Биомеханическое обоснование систем чрескостного остеосинтеза при лечении переломов и деформаций пяточной кости тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.08 ВАК РФ

На правах рукописи

САФОНОВА Людмила Викторовна

БИОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМ ЧРЕСКОСТНОГО ОСТЕОСИНТЕЗА ПРИ ЛЕЧЕНИИ ПЕРЕЛОМОВ И ДЕФОРМАЦИЙ ПЯТОЧНОЙ КОСТИ

01 02 08 - биомеханика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 6 ['(О'-] 2СС0

Саратов-2008

003172299

Работа выполнена на кафедре травматологии, ортопедии и ВПХ ГОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет Росздрава»

Научный руководитель1 доктор медицинских наук, профессор Бейдик О В.

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, профессор Скрипаль А В (Саратовский государственный университет им НГ Чернышевского)

доктор технических наук, профессор Панкратов В М (Институт проблем точной механики и управления РАН РФ)

Ведущая организация Саратовский государственный технический университет

Защита состоится _23_ июня 2008 г в 17 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212 243 10 в Саратовском государственном университете им. НГ. Чернышевского по адресу 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, корп IX, ауд 218

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке Саратовского государственного университета им Н Г Чернышевского

Автореферат разослан_21 мая_2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат физ -мат наук, доцент

Ше&ч0-]

Шевцова Ю В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность При лечении переломов и деформаций сегментов костной системы организма широко применяется метод чрескостного остеосинтеза с использованием спицевых и стержневых остеофиксаторов (Илизаров Г А, 1983, Бейдик О В , 2002, Стецула В И., 2003, Шевцов В И, 1995, Соломин Л Н, 2005, Hutson J J., 1996). Их проведение через фрагменты косги и закрепление свободных концов во внешних опорах аппарата остеосинтеза позволяет осуществить управляемый остеосинтез -необходимую репозицию фрагментов, их фиксацию с определенной жесткостью в заданном положении, требуемую компрессию или дистракцию Такие воздействия на кость стимулируют начало остеогенеза и развитие репаративной костной регенерации Этим достигается ускоренное сращение перелома либо исправление деформации кости при сохранении необходимой подвижности больного В результате обеспечивается нормализация обменных процессов организма и предотвращается опасность возникновения местных воспалений

Приведенные достоинства чрескостного остеосинтеза во многом связаны с жесткостью фиксации фрагментов кости, характеризуемой величиной их смещений и поворотов, не выходящих за допустимые пределы в условиях движений больного. Этим исключается опасность травматизации образующегося костного регенерата и сохраняется нормальный процесс сращения кости На величину жесткости фиксации фрагментов в аппарате остеосинтеза влияют строение и свойства кости, а также конструктивные и прочностные параметры фиксаторов и других деталей аппарата, схема их расположения и характер действующих нагрузок (Барабаш А П., 1996, Борисевич К А , 1993; Дрягин В Г., 2001, Попов И.Ф., 1996).

Рациональный учет и выбор указанных факторов остеосинтеза для создания необходимой жесткости фиксации возможен только на основе общего биомеханического подхода к исследованию жесткости, разработку которого до настоящего времени нельзя считать завершенной. Применительно к переломам пяточной кости это имеет особое значение, поскольку из всех костей опорно-двигательного аппарата она имеет значительные анатомические, структурные и функционально-нагрузочные

отличия Для устранения деформаций пяточной кости и стопы задачи остеосинтеза могут быть более сложными, что предъявляет дополнительные повышенные требования к параметрам внешней фиксации (Исмайлов Г Р, 2000, Коробушкин Г В , 2001, Ли А Д, 2002, Пичхадзе И М , 1997)

Более широкое и эффективное применение чрескостного остеосинтеза пяточной кости и стопы ограничивается недостаточной жесткостью схем фиксации костных фрагментов. Это приводит к расшатыванию фиксаторов и появлению воспалительных осложнений, из-за чего доля неудовлетворительных результатов лечения может достигать 62%

Для разработки необходимого биомеханического подхода к выбору рациональных схем чрескостного остеосинтеза одним из целесообразных путей следует считать применение метода моделирования Сведения о моделировании систем фиксации для остеосинтеза пяточной кости и стопы имеют отрывочный характер, поэтому разработка метода поэтапного моделирования схем и аппаратов с биомеханическим обоснованием их жесткости представляет значительную актуальность

Исходя из вышеизложенного, сформулирована цель работы разработка биомеханического подхода к обоснованию выбора рациональных систем чрескостного остеосинтеза с необходимой жесткостью фиксации при лечении переломов и деформаций пяточной кости за счет использования поэтапного моделирования схем и аппаратов фиксации

Задачи работы, решаемые для осуществления поставленной цели 1. Выполнить математическое моделирование деформированного состояния чрескостных фиксаторов при остеосинтезе пяточной кости

2 Провести конечно-элементное моделирование деформаций и жесткости схем внешней фиксации в условиях остеосинтеза пяточной кости

3 Осуществить биомеханическое моделирование путем экспериментального исследования жесткости аппаратов внешней фиксации фрагментов пяточной кости

4 Разработать биотехническое обоснование выбора и применения рациональных схем чрескостного остеосинтеза при лечении переломов и деформаций пяточной кости

Положения, выносимые на защиту:

1 Оценка с помощью математического моделирования параметров деформации спицевых и стержневых фиксаторов при одинаковых условиях нагружения применительно к пяточной кости выявила преимущества стержневых фиксаторов, что дало возможность обосновать выбор стержневой фиксации как стратегию остеосинтеза.

2 Результаты конечно-элементного моделирования жесткости аппаратов остеосинтеза для лечения переломов пяточной кости показали наиболее высокую жесткость схемы аппарата с консольно-сквозной стержневой фиксацией и обусловили ее выбор в качестве тактики остеосинтеза

3 Определение действительных значений показателей жесткости и равномерности жесткости фиксации реальных пяточных костей при биомеханическом моделировании остеосинтеза на макетных аппаратах позволило установить, что наилучшие параметры жесткости фиксации обеспечивает консольно-сквозной стержневой тип аппарата

4 Биотехническое обоснование и разработанные рекомендации являются базой для рационального выбора эффективной схемы чрескостного остеосинтеза отломков пяточной кости и деформаций заднего отдела стопы с учетом параметров массы больного, его возрастной группы, вида перелома

Научная новизна. Впервые предложен метод поэтапного моделирования жесткости системы чрескостного остеосинтеза отломков пяточной кости и деформации стопы в аппаратах внешней фиксации за счет применения математического, конечно-элементного и биомеханического моделирования В результате определены зависимости параметров деформированного состояния, а также жесткости фиксации аппаратов от биомеханических и медико-технических характеристик схемы фиксации, что послужило основой для формирования стратегии и тактики остеосинтеза

Впервые разработаны и биотехнически обоснованы рекомендации для врачей по выбору рациональной компоновки аппаратов чрескостного остеосинтеза пяточной кости, обеспечивающие необходимую жесткость фиксации и учитывающие величину функциональных нагрузок, возраст больного, а также вид перелома

Предложенный метод поэтапного моделирования трех типов систем чрескостного остеосинтеза пяточной кости показал, что фиксация с помощью сочетания консольного и сквозного двухопорного стержней обеспечивает наилучшую жесткость по сравнению с консольно-стержневой и спицевой схемами

Разработанные и биомеханически обоснованные рекомендации по использованию систем чрескостного остеосинтеза с применением поэтапного моделирования обеспечили возможность рационального выбора типа и количества фиксаторов, а также схем их размещения в аппарате остеосинтеза при создании требуемой жесткости фиксации.

Практическая ценность. Результаты работы могут применяться в хирургической практике травматологии и ортопедии для повышения эффективности лечения переломов и устранения деформаций пяточной кости методом внешней фиксации

Реализация результатов работы. Метод поэтапного моделирования систем чрескостного остеосинтеза внедрен в работу отделений травматологий и ортопедии МУЗ «Городская клиническая больница №2», МУЗ «Городская клиническая больница №7», МУЗ «Городская клиническая больница №9» г Саратова, в учебный процесс кафедры травматологии, ортопедии и ВПХ СГМУ.

Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось на III осенней научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Молодежь и наука итоги и перспективы» (г Саратов, СГМУ, 2005), на VIII съезде травматологов и ортопедов России (г Самара, 2006), на 67-й весенней научно-практической конференции студентов и молодых специалистов СГМУ- «Молодые ученые - здравоохранению региона» (г Саратов, 2006), на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 85-летию со дня рождения академика ГА Илизарова и 35-летию Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» (г Курган, 2006), на XVIII сессии Международной школы по моделям механики сплошной среды (г. Саратов, СГУ, 2007), на Межрегиональной конференции, посвященной 150-летию первого ректора

Императорского Саратовского университета В И Разумовского (г Саратов, СГУ, 2007)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 3 работы в журналах из списка, рекомендованного ВАК

Структура и объем диссертации. Работа содержит введение, пять глав, выводы и заключение. Общий объем работы составляет 156 страниц, включая 42 рисунка, 22 таблицы, 19 страниц библиографии, содержащей 177 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение определяет актуальность темы и содержания диссертации, ее цель и задачи, положения выносимые на защиту, новизну материалов работы, практическую ценность и реализацию результатов, апробацию работы

Глава 1 посвящена имеющимся результатам проведенных исследований и их оценке по основным параметром биомеханики стопы как части опорно-двигательного аппарата Приводятся данные о важнейших особенностях нагруженности стопы, о сложностях возникающих переломов пяточной кости и деформаций стопы Даются характеристики процессов сращения фрагментов кости, выявлены значения их допустимых перемещений, находящихся в пределах от 2 до 6 мм и от 3 до 7°, обусловленных биомедицинскими требованиями к целостности костного регенерата в конкретных клинических ситуациях Отмечаются необходимые особенности механических свойств остеофиксаторов и жесткости схем фиксации, используемых для лечения переломов и деформаций пяточной кости Подчеркивается научная ценность результатов биомеханических исследований жесткости с применением реальных костных сегментов и макетных схем аппаратов фиксации

Рассматривается сущность разновидностей остеосинтеза и особенности наружной чрескостной фиксации, выявляются основные принципы, необходимые для эффективного осуществления остеосинтеза Определены этапы развития и совершенствования аппаратов фиксации для лечения переломов пяточной кости и устранения деформаций стопы, показаны

недостатки применяемых методик спицевой фиксации Даются сведения о результатах математического моделирования напряженно-деформированного состояния остеофиксаторов, приводятся сведения о повышении эффективности фиксации с помощью спице-стержневого и стержневого способов остеосинтеза длинных костей

Проведенный анализ имеющихся данных о биомеханических характеристиках стопы, направлениях развития методик остеосинтеза и применение моделирования жесткости фиксации позволили высказать предположения о возможности наиболее полного биотехнического обоснования выбора рациональных схем внешней фиксации отломков пяточной кости с необходимой жесткостью при помощи поэтапного моделирования остеосинтеза

Глава 2 содержит вопросы математического моделирования деформационного поведения спицевых и стержневых остеофиксаторов под действием известных видов функциональной нагрузки пяточной кости и стопы Моделирование жесткости проводилось с использованием положений сопротивления материалов, для оценки жесткости применялись расчетные величины максимальных смещений и поворотов сечений фиксаторов (Биргер И А, 1986; Дарков А В., 1969, Янсон X А, 1975).

Согласно методике остеосинтеза пяточной кости моделирование проводилось для спицевых фиксаторов с шарнирной неподвижной двухопорной заделкой и для стержневых фиксаторов - консольных, консольных на кронштейне и сквозных двухопорных.

Спицы обычно имеют диаметр d= 1,5 мм и изготовляются из стали 17Х18Н9, модуль упругости которой равен Е„ — 2,1 105 МПа, предел пропорциональности составляет апр = 1050 МПа Характер деформации спицы определяется величиной площади ее поперечного сечения F и значениями растягивающей силы Чтобы напряжения в спице не превышали предела пропорциональности и спица не получала остаточных деформаций, рассчитывается максимально допустимая сила растяжения Рпр спицы

3 14 0152 Р„р = <rvF = 1050 = 1855Н.

Стержни изготовляются из титанового сплава ВТ16 с модулем упругости Ел = 1,07 1 05 МПа и имеют диаметр d- 4 мм

8

Поперечная нагрузка, действующая на фиксатор через пяточную кость в период послеоперационного лечения, принимается равной 200 Н согласно ранее проведенным исследованиям При этом считается, что данная нагрузка прикладывается симметрично или асимметрично в виде двух сосредоточенных сил Р = 100 Н, в зоне выхода фиксатора из тонкого наиболее прочного кортикального слоя пяточной кости, диаметр которой принимается равным = 40 мм Поскольку диаметр пяточной кости сопоставим с длиной пролета консольного стержня / = 60 мм, а также пролета спицы и пролета сквозного стержня / = 120 мм, то моделирование нагрузок в виде сосредоточенных моментов не производится Это могло бы привести к получению завышенных расчетных значений прогибов и углов поворота, так что воздействие кости на остеофиксатор моделировалось в виде одинаково или противоположно направленных сил

Спицевые элементы рассматриваются как изделия типа «гибкая нить» с шарнирной неподвижной заделкой, которая может эффективно работать только на растяжение и, кроме этого, способна воспринимать поперечную нагрузку за счет изменения направления своей продольной оси Уравнение равновесия нити имеет вид

где Нн - сила натяжения нити, Н, у - прогиб нити, мм, д(х) - внешняя поперечная нагрузка, Н/м

Под воздействием поперечных нагрузок в нити возникает растягивающее усилие Л7, направленное по касательной и определяемое по формуле

N = 40* ^Н,^ (1)

где ~ поперечная сила, Н; Нн - горизонтальное натяжение, Н Угол наклона а растягивающего усилия N деформированной нити определяется из выражения.

1ёа = б/Яй. (2)

Действие одинаково направленных сил величиной Р на нить с предварительным натяжением силой Нн создает наибольший прогиб утах в средней трети ее пролета на участке от 1ГЬ до 2//3

9

Величина данного прогиба определяется в соответствии с уравнением прогибов нити

у{х) = у{0,) + )Ш(1х, (3)

о Нн

где }>(0) - начальный прогиб нити, откуда после интегрирования уравнения (3) получим

= = (4)

При значениях Р = 100 Н, / = 120 мм, Яя=1000 Н находим максимальную величину прогиба: утт = 4 мм

Максимальный угол поворота а возникает в том поперечном сечении спицы, где () = Р Тогда угол поворота вычисляется согласно выражению (2) Чз« = й!Нн ~0,1, «=5,72° Растягивающее усилие Ы, возникающее в спице от действия внешних сил и определяемое по формуле (1), составляет

Лг = Л/е2 +ЯН2 = л/юо2 + 10002 =1005 Н,

что не превышает ранее рассчитанной допустимой силы растяжения Рпр = 1855Н Следовательно, работа спицы происходит в упругой стадии без

появления остаточных деформаций, способных вызвать снижение жесткости фиксации

Действие противоположно направленных сил Р на нить образует максимальный прогиб в сечениях //3 и 2//3, определяемый выражением'

I

'(6 , Р1

3 5 О ПН

После подстановки в выражение (5) известных значений всех параметров получим = 1,33 мм.

Максимальный угол поворота а создается в центральном сечении спицы, где = 2Р/3, и тогда угол поворота рассчитывается в соответствии с выражением (2)

tg а = 2Р/ЗН = 0,066; а = 3,783°

Анализ результатов расчета деформаций спицы показывает, что при действии противоположно направленных сил прогибы спицы оказываются в 3 раза ниже, а углы поворота в 1,5 раза меньше, чем при действии сил одинакового направления Это объясняется тем, что противоположные силы создают в сечениях спицы меньшие значения поперечных, перерезывающих сил

Стержневые элементы при жестком их креплении непосредственно к опорной пластине рассчитываются с помощью балочной модели

Изгибная жесткость Ы стержневого фиксатора круглого сечения, где J - момент инерции сечения, при указанных ранее параметрах составляет-

|4

£ГУ = ЯГ = 1,07 105 12,6 = 1,34 106 Н мм2.

64

Жесткость пяточной кости при ее модуле упругости Ек= 2 104МПа равна- Е^к = 2 512 105Н мм2.

Сопоставление рассчитанных значений показывает, что изгибная жесткость кости на три порядка превышает жесткость стержневого фиксатора, поэтому в рассматриваемых задачах деформацией и смещением кости можно пренебречь как величинами третьего порядка малости

При заданных условиях нагружения стержня его изгиб описывается дифференциальным уравнением

= (6)

ах

где М(х) - изгибающий момент в сечении на расстоянии х от начала координат Интегрирование дифференциального уравнения (6) позволяет определить деформации в произвольном сечении стержня

Консольный стержень длиной / = 60 мм под действием одинаково направленных сил величиной Р Одна из этих сил приложена на расстоянии от заделки а = 20 мм, а вторая - на незакрепленном конце После вычисления изгибающего момента М(х) на участках 0<х<а и а<х<1 и интегрирования уравнения (6) постоянные интегрирования определяются из условия жесткого закрепления х=0, непрерывности и гладкости оси стержня в сечении х=а Максимальный прогиб и угол поворота получаются на со свободном конце стержня и определяются выражениями.

у~ = Ûj^'1 + а2)~(/] + ^4'15мм'0- = У" = Р{'2е/2) = °*103^ = 5'91° (7)

Консольный стержень под действием противоположно направленных сил Р, приложенных в сечениях х—а и х-l Среднее значение момента такой пары сил составляет М= Pd — 5000 H мм

В этом случае интегрирование уравнение (6) при соответствующих значениях изгибающего момента М(х) на участках 0<х<а и а<х<1 при удовлетворении условиям закрепления сечения х=0, условиям гладкости и непрерывности при х=а позволяет определить деформации в любом сечении Тогда для нахождении максимальных деформаций утах и 0„„ на свободном конце при значениях M = 5000 Н-мм, в=20 мм, d=AQ мм, l=a+d получаются выражения.

^ мм- =77(а+^)=0'062раЭ = 3'53° (8)

В работе также рассмотрен применяемый во врачебной практике способ крепления фиксирующего стержня к опорной пластине через кронштейн в виде стержня с размерами Ь - 10 мм, h = 4 мм и моментом инерции сечения J2 = 53,3 мм4 из стали 17Х18Н9 Такая конструкция рассматривается как Г-образная рама, у которой кронштейн служит ненагруженным вертикальным элементом Для комбинированных стержневых систем данного типа, испытывающих действие изгибающих нагрузок, значения деформаций сечений определяются в соответствии с упрощенной формулой интеграла

1 _

Мора. А = fMli\x) Mw(x)dxt (9)

* bkJk x„

где Mw(x) и M[k\x) - изгибающие моменты на участке хк <x<xt+1, соответственно от нагрузки на стержня и от единичного усилия (силы или момента), приложенных в сечении, для которого определяются деформации Отдельные слагаемые в формуле (9) вычисляются аналитически или методом Верещагина

Консольный стержень с кронштейном под действием одинаково направленных сил P = Mld-\2S H После подстановки в уравнение (9) формул изгибающих моментов и интегрировании по участкам получается прогиб утах =6,79 мм

Консольный стержень с кронштейном под действием противоположно направленных сил Р В этом случает по формуле (9) получается значение максимального угла поворота сечения = 8,91 °

В качестве третьего возможного варианта фиксации отломков кости рассматривается схема, в которой фиксирующий стержень обоими концами жестко прикреплен к опорной пластине (сквозной двухопорный стержень). Такой стержень работает как дважды статически неопределимая балка, для раскрытия ее неопределимости в работе применяется метод наложения После вычисления изгибающего момента М(х) в разных сечениях по длине стержня прогибы и углы поворота определяются интегрированием уравнения (6) с последующим нахождением произвольных постоянных из условия закрепления.

Сквозной двухопорный стержень под действием одинаково направленных сил Р при использовании указанного способа расчета характеризуется максимальным прогибом утах = 0,99 мм.

Для такого же стержня при действии противоположно направленных сил Р максимальный угол поворота составил ©„^ = 0,71°.

Анализ итогов определения деформаций спицевого и стержневых остеофиксаторов показывает, что двухопорный стержень обеспечивает наиболее жесткую фиксацию отломков пяточной кости

Математическое моделирование основных элементов остеосинтеза, которыми являются фиксаторы, еще не дает полной картины деформаций всего аппарата, но позволяет выбрать стержневую фиксацию в качестве стратегии остеосинтеза Такие аппараты представляют собой сложные пространственные системы, аналитическое исследование которых вызывает большие математические затруднения

Глава 3 включает материалы о напряженно-деформированном состоянии аппаратов остеосинтеза, полученные методом конечно-элементного моделирования При этом рассматривались аппараты, создающие двухспицевую, спице-стержневую и консольно-сквозную стержневую фиксацию кости Оценка жесткости фиксации данных аппаратов проводится по величине смещений кости в характерных точках Для определения этих смещений применяется метод конечно-элементного

моделирования, базирующийся на основных положениях механики деформируемого твердого тела и использующий возможности двух современных программных комплексов - «Лира 9» и «Ansys 11 О» (ANSYS, Inc ) Это позволило проконтролировать правильность выбора математической модели и достоверность результатов, получаемых при моделировании и расчетах Согласно методу конечного элемента (МКЭ) занимаемая конструкциями аппаратов область разбивается на конечные элементы, назначаются узлы и степень их свободы, соответствующие базисным функциям, так что величина смещений определяется в виде линейной комбинации функций. На этой основе формируется система линейных уравнений метода конечных элементов, решение которой позволяет определить смещения и другие параметры напряженно-деформированного состояния аппаратов

В ПК «Лира 9.0» спицевые фиксаторы моделировались конечным элементом КЭ-310 типа «нить», работающим только на растяжение, предварительное натяжение моделировалось элементом КЭ-308, применяемым для решения геометрически нелинейных задач Все другие стержневые элементы конструкции аппаратов моделировались элементом КЭ-10, предназначенным для восприятия всех видов нагрузки на кость

В ПК «Ansys 11 0» (ANSYS, Inc ) для моделирования спицевых фиксаторов использовался конечный элемент КЭ-Link 180 (стержень), также позволяющий моделировать предварительное натяжение Моделирование стержневых деталей аппаратов, включая остеофиксаторы, проводилось с помощью конечного элемента КЭ-Веат 188, кольцевые детали моделировались конечным элементом КЭ-Веат 189

Внешние нагрузки на пяточную кость моделировались при использовании внешних и внутренних воздействий, соответствующих результатам ранее проведенных исследований- продольная сила Р = 500 Н, поперечные силы £^ = 50^ Qy - 50 H, крутящий момент вокруг

М, =5000Н-мм, изгибающие моменты Мх =5000 H мм, Му =5000 H мм, сила предварительного натяжения спицы Р = 1000Н.

Жесткость конечно-элементных моделей аппаратов остеосинтеза оценивалась по величине смещений и углов поворота в точке крепления

аппаратов к пяточной кости, кроме этого, определялись максимальные напряжения в элементах конструкции аппаратов

Анализ результатов конечно-элементного моделирования жесткости внешней фиксации позволил установить, что при действии продольной силы Р и поперечных сил 2 наилучшую жесткость проявил консольно-сквозной стержневой аппарат при максимальных величинах смещения 2,277 мм и угла поворота 1,617° жесткость спицевого аппарат была невысокой, Спице-стержневой аппарат при этом показал достаточную жесткость фиксации с приближением ее показателей к допустимым значениям Действие изгибающих моментов М вызывает смещения и повороты у аппаратов всех типов, не превышающие допустимых значений.

Расчет максимальных напряжений в элементах конструкции аппаратов при сравнении с допустимыми напряжениями показал, что деформации элементов соответствуют упругой стадии работы их материалов Это исключает опасность появления пластических деформаций и нарушения нормального функционирования аппаратов

Результаты конечно-элементного моделирования жесткости внешней фиксации дают биомеханическое обоснование принять выбор схемы консольно-сквозной фиксации как тактику остеосинтеза при лечении переломов и деформаций пяточной кости

Глава 4 содержит экспериментальную оценку правильности выбора математических и механических моделей отдельных элементов и аппаратов в целом, что было показано благодаря разработанной методике и результатам биомеханического моделирования.

Образцами для моделирования служили реальные немацерированные пяточные кости, принадлежавшие трупам мужчин возраста 25. 50 лет В каждую кость 2 вводились фиксаторы 7 соответственно трем видам исследуемых схем и закреплялись во внешней кольцевой опоре 1. Собранные модели аппаратов размещались в нагрузочно-измерительном устройстве при использовании подвески 4 для нагружения кости и индикатора 5 часового типа (рис 1)

а

РисЛ.Нагрузочно-измерительное устройство: а-схема, б - внешний вид

На основе предварительных опытов нагрузка для моделирования была I выбрана равной 50 Н, измерение смещений с помощью индикатора позволило установить жесткость фиксации и равномерность жесткости, которые определялись при изменении угловых направлений приложения нагрузки через каждые 30°. Результаты экспериментов обрабатывались методами математической статистики.

