Paediatric Surgery (Ukraine).2023.3(80):71-77; doi: 10.15574/PS.2023.80.71
Корж М. О., Хмизов С. О., Кацалап Є. С., Карпінський М. Ю., Карпінська О. Д., Яресько О. В.
ДУ «Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків

Для цитування: Корж МО, Хмизов СО, Кацалап ЄС, Карпінський МЮ, Карпінська ОД, Яресько ОВ. (2023). Дослідження розподілу напружень під впливом згинаючого навантаження в моделях різних варіантів остеосинтезу кісток гомілки з переломами в середній третині при їх уродженому псевдоартрозі в дітей з незавершеним ростом. Хірургія дитячого віку (Україна). 3(80): 71-77; doi: 10.15574/PS.2023.80.71.
Стаття надійшла до редакції 11.06.2023 р., прийнята до друку 10.09.2023 р.

Уроджений псевдоартроз кісток гомілки – рідкісне захворювання, яке характеризується наявністю незрощення (псевдоартрозу) кісток гомілки, що не зростається самостійно. Більшість хірургічних методик передбачає видалення патологічних м’яких тканин у зоні псевдоартрозу з наступною кістковою аутопластикою та фіксацією фрагментів великогомілкової кістки в апаратах зовнішньої фіксації чи за допомогою інтрамедулярних фіксаторів.
Мета – дослідити напружено-деформований стан моделей гомілки за наявності псевдоартрозу в середній третині під впливом згинаючого навантаження та їх остеосинтезу з використанням інтрамедулярних стрижнів різних конструкцій у дітей із незавершеним ростом.
Матеріали та методи. Виконано математичне моделювання трьох варіантів остеосинтезу кісток гомілки за їх уродженого псевдоартрозу в середній третині: 1 – стрижень без ротаційної стабільності; 2 – стрижень із ротаційною стабільністю; 3 – стрижень із ротаційною стабільністю та блокованим рухом при стисканні. Вивчено напружено-деформований стан моделей під впливом згинаючого навантаження величиною 300 Н.
Результати. За використання ротаційно нестабільного стрижня, що «зростає», максимальний рівень напружень 18,5 МПа і 23,1 МПа визначається на проксимальному та дистальному кінцях великогомілкової кістки, відповідно. У зоні перелому рівень напружень мінімальний і не перевищує позначки 0,2 МПа. У діафізарній частині напруження визначаються на рівні 0,3 МПа і 0,4 МПа вище і нижче зони перелому, відповідно. У зоні перелому малогомілкової кістки рівень напруження також незначний – 0,7 МПа і 0,8 МПа в проксимальному та дистальному фрагментах. Використання стрижня з ротаційною стабільністю не приводить до будь-яких значних змін напружено-деформованого стану моделі порівняно з остеосинтезом великогомілкової кістки ротаційно нестабільним стрижнем. Використання інтрамедулярного стрижня з блокованим рухом при стисканні дає змогу знизити величини напружень на проксимальному та дистальному кінцях великогомілкової кістки – до 16,9 МПа і 21,2 МПа, відповідно. В усіх контрольних точках діафізарної частини великогомілкової кістки напруження мінімальні і дорівнюють 0,2 МПа. Слід звернути увагу, що в даному випадку практично зникають напруження в зоні перелому малогомілкової кістки, де вони не перевищують позначки 0,1 МПа.
Висновки. У разі навантажень на згин усі типи інтрамедулярних стрижнів забезпечують мінімальний рівень напружень у зоні перелому великогомілкової кістки. Додаткові ротаційна та повздовжня стабільність стрижнів дають змогу незначно знизити рівень напружень у проксимальному та дистальному кінцях великогомілкової кістки.
Дослідження виконано відповідно до принципів Гельсінської декларації. Протокол дослідження ухвалено Локальним етичним комітетом зазначеної в роботі установи. На проведення досліджень отримано інформовану згоду батьків дітей.
Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів.
Ключові слова: уроджений псевдоартроз, остеосинтез, моделювання.

ЛІТЕРАТУРА

1. Alzahrani MM, Fassier F, Hamdy RC. (2016). Use of the Fassier-Duval telescopic rod for the management of congenital pseudarthrosis of the tibia. J Limb Lengthen Reconstr. 2: 23-28. https://doi.org/10.4103/2455-3719.182572

2. Boccaccio A, Pappalettere C. (2011). Mechanobiology of Fracture Healing: Basic Principles and Applications in Orthodontics and Orthopaedics. Theoretical Biomechanics. Edited by Dr Vaclav Klika. https://doi.org/10.5772/19420

3. Cowin SC. (2001). Bone mechanics handbook. Edited by Stephen C. Cowin. CRC Press Reference. https://doi.org/10.1201/b14263; PMCid:PMC2190562

