics. In: Theoretical Biomechanics. Prague: Intech Open. 2011: 21-48. https://doi.org/10.5772/19420

3. Cowin SC. (2001). Bone Mechanics Handbook. 2nd ed. Boca Raton: CRC Press: 980. https://doi.org/10.1201/b14263; PMCid:PMC2190562

4. Hanim A, Wafiuddin M, Azfar MA et al. (2021). Biomechanical Analysis of Crossed Pinning Construct in Supracondylar Fracture of Humerus: Does the Point of Crossing Matter? Cureus. 13: 14043. https://doi.org/10.7759/cureus.14043; PMid:33898129 PMCid:PMC8059665

5. Кіпа ОА, Литовченко ВО, Карпінський МЮ. (2014). Вибір фіксатора для остеосинтезу переломів плечової кістки у постраждалих з поєднаною торакальною травмою. Медицина сьогодні і завтра. (4): 97-100.

6. Kurowski PM. (2007). Engineering Analysis with COSMOSWorks: SDC Publications: 263.

7. Niinomi M. (2008). Mechanical biocompatibilities of titanium alloys for biomedical applications. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. 1(1): 30-42. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2007.07.001; PMid:19627769

8. Oztermeli A, Karahan N, Kaya M. (2023). Is Lateral Onset Cross Pin Technique Strong Enough? A Biomechanical Study. The Medical Bulletin of Sisli Etfal Hospital. 57(4): 495. https://doi.org/10.14744/SEMB.2023.87528; PMid:38268650 PMCid:PMC10805040

9. Rao SS. (2017). The Finite Element Method in Engineering. Butterworth-Heinemann. 6th ed.:782.

10.Santos IA, Cruz MAF, Souza RC, Barreto LV da F, Monteiro AF, Rezende LGRA. (2024). Epidemiology of Supracondylar Fractures of the Humerus in Children. Archives of health investigation. 13(1): 18-23. https://doi.org/10.21270/archi.v13i1.6324

11. Тяжелов ОА, Карпінський МЮ, Карпінська ОД, Суббота ІА, Вадид Х. (2011). Дослідження механічних властивостей остеосинтезу метафізарних переломів плечової кістки на математичній моделі. Ортопедия, травматология и протезирование. (1): 35-39. https://doi.org/10.15674/0030-59872011135-39.

12. Woo SL, Abramowitch SD, Kilger R, Liang R. (2006). Biomechanics of knee ligaments: injury, healing, and repair. Journal of biomechanics. 39(1): 1-20. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2004.10.025; PMid:16271583

13. Xing B, Dong B, Che X. (2023, Jan 16). Medial-lateral versus lateral-only pinning fixation in children with displaced supracondylar humeral fractures: a meta-analysis of randomized controlled trials. J Orthop Surg Res. 18(1): 43. https://doi.org/10.1186/s13018-023-03528-8; PMid:36647086 PMCid:PMC9841617