Жесткость фиксации макетных схем оценивалась по величине

среднеуглового смещения кости, равномерность жесткости устанавливалась по виду полярных диаграмм среднего смещения и по средней величине разности между наибольшим и наименьшим смещениями.

Результаты биомеханического моделирования жесткости макетных схем аппаратов показали, что консольно-сквозная стержневая схема фиксации обеспечивала намного более высокую жесткость в сравнении с другими схемами. Например, по отношению к спице-стержневой ее средняя жесткость была выше на 84%, по сравнению со спицевой схемой - выше на 97%. Равномерность жесткости стержневой схемы фиксации также значительно превышала показатели спицевой и спице-стержневой схем. Это объясняется пониженными внутренними напряжениями в сечении стержней и увеличенным сопротивлением деформации стержневой схемы.

Сравнительная оценка равномерности жесткости фиксации, проведенная с помощью полярных диаграмм средних смещений, выявила максимальную неравномерность смещений при спицевой макетной схеме фиксации. Наибольшая величина смещений возникала при поперечном направлении силы по отношению к оси спиц, что связано с их низкой

изгибной жесткостью Наименьшие смещения создавались при действии на спицы сжимающих или растягивающих усилий

Анализ средних значений разности й между наибольшими и наименьшими смещениями дал возможность определить, что для спицевой схемы (I) данная разность составила 0,69 мм, т е представляла максимальную величину по отношению к другим схемам (табл.1) Спице-стержневая схема (П) обусловила увеличенную на 55% равномерность жесткости за счет совместного восприятия нагрузки спицей и стержнем при более однородном распределении в них внутренних напряжений. Стержневая схема (III) показала наибольшую равномерность фиксации, повышенную на 71% в сравнении со спице-стержневой, благодаря уменьшению изгибающего момента двухопорного стержня за счет возникновения опорных реактивных моментов.

Таблица 1. Среднее значение разности между наибольшей и наименьшей величинами смещения при угловом изменении нагрузки в макетных схемах

фиксации

Среднее значение разности £), мм Номер макетной схемы

I II III

0,69 0,31 0,09

Проведенная оценка жесткости фиксации макетных схем с использованием среднеугловых смещений представляется наиболее близкой к действительной, поскольку их определение уменьшает влияние на жесткость фиксации различий в свойствах и размерах используемых костей.

Сопоставление полученных данных биомеханического исследования макетных схем фиксации с рассчитанными показателями жесткости подтверждает справедливость теоретических итогов моделирования, что позволяет считать достоверными результаты поэтапного моделирования жесткости фиксации пяточной кости

Выявленные отличия в показателях жесткости фиксации исследованных схем могут служить основанием к выработке биотехнических рекомендаций по выбору наилучшей схемы для конкретных клинических условий, особенностей переломов пяточной кости и деформаций заднего отдела стопы

Глава 5 посвящена биотехническим рекомендациям по выбору эффективной схемы чрескостного остеосинтеза для лечения переломов пяточной кости При оценке эффективности учитывались значения максимальных смещений и поворотов кости под действием функциональных нагрузок, а также параметры равномерности жесткости, которые были получены за счет выполнения поэтапного моделирования Вместе с этим, при выявлении эффективности имелась в виду суммарная площадь раневых каналов в биоструктурах, а также площадь контакта поверхности фиксатора с костью Одновременно учитывались возможные наибольшие значения функциональных нагрузок, уровень прочности костной ткани, характер перелома

Реальные значения смещений и поворотов кости при определенной схеме ее фиксации находятся в пропорциональной зависимости от нагрузок, возникающих при функциональных движениях больного и связанных с массой его тела Проведенное поэтапное моделирование жесткости фиксации предусматривало применение среднестатистических нагрузок, возникающих в результате движений больного средней массой 75 кг

Другие значения массы тела больного могут вызывать прямопропорциональное изменение функциональной нагрузки на кость, а также величины смещений и поворотов Это позволяет рассчитать единичное смещение и единичный поворот как отношение их максимальных значений, полученных при конечно-элементном моделировании аппарата каждого типа, к соответствующим показателям нагрузки С использованием известного разделения ортопедических больных по массе на шесть категорий от 15 кг детского возраста до 115 кг были определены максимальные возможные смещения и повороты кости в аппаратах остеосинтеза исследуемых типов для всех групп массы больных

Анализ результатов расчета максимальных перемещений показывает, что только при использовании аппарата со схемой консольно-сквозной стержневой фиксации значения перемещений не выходят за наибольшие значения 6 мм и 7° из допустимых биомедицинских пределов для всех групп массы больных Спице-стержневая схема обеспечивает необходимую жесткость фиксации кости в условиях ее применения для групп больных

массой до 75 кг Расширение возможностей аппаратов данного типа требует введения в схему дополнительных консольных стержней для связи внешних опор с костью Спицевая схема аппарата обеспечивает необходимую жесткость при ее использовании для больных старших возрастных групп с пониженной прочностью костной ткани. При этом необходимо учитывать, что спицевые фиксаторы требуют регулярного восстановления их натяжения с усилием не менее 1000 Н, чем создается опасность смещения костных фрагментов и травматизации регенерата

Приведенные особенности применения схем фиксации кости в зависимости от группы массы больного и возрастных изменений прочности костной ткани дополняются данными о влиянии на жесткость фиксации характера перелома пяточной кости

При использовании результатов проведенного поэтапного моделирования жесткости схем фиксации и их анализа, а также с учетом материалов ранее выполненных исследований были составлены табл 2,3, дающие возможность упростить всестороннее биотехническое и медицинское обоснование выбора эффективной схемы фиксации пяточной кости Выбранная схема может характеризоваться необходимой жесткостью фиксации кости, наименьшим травмированием мягких и твердых тканей, небольшой трудоемкостью остеосинтеза применительно к определенным клиническим параметрам

Таблица 2 Влияние массы тела и возраста больного на выбор эффективного вида схемы внешней фиксации отломков пяточной кости при остеосинтезе

\Macca тела, кг Возраст4^ больного, леК 1 15-25 2 25-40 3 40-55 4 55-75 5 75-95 6 95-115

1 3-12 Спице« стержн

2 12-18 Спице-стержн Спице-стержн Спице-стержн

3 18-30 Спице-стержн Спице-стержн Спице-стержн Стержн Стержн

4 30-60 Спице-стержн Стержн Стержн Стержн

5 60-80 Стержн Спицевая Спицевая

Таблица 3 Влияние типа перелома на на выбор эффективного вида схемы внешней фиксации отломков пяточной кости при остеосинтезе

Тип перелома

Мелко-оскольчатый (краевые и оскольчатые) Средне-оскольчатые Крупно-оскольчатые (компрессионные)

спицевая

Спице-стержневая

Стержневая

На базе данных табл 2, 3 может быть сделан обоснованный выбор стратегии и тактики остеосинтеза для лечения переломов пяточной кости в конкретных клинических ситуациях.

