Исследование Напряженно-Деформированного Состояния Моделей Фиксации Костных Отломков Биоразлагаемыми Накостными Пластинами На Основе Полилактида

Abstract

Актуальность. В ортопедии и травматологии в качестве винтов и фиксационных штифтов, пластин и анкеров, кейджей достаточно часто используют полимерные материалы, которые резорбируются и растворяются в биологических жидкостях. Среди таких материалов чаще используют имплантаты из L-полимолочной кислоты (L-полилактид), особенностями которых являются биодеградация, остеоинтеграция, способность индуцировать процессы образования костной ткани и высокая биосовместимость с организмом. Повысить качество биоматериалов на основе полилактида возможно путем введения в их состав керамических материалов, в частности гидроксилапатита. Однако прочностные свойства таких имплантатов пока не изучены. Цель: методом математического моделирования изучить напряженно-деформированное состояние моделей голени с переломом большеберцовой кости, фиксированным с помощью накостных пластин, изготовленных из биодеградирующих материалов на основе полилактида. Материалы и методы. Была разработана математическая модель голени, которая состояла из элементов большеберцовой и малоберцовой костей, пяточной и надпяточной костей, а также ладьевидной и клиновидных костей. Механические свойства пластины изменяли, моделируя три типа материалов: титан, полилактид, композитный материал в таком составе: полилактид — 70 %, трикальцийфосфат — 20 % и гидроксилапатит — 10 %. Результаты. Получены картина напряженно-деформированного состояния моделей и значения величин внутренних напряжений на разных их участках. Это дало возможность сравнить механические свойства фиксации костных отломков пластинами из биоразлагающихся материалов на основе полилактида с титановыми накостными пластинами. Выводы. Результаты проведенного исследования показали, что при всех видах нагрузки наибольшие величины напряжений возникают в модели с накостными пластинами из титана. Зоны повышенных напряжений отмечаются на пластине, а также на фиксирующих винтах и в костной ткани вокруг линии перелома. В моделях голени с переломом большеберцовой кости в нижней трети при остеосинтезе пластинами на основе полилактида напряжения в моделях распределяются более равномерно как в элементах фиксирующей конструкции, так и в костной ткани.