4. Grill F, Bollini G, Dungl P, Fixsen J, Hefti F, Ippolito E et al. (2000). Treatment approaches for congenital pseudarthrosis of tibia: results of the EPOS multicenter study. European Paediatric Orthopaedic Society (EPOS). J Pediatr Orthop. 9: 75-89. https://doi.org/10.1097/01202412-200004000-00002; PMid:10868356

5. Кацалап ЄС, Хмизов СО, Ковальов АМ, Карпінський МЮ, Карпінська ОД. (2022). Інтрамедулярний телескопічний фіксатор для лікування переломів та дефектів довгих кісток у дітей з вродженим псевдоартрозом та незавершеним ростом. Патент на корисну модель №151605 UA, МПК А61В17/72. Патентовласник ДУ «Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І. Ситенка НАМН України». Заявка u202200760 від 21.02.2022. Опубл. 17.08.2022, бюл. №33.

6. Kesireddy N, Kheireldin RK, Lu A, Cooper J, Liu J, Ebraheim NA. (2018). Current treatment of congenital pseudarthrosis of the tibia:a systematic review and meta-analysis. J Pediatr Orthop B. 27 (6): 541-550. https://doi.org/10.1097/BPB.0000000000000524; PMid:29878977

7. Khmyzov SO, Katsalap YeS, Karpinsky MJu, Karpinska O. (2022). Experimental study of bone density in patients with congenital pseudoarthrosis of the tibia before and after surgery. Wiadomości Lekarskie. LXXV (9); part 1: 2112-2120. https://doi.org/10.36740/WLek202209112; PMid:36256938

8. Хмизов СО, Кацалап ЄС, Карпінський МЮ, Карпінська ОД. (2022). Експериментальне дослідження щільності кісткової тканини у хворих з уродженим псевдоартрозом кісток гомілки до та після операції за даними комп’ютерної томографії. Хірургія дитячого віку (Україна). 3 (76): 59-67. https://doi.org/10.15574/PS.2022.76.59.

9. Хмизов СО, Пашенко АВ, Ковальов АМ. (2017). Пристрій для хірургічного лікування деформацій стегнових кісток у дітей з незавершеним ростом. Патент на корисну модель UA №114597U, А61В17/72. Патентовласник ДУ «Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І. Ситенка НАМН України». Заявка u201610052 від 03.10.2016. Опубл. 10.03.2017, бюл. №5.

10. Korolkov O, Rakhman P, Karpinsky M, Shishka I, Yaresko O. (2017). Assessment of stress-strain distribution in flatfoot deformity (part 1). Orthopaedics, Traumatology аnd Prosthetics. 4: 80-84. https://doi.org/10.15674/0030-59872017480-84

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

12. Pannier S. (2011). Congenital pseudarthrosis of the tibia. Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research. 97: 750-761. https://doi.org/10.1016/j.otsr.2011.09.001; PMid:21996526

13. Rao SS. (2005). The Finite Element Method in Engineering: Elsevier Science.

14. Shabtai L, Ezra E, Wientroub S, Segev E. (2015, Sep). Congenital tibial pseudarthrosis, changes in treatment protocol. J Pediatr Orthop B. 24 (5): 444-449. https://doi.org/10.1097/BPB.0000000000000191; PMid:25932825

15. Shah H, Joseph B, Nair BVS, Kotian DB, Choi IH, Richards BS et al. (2018). What factors influence union and Refracture of congenital Pseudarthrosis of the tibia? A multicenter long-term study [J]. J Pediatr Orthop. 38 (6): e332-337. https://doi.org/10.1097/BPO.0000000000001172; PMid:29664876

16. Шишков ММ. (2000). Марочник сталей і сплавів: Довідник. Донецьк: 456.

17. Vasyuk VL, Koval OA, Karpinsky MYu, Yaresko OV. (2019). Mathematical modeling of options for osteosynthesis of distal tibial metaphyseal fractures type C1. Trauma. 20 (1): 37-46. https://doi.org/10.22141/1608-1706.1.20.2019.158666

18. Vidal-Lesso A, Ledesma-Orozco E, Daza-Benítez L, Lesso-Arroyo R. (2014). Mechanical Characterization of Femoral Cartilage Under Unicompartimental Osteoarthritis. Ingeniería Mecánica Tecnología Y Desarrollo. 4 (6): 239-246.

19. Yan A, Mei HB, Liu K, Wu J-Y, Tang J, Zhu G-H, Ye W-H. (2017). Wrapping grafting for congenital pseudarthrosis of the tibia: a preliminary report [J]. Medicine. 96 (48): e8835. https://doi.org/10.1097/MD.0000000000008835; PMid:29310362 PMCid:PMC5728763