Подтверждение правильности разработанного биомеханического подхода к выбору схем остеосинтеза осуществлялось при лечении 153 больных с переломами пяточной кости и деформациями стопы на клинических базах кафедры травматологии , ортопедии и ВПХ СГМУ в МУЗ «ГКБ №2», МУЗ «ГКБ №7», МУЗ «ГКБ №9». Лечение проводилось путем использования исследованных спице-стержневых и консолыю-сквозных стержневых аппаратов внешней фиксации с выполнением клинических наблюдений

Изучение отдаленных результатов лечения показало, что доля хороших и удовлетворительных итогов достигает 94% общего числа пролеченных больных. Это является практическим подтверждением справедливости разработанных биотехнических рекомендаций по выбору эффективной схемы внешней фиксации для лечения переломов и деформаций пяточной кости применительно к определенным клиническим условиям

Общие выводы по работе 1. Математическое моделирование жесткости спицевых и стержневых остеофиксаторов в принятых условиях механического нагружения позволило получить результаты для их сравнительной оценки Спицевые фиксаторы получают деформации, превышающие допустимые биомеханические значения, что ограничивает возможности их применения для остеосинтеза при лечение переломов пяточной кости и деформаций заднего отдела стопы Консольные стержневые фиксаторы в данных условиях проявили достаточно высокий уровень жесткости Двухопорный стержень с жестко защемленными

20

концами характеризовался увеличением жесткости в 4,9 раза по перемещениям и в 8,3 раза по угловым поворотам в сравнении с консольным стержнем

Результаты математического моделирования жесткости могут рассматриваться в качестве биомеханического обоснования для выбора стержневой фиксации в качестве стратегии остеосинтеза при лечении переломов и деформаций пяточной кости

2 Конечно-элементное моделирование жесткости аппаратов остеосинтеза обеспечило получение результатов, соответствующих математическому моделированию, и позволило использовать их в качестве обоснования выбора тактики остеосинтеза пяточной кости и заднего отдела стопы с применением схемы, включающей консольный стержень и сквозной стержень с двумя опорами

3 Биомеханическое моделирование дало возможность установить, что стержневая фиксация пяточной кости превышала спицевую фиксацию по жесткости на 97%, по равномерности жесткости на 88%, спице-стержневую фиксацию - по жесткости на 84%, по равномерности жесткости на 71% Это обусловлено более благоприятным, равномерным распределением внутренних напряжений в стержневых фиксаторах при моделировании углового изменения нагрузки

4 Биотехнические рекомендации, составленные на основе результатов поэтапного моделирования и имеющие вид двух таблиц, характеризуют влияние уровня массы больного, его возрастной группы, вида перелома на эффективность применения аппаратов фиксации, что дает возможность врачу сделать обоснованный выбор наилучшей схемы остеосинтеза в определенной клинической ситуации

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях: 1 Биомеханическое моделирование внешней фиксации при лечении переломов губчатых костей с помощью аппаратов наружного остеосинтеза / К К Левченко, А П Любицкий, Л В. Сафонова, А Ю Цыплаков // Молодежь и наука1 итоги и перспективы. Материалы III осенней научно-практической конференции студентов и молодых ученых - Саратов СГМУ, 2005.-С 161

2 Ткачева А В Применение биомеханического моделирования для выбора рациональных схем остеосинтеза при лечении переломов трубчатых костей / А В Ткачева, О В Бейдик, КГ Бутовский, Л В Сафонова // Молодые ученые, новые идеи и открытия Материалы всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 85-летию со дня рождения академика Г. А Илизарова и 35-летию Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» - Курган, 2006 - С 156-157

3 Методы выбора и разработки эффективных схем внешней фиксации при остеосинтезе / А В Ткачева, И В Гросман, Абу Исаи Хасан, X М Ф Саккала, Л.В Сафонова // Молодые ученые- новые идеи и открытия Материалы всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 85-летию со дня рождения академика Г. А. Илизарова и 35-летию Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» - Курган, 2006 - С 157-159

4. Комплексный подход к моделированию систем внешней фиксации при лечении переломов опорно-двигательного аппарата методом остеосинтеза / А В Ткачева, Л В Сафонова, О В Бейдик, К Г Бутовский, К К. Левченко, С.И Киреев // Технологии живых систем - М, 2006 - Т 3 - № 4 - С 60-62

5 Биомеханические аспекты хирургической реабилитации больных с переломами трубчатых костей методом наружного чрескостного остеосинтеза / А В Ткачева, М С. Тонин, К К Левченко, Л В. Сафонова, Д.Ф. Афанасьев, X С Карнаев, Абу Саиф Исан Хасан, X М Ф. Саккала // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника - М, 2006 - №11. - С 2125

6 Биомеханическое исследование жесткости внешней фиксации при лечении переломов костей с помощью аппарата чрескостного остеосинтеза / А В Ткачева, О В Бейдик, К К. Левченко, М.С. Тонин, Л В Сафонова // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника - М., 2006 г - №8-9. - С

100-104

7 Биомеханические и топографо-анатомические аспекты совершенствования спице-стержневого чрескостного остеосинтеза переломов пяточной кости / Д В Мандров, Л В Сафонова, А П. Любицкий // Новые технологии лечения переломов костей и их последствий Материалы научно-практической конференции.- Саратов. СГМУ, 2006. - С 31-32

8 Моделирование чрескостного остеосинтеза при лечении переломов пяточной кости и деформаций заднего отдела стопы / Л.В. Сафонова // Аспирантские чтения Выпуск I Материалы межрегиональной конференции, посвященной 150-летию первого ректора Императорского Саратовского университета В И Разумовского - Саратов СГМУ, 2007 - С 26-28

9. Применение биомеханического исследования жесткости схем фиксации для выбора рациональной компоновки аппарата остеосинтеза при лечении переломов пяточной кости и деформаций заднего отдела стопы / Л В Сафонова // Аспирантские чтения. Выпуск I Материалы межрегиональной конференции, посвященной 150-летию первого ректора Императорского Саратовского университета В.И Разумовского - Саратов. СГМУ, 2007 - С. 58-60

10 Теоретические возможности выбора и разработки эффективных схем внешней фиксации при остеосинтезе / Л В Сафонова, А В Ткачева // Аспирантские чтения Выпуск I Материалы межрегиональной конференции, посвященной 150-летию первого ректора Императорского Саратовского университета В И Разумовского - Саратов. СГМУ, 2007 - С 196-197

11 Сафонова Л В Биомеханические рекомендации по выбору схемы остеосинтеза при лечении переломов пяточной кости и деформаций стопы / Л В Сафонова // XVIII сессия Междунар. школы по моделям механики сплошной среды Тез докл Междунар конф Под ред акад Н Ф Морозова -Саратов СГУ, 2007 - С 98

12 Сафонова Л В Разработка биотехнических рекомендаций способов чрескостного остеосинтеза переломов и деформаций пяточной кости / Л В

Сафонова // Аспирантские чтения. Выпуск II Материалы межрегионального конференции - Саратов СГМУ,2008 - С 171-173

Работы 2,6,7 опубликованы в журналах из списка, рекомендованного

ВАК.

САФОНОВА Людмила Викторовна

БИОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМ ЧРЕСКОСТНОГО ОСТЕОСИНТЕЗА ПРИ ЛЕЧЕНИИ ПЕРЕЛОМОВ И ДЕФОРМАЦИЙ ПЯТОЧНОЙ КОСТИ

01 02 08 - биомеханика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 20 05 2008 Формат 60x84 1/16 объем 1 п л Тираж 100 экз Заказ № 101-Т

Отпечатано с готового оригинал-макета Типография Саратовского государственного университета имениН Г Чернышевского 410012 г Саратов, ул Большая Казачья, д 112 а Тел. (8452) 27-33-85

Введение.

ГЛАВА 1. Аналитический обзор литературы.

1.1. Биомеханика стопы как части опорно-двигательного аппарата

1.2. Методы наружного чрескостного остеосинтеза.

Выводы

ГЛАВА 2. Математическое моделирование жесткости фиксации пяточной кости с помощью различных схем спицевого и стержневого остеосинтеза.

2.1 Спицевые элементы.

2.2 Стержневые элементы.

Выводы

ГЛАВА 3. Конечно-элементное моделирование деформаций и жесткости внешней фиксации пяточной кости в аппаратах остеосинтеза.

3.1 Принципы моделирования конструкций аппаратов остеосинтеза.

3.2 Конечно-элементные модели аппаратов остеосинтеза и моделирование нагрузки.

3.3 Результаты расчетов конечно-элементных моделей аппаратов остеосинтеза.

Выводы

ГЛАВА 4. Биомеханическое моделирование жесткости внешней фиксации пяточной кости при чрескостном остеосинтезе.

4.1 Методика моделирования.

4.2 Результаты моделирования и анализ.

Выводы

ГЛАВА 5. Биотехнические рекомендации и клинические наблюдения.

5.1 Биотехнические рекомендации по выбору схемы фиксации отломков пяточной кости.

5.2 Клинические наблюдения за лечением переломов и деформаций пяточной кости с помощью выбранных схем остеосинтеза.

Выводы

Актуальность. Чрескостный остеосинтез представляет прогрессивный метод лечения переломов, деформации и других патологий сегментов костной системы организма. При этом используются спицевые и стержневые ос-теофиксаторы, которые проводятся через фрагменты кости, так что их свободные концы закрепляются на внешних опорах аппарата остеосинтеза. Конструктивные особенности фиксаторов и их закрепления в аппарате позволяют осуществить управляемый остеосинтез - необходимую репозицию фрагментов, их фиксацию с определенной жесткостью в заданном положении, требуемую компрессию или дистракцию. Такие воздействия на фрагменты стимулируют начало остеогенеза и развитие репаративной регенерации кости. Этим достигается ускорение сращения перелома либо исправление деформации кости при сохранении необходимой подвижности больного. За счет этого обеспечивается нормальное течение обменных процессов организма, чем снижается опасность возникновения местных воспалений.

Приведенные достоинства чрескостного остеосинтеза в наибольшей степени зависят от жесткости фиксации костных фрагментов в условиях движений больного, которые не выходят за допустимые пределы. Благодаря необходимой жесткости фиксации исключается опасность травматизации образующегося костного регенерата и сохраняется нормальный процесс сращения кости. Жесткость фиксации костных фрагментов в аппарате остеосинтеза связана с конструктивными и прочностными параметрами кости, а также фиксаторов и других деталей аппарата, со схемой их расположения и характером действующих нагрузок. Рациональный учет и выбор указанных факторов остеосинтеза возможен только на основе общего биомеханического метода исследования жесткости фиксации, разработка которого до настоящего времени не завершена. Применительно к пяточной кости это имеет особое значение, поскольку из всех костей опорно-двигательного аппарата она имеет значительные анатомические, структурные и функционально-нагрузочные отличия.

Среди переломов костей скелета переломы пяточной кости встречаются достаточно часто и составляют по данным различных авторов от 1,2 до 4 %. Наиболее частым механизмом травмы является падение с высоты, реже -прямое травмирующее воздействие [24, 25, 116, 130, 134, 136, 152].

Стопа, включающая пяточную кость, является органом опоры, поэтому переломы пяточной кости приводят к нарушению опорности, возможностей передвижения и возникновению нетрудоспособности [157].

Частыми последствиями перелома пяточной кости являются длительная потеря трудоспособности, а в некоторых случаях — переход на инвалидность. По данным различных авторов первичный выход на инвалидность при переломах пяточной кости составляет от 15 до 78% [132]. До 90% больных данной категории - это люди молодого и трудоспособного возраста от 18 до 55 лет [46].

Сложность лечения таких переломов обусловлена особенностями строения стопы, кубовидной формой пяточной кости, ее расположением и участием в функционировании нескольких суставов, обеспечивающих рессорность стопы при ходьбе [157].

От 17 до 92% переломов пяточной кости оказываются внутрисуставными, что сопровождается повреждением подтаранного сустава и часто приводит к развитию его посттравматического деформирующего артроза, упорным болям, отекам стопы и голеностопного сустава, нарушениям и ограничениям функции конечности в целом [23, 116, 133, 152, 158].

К настоящему времени предложено значительное число различных способов скелетного вытяжения для лечения переломов пяточной кости. Однако длительная гипокинезия больного, вынужденное нахождение в постели нарушают гемодинамику, приводят к возникновению большого числа осложнений со стороны сердечно-сосудистой системы. Указанные методы противопоказаны для лечения пациентов пожилого возраста, и неудовлетворительные результаты такого лечения составляют до 67% [133, 154].

Оперативные методы лечения переломов пяточной кости можно условно разделить на открытые методы репозиции с погружным металлоостео-синтезом, методы чрескостного остеосинтеза и комбинированные методы — использование временной чрескостной фиксации с последующим погружным металлоостеосинтезом.

Чрескостный остеосинтез аппаратами внешней фиксации, которые отличаются друг от друга конструкцией внешних опор, а также видами конструкции фиксаторов, позволяет малотравматичным способом достичь закрытой репозиции отломков пяточной кости и дальнейшей фиксации до сращения перелома [142, 144].

В Российской Федерации для лечения переломов пяточной кости наиболее широко применяется аппарат Г.А. Илизарова. Однако высокий процент специфических осложнений, достигающий 22%, что связано с прорезыванием спицевыми фиксаторами мягких тканей стопы и голени, граничивает использование спицевых аппаратов [26, 119, 130, 134].

Специфические осложнения при остеосинтезе аппаратами внешней фиксации возникают из-за расшатывания остеофиксаторов и снижения стабильности остеосинтеза [12, 100].

Возможность применения стержневых чрескостных фиксаторов в компоновках аппарата Г.А. Илизарова для лечения переломов пяточной кости может позволить увеличить жесткость фиксации и стабильность остеосинтеза. Однако широкое использование стержневой фиксации ограничено отсутствием необходимых биомеханических обоснований возможности и целесообразности ее применения для чрескостного остеосинтеза костей стопы при переломах пяточной кости[12, 111].

Кроме лечения переломов костей стопы, одной из важнейших задач является реабилитация пациентов с врожденными и травматическими деформациями стопы. Это обусловлено значительным количеством случаев указанных заболеваний и повреждений, а так же четко прослеживающейся тенденцией к их увеличению [24, 62]. Самой распространенной формой врожденной эквино-варусной деформации стопы является врожденная косолапость, которая лидирует в то же время и по частоте случаев среди всех врожденных деформаций стопы, занимая второе место среди врожденных пороков опорно-двигательного аппарата. Так, по различным литературным данным, врожденная косолапость составляет долю от 10% до 35, 8% и от 35,8% до 65,6% всех пороков опорно-двигательной системы [1, 14, 39, 139].

Многие авторы считают применение метода Г.А. Илизарова наиболее рациональным на этапе хирургического устранения деформаций стопы, особенно в тяжелых, выраженных случаях. Данный метод позволяет малотравматичными, малоинвазивными вмешательствами закрыто или в сочетании с остеотомиями устранять одноэтапно разноплоскостные деформации стопы путем выращивания костных регенератов необходимой величины и формы. Более широкое применение метода Г.А. Илизарова сдерживается большим процентом специфических осложнений - от 12% до 62% [149], причиной развития которых, по мнению ряда авторов, является расшатывание спице-вых остеофиксаторов в кости, влекущее за собой снижение стабильности ос-теосинтеза [14 и др.]. По имеющимся данным успешной альтернативой спи-цевых фиксаторов являются стержневые [12, 61, 63], благодаря ряду преимуществ - достижению наилучшей стабильности остеосинтеза при меньшем количестве металлоконтсрукций и фиксаторов, меньшей трудоемкости. Приведенные основания позволяют предположить возможность успешного применения стержневых фиксаторов в процессе хирургической коррекции деформаций стопы путем разработки репозиционных схем внешней фиксации костей стопы с целью повышения стабильности остеосинтеза. Однако в литературе сведения об использовании стержневого остеосинтеза стопы при её деформациях имеют крайне ограниченный характер.

Вышеприведенные данные показывают, что разработка общего подхода к выбору рациональных систем чрескостного остеосинтеза при лечении переломов пяточной кости и деформации стопы остается незавершенной. В то же время одним из эффективных путей выбора и биомеханического обоснования систем фиксации при переломах и деформациях костных сегментов является использование метода моделирования. Сведения о моделировании систем фиксации для пяточной кости и стопы имеют отрывочный характер, поэтому разработка метода поэтапного моделирования схем и аппаратов с биомеханическим обоснованием их жесткости представляет значительную актуальность.

Исходя из вышеизложенного, сформулирована цель работы: разработка биомеханического подхода к обоснованию выбора рациональных систем чрескостного остеосинтеза с необходимой жесткостью фиксации при лечении переломов и деформаций пяточной кости за счет использования поэтапного моделирования схем и аппаратов фиксации.

Задачи работы, решаемые для осуществления поставленной цели:

1. Выполнить математическое моделирование деформированного состояния чрескостных фиксаторов при остеосинтезе пяточной кости.

2. Провести конечно-элементное моделирование деформаций и жесткости схем внешней фиксации в условиях остеосинтеза пяточной кости.

3. Осуществить биомеханическое моделирование путем экспериментального исследования жесткости аппаратов внешней фиксации фрагментов пяточной кости.

4. Разработать биотехническое обоснование выбора и применения рациональных схем чрескостного остеосинтеза при лечении переломов и деформаций пяточной кости.

Положения, выносимые на защиту:

1. Оценка с помощью математического моделирования параметров деформации спицевых и стержневых фиксаторов при одинаковых условиях на-гружения применительно к пяточной кости выявила преимущества стержневых фиксаторов, что дало возможность обосновать выбор стержневой фиксации как стратегию остеосинтеза.

2. Результаты конечно-элементного моделирования жесткости аппаратов остеосинтеза для лечения переломов пяточной кости показали наиболее высокую жесткость схемы аппарата с консольно-сквозной стержневой фиксацией и обусловили ее выбор в качестве тактики остеосинтеза.

3. Определение действительных значений показателей жесткости и равномерности жесткости фиксации реальных пяточных костей при биомеханическом моделировании остеосинтеза на макетных аппаратах позволило установить, что наилучшие параметры жесткости фиксации обеспечивает консольно-сквозной стержневой тип аппарата.

4. Биотехническое обоснование и разработанные рекомендации являются базой для рационального выбора эффективной схемы чрескостного остеосинтеза отломков пяточной кости и деформаций заднего отдела стопы с учетом параметров массы больного, его возрастной группы, вида перелома.

Научная новизна. Впервые предложен метод поэтапного моделирования жесткости системы чрескостного остеосинтеза отломков пяточной кости и деформации стопы в аппаратах внешней фиксации за счет применения математического, конечно-элементного и биомеханического моделирования. В результате определены зависимости параметров деформированного состояния, а также жесткости фиксации аппаратов от биомеханических и медико-технических характеристик схемы фиксации, что послужило основой для формирования стратегии и тактики остеосинтеза.

Впервые разработаны и биотехнически обоснованы рекомендации для врачей по выбору рациональной компоновки аппаратов чрескостного остеосинтеза пяточной кости, обеспечивающие необходимую жесткость фиксации и учитывающие величину функциональных нагрузок, возраст больного, а также вид перелома.

Предложенный метод поэтапного моделирования трех типов систем чрескостного остеосинтеза пяточной кости показал, что фиксация с помощью сочетания консольного и сквозного двухопорного стержней обеспечивает наилучшую жесткость по сравнению с консольно-стержневой и спицевой схемами.

Разработанные и биомеханически обоснованные рекомендации по использованию систем чрескостного остеосинтеза с применением поэтапного моделирования обеспечили возможность рационального выбора типа и количества фиксаторов, а также схем их размещения в аппарате остеосинтеза при создании требуемой жесткости фиксации.

Практическая ценность. Результаты работы могут применяться в хирургической практике травматологии и ортопедии для повышения эффективности лечения переломов и устранения деформаций пяточной кости методом внешней фиксации.

Реализация результатов работы. Метод поэтапного моделирования систем чрескостного остеосинтеза внедрен в работу отделений травматологий и ортопедии МУЗ «Городская клиническая больница №2», МУЗ «Городская клиническая больница №7», МУЗ «Городская клиническая больница №9» г. Саратова, в учебный процесс кафедры травматологии, ортопедии и ВПХ СГМУ.

Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось на III осенней научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Молодежь и наука: итоги и перспективы» (г. Саратов, СГМУ, 2005), на VIII съезде травматологов и ортопедов России (г. Самара, 2006), на 67-й весенней научно-практической конференции студентов и молодых специалистов СГМУ: «Молодые ученые - здравоохранению региона» (г. Саратов, 2006), на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 85-летию со дня рождения академика Г.А. Илизарова и 35-летию Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» (г. Курган, 2006), на XVIII сессии Международной школы по моделям механики сплошной среды (г. Саратов, СГУ, 2007), на Межрегиональной конференции, посвященной 150-летию первого ректора Императорского Саратовского университета В.И. Разумовского (г. Саратов, СГМУ, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 3 работы в журналах из списка, рекомендованного ВАК, и 9 работ в других изданиях.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов и заключения. Общий объем работы составляет 156 страниц, включая 42 рисунка, 22 таблицы, 19 страниц библиографии, содержащей 177 наименований.

Общие выводы по работе

1. Математическое моделирование жесткости спицевых и стержневых остеофиксаторов в принятых условиях механического нагружения позволило получить результаты для их сравнительной оценки. Спицевые фиксаторы получают деформации, превышающие допустимые биомеханические значения, что ограничивает возможности их применения для остеосинтеза при лечение переломов пяточной кости и деформаций заднего отдела стопы. Консольные стержневые фиксаторы в данных условиях проявили достаточно высокий уровень жесткости. Двухопорный стержень с жестко защемленными концами характеризовался увеличением жесткости в 4,9 раза по перемещениям и в 8,3 раза по угловым поворотам в сравнении с консольным стержнем.

Результаты математического моделирования жесткости могут рассматриваться как биомеханическое обоснование для выбора стержневой фиксации в качестве стратегии остеосинтеза при лечении переломов и деформаций пяточной кости.

2. Конечно-элементное моделирование жесткости аппаратов остеосинтеза обеспечило получение результатов, соответствующих математическому моделированию, и позволило использовать их в качестве обоснования выбора тактики остеосинтеза пяточной кости и заднего отдела стопы с применением схемы, включающей консольный стержень и сквозной стержень с двумя опорами. 3. Биомеханическое моделирование дало возможность установить, что стержневая фиксация пяточной кости превышала спицевую фиксацию по жесткости на 97%, по равномерности жесткости на 88%, спице-стержневую фиксацию - по жесткости на 84%, по равномерности жесткости на 71%. Это обусловлено более благоприятным, равномерным распределением внутренних напряжений в стержневых фиксаторах при моделировании углового изменения нагрузки.

4. Биотехнические рекомендации, составленные на основе результатов поэтапного моделирования и имеющие вид двух таблиц, учитывают влияние уровня массы больного, его возрастной группы, вид перелома на эффективность применения аппаратов фиксации.Это дает возможность врачу сделать обоснованный выбор наилучшей схемы остеосинтеза в определенной клинической ситуации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поэтапное моделирование параметров жесткости фиксации пяточной кости, разработанное в данном исследовании, представляет метод выбора наиболее эффективных схем чрескостного остеосинтеза для лечения переломов, деформаций и других видов костных патологий опорно - двигательного аппарата. Достигаемая при этом необходимая жесткость фиксации и ее стабильность в течение срока лечения позволяют значительно уменьшить вероятность травматизации костного регенерата, нарушения нормальных процессов остеогенеза и лечения патологий.

Для дальнейшего повышения жесткости и стабильности фиксации костных фрагментов при лечении переломов и деформаций, уменьшения вероятности появления воспалительных осложнений необходимо конструктивно-технологическое совершенствование систем фиксации. К таким направлениям следует отнести модернизацию конструкции стержневых фиксаторов, а так же повышение качеств биоактивности их материала. . • . ■ „ ;. . ^Конструктивные меры могут иметь биомеханический характер, и включать создание фиксаторов с внутренним осевым резьбовым каналом и винто-: вым элементом, имеющим конусный участок поверхности. Это позволяет путем вворачивания винта создавать радиальную деформацию стержня и тем самым увеличивать прочность его закрепления в костной ткани. В результате создается возможность применения гладких стержней с шероховатой поверхностью, которые могли бы атравматично, с зазором вводиться в просверленный костный канал и затем закрепляться в нем вышеуказанным способом. На завершающей стадии лечения при снятии аппарата остеосинтеза радиальное закрепление таких стержней в кости может быть ослаблено с целью, их последующего безболезненного удаления из костного канала. Благодаря данной конструкции могут быть значительно снижены травматизация костной ткани при остеосинтезе и опасность воспалительных осложнений.,

Технологические методы изготовления фиксаторов должны предусматривать придание их рабочей поверхности качеств биоактивности, создающих условия протекания процессов биоинтеграции поверхности с костной тканью. С этой целью на поверхности металлофиксаторов формируется покрытие из биосовместимого керамического материала, который при взаимодействии с окружающими тканями проявляет способность к биодеструкции и стимулирует прорастание в образующиеся несплошности клеток костной ткани.

Материалами таких покрытий могут служить некоторые биоинертные органические полимеры, а также неорганические кальцийфосфатные соединения, биостекла, биоситаллы, металлооксидные слои, углеродные материалы. На поверхности данных покрытий образуется адсорбированный слой белковых структур, обеспечивающий физико-химическое взаимодействие покрытия с биосредой за счет ионизации атомов его материала и диффузии образующихся ионов через белковый слой в биосреду. Вследствие протека-ция биоэлектрохимических реакций развивается деструкция материала покрытия и в образующиеся микронесплошности прорастают клетки биоструктур. В результате происходящей остеоинтеграции покрытия формируется прочная биотехническая система « кость - фиксатор ».

Разработка методов моделирования процессов остеоинтеграции, а также нанесения и модификации покрытий может позволить получать их определенное молекулярное строение и фазово-структурное состояние. К таким методам относятся формирование наноструктурированных покрытий, придание покрытиям электретных свойств, введение в их структуру ионов меди и лантана.

Наноструктурное состояние покрытия обусловливает увеличение объемной доли границ между его наночастицами, что усиливает адгезию остеобластов, их последующих остеокондукцию и остеоинтеграцию фиксаторов. . Электретные свойства покрытия создаются путем образования в его структуре монополярного отрицательного заряда и квазистационарного электрического поля. Это придает покрытию тромборезистентность и благоприятно влияет на протекание биоэлектрических явлений в окружающих тканях.

Ионы меди, включаемые в структуру биопокрытия придают ему антисептические качества, предотвращая опасность воспалительных осложнений; ионы лантана играют роль антикоагулянтов, снижая вероятность тромбооб-разования и нормализуя микроциркуляцию крови.

Приведенные перспективы совершенствования биомеханики фиксаторов, моделирования остеоинтеграции и получения новых качеств биоактивности фиксаторов направлены на интенсификацию процессов заживления хирургической раны, ускорение остеоинтеграции фиксаторов и улучшение их функционирования, значительное повышение эффективности остеосинте-за.

1. Анатомия человека: В 2 т. / Под ред. М.Н. Сапина — М.: Медицина, 1993.

2. Ардашев И.П. Некоторые вопросы диагностики и лечения переломов пяточной кости / И.П. Ардашев, B.C. Старых, И.П. Плотников // Повреждения и заболевания стопы: Сб. науч. работ. Л., 1979. - С. 9-12. - ■

3. Багиров А.Б. Перспективы развития чрескостного остеосинтеза // Метод Илизарова достижения и перспективы: Тез. докл. междунар. конф. — Курган, 1993. С. 18-19.

4. Багиров А.Б. Лечение открытых переломов костей стопы: Автореф. дис. канд. мед. наук. -М., 1985. 17с.

5. Барабаш А.П., Барабаш Ю.А. Биомеханические аспекты в схемах чре-скостной фиксации при лечении диафизарных дефектов длинных костей // Вопросы травматологии и ортопедии: Тез. юбил. науч.-практ. конф. — Иркутск, 1996. С. 33-34.

6. Баталов O.A. Комплексное восстановительное лечение детей с тяжелыми врожденными деформациями стоп / O.A. Баталов // VI съезд травматологов и ортопедов России: Тезисы докл. Нижний Новгород, 1997. — С. 784

7. Батенкова Г.И. Ортопедическая помощь детям при деформациях и дег фектах стопы / Г.И. Батенокова, Л.И. Сысоева // Протезирование и протезо-строение. ЦНИИПП, 1980. - Вып. 53. - С. 10 - 14.

8. Бейдик O.B. Моделирование наружного чрескостного остеосинтеза / О.В. Бейдик, К.Г. Бутовский, Н.В. Островский, В.Н. Лясников. Изд-во Са-рат. мед. ун-та, 2002,198 с.

9. Бейдик О.В. Остеосинтез стержневыми и спицестержневыми аппаратами внешней фиксации / О.В. Бейдик, Г.П. Котельников, Н.В. Островский. — Самара: ГП «Перспектива», 2002. 208 с.

10. Бейдик О.В. Спицестержневой наружный чрескостный остеосинтез в лечении некоторых деформаций конечностей: Дис. канд. мед. наук. — Саратов, 1996.-182 с.

11. Беляев Н.М. Сопротивление материалов/ Н.М. Беляев.М.: Наука, 1976. 608 с.

12. Беренштейн С.С. О классификации врожденной косолапости / С.С. Бе-реншьейн // Ортопед., травматол. -1983.-№5.-С. 32 — 35.

13. Бернштейн H.A. Общая биомеханика. М.:, 1926.

14. Бессмертный П.С. Аппарат для лечения тяжёлых компрессионных переломов пяточной кости / П.С. Бессмертный // Изобретательство и рационализация в медицине. М., 1988. - С. 46-48.

15. Бессмертный П.С. Лечение компрессионных переломов пяточной кости / П.С. Бессмертный, Б.Д. Витрик // Ортопед. Травматол. 1973. - № 4. - С. 66-68.

16. Биезинь А.П. Повреждения стопы и голеностопного сустава / А.П. Биезинь, В.Б. Сосаар // Ортопед. Травматол. 1963. - № 5. - С. 74-81.

17. Биргер И.А. Сопротивление материалов/И.А. Биргер, Р.Р. Мавлютов. М.: Наука, 1986. 560 с.

18. Блинов Б.А. Причины рецидивов плоско-вальгусной деформации стоп, лечение оперативно / Б.А. Блинов // Ортопедия: Респ. межведом; сб. — Киев, 1968.-С.138 -141.

19. Богданов Ф.Р. Врожденная косолапость и её хирургическое лечение / Ф.Р. Богданов, 3:F. Меликджанян // Ортопед., травматол. — 1974. -№ 1. — С. 33-36.

20. Богданов Ф.Р. Современные методы лечения переломов костей стопы / Ф.Р. Богданов, В.А. Яралов-Яраланц // Ортопед, травматол. 1963. - № 5. С. 3-10.

21. Богданов Ф.Р. Хирургическое лечение повреждений и заболеваний стопы / Ф;Р. Богданов. Mi: Медгиз, 1953. - 222 с.

22. Бродко Г.А. Диагностика и лечение врожденной плоско-вальгусной стопы / Г.А. Бродко, С.С. Наумович // Здравоохранение Белоруссии. — 1989. -№ 8.-С. 37-41.

23. Веклич В.В. Новые спицестержневые аппараты для лечения переломов // Аппараты и методы внешней фиксации в травматологии и ортопедии: матер. III междунар. семинара по усовершенствованию аппаратов и методоввнешней фиксации. Рига, 1989. С. 53

24. Волков М.В. Детская ортопедия / М.В. Волков. М.: Медгиз, 1980. -312 с.

25. Волков М.В. Диагностика и лечение переломов пяточной кости у детей / М.В. Волков, З.Х. Хаджибаева, Э.Ф. Самойлович // Заболевания и повреждения конечностей у детей: Сб. науч. тр. JL, 1990. - С. 118-119.

26. Вольмир A.C. Устойчивость деформируемых систем. 2-е изд. — М.: Наука, 1967. 984 с.

27. Воронович И.Р. Компрессионно-дистракционный метод лечения ос-кольчатых переломов пяточной кости / И.Р. Воронович, Г.М. Никитин // Здравоохр. Белоруссии. 1976. - № 6. - С. 62-64.

28. Гусейнов А.Г. Способ устранения приведения стопы при лечении врожденной косолапости в аппарате Илизарова / А.Г. Гусейнов // Современныемедицинские технологии и перспективы развития военной травматологии и ортопедии: Мат. конф. СПб., 2000. - С. 115-116.

29. Дарков A.B., Шапиро Г.С. Сопротивление материалов. — М.: Высшая школа, 1969. — 734 с.

30. Дерябин В.Ю. Хирургическое лечение деформаций стоп у больных детским церебральным параличом / В.Ю. Дерябин // Материалы докладов Республ. научн. конф. молодых травматол.-ортопед., посвящ. 70-летию Велик. Окт. социал. револ. Тбилиси, 1987. — С. 72 — 73.

31. Ерецкая М.Ф. Результаты лечения переломов пяточной кости / М.Ф. Ерецкая // Исходы лечения травм: Тр. расширенного XXI пленума уч. Советов ин-тов травматол. и ортопедии. М.: ЦИТО, 1960. - С. 428-432.

32. Завьялова Н.В. Об ортопедическом анализе продольного свода стопы. Методы исследования стопы / Н.В. Завьялова // Труды клиники ортопедии итравматологии гос. ин-та для усовершенствования врачей им. Минина. — Казань, 1935.-С. 333-363.

33. Зацепин Т.С. Врожденная косолапость и ее лечение в детском возрасте / Т.С. Зацепин. М.: Медицина, 1947. - 96 с.

34. Зиганшин И.Н. Морфо-функциональные особенности в лечении переломов пяточной кости / И.Н. Зингашин, Р.И. Еникеев, A.A. Имаев // Специа-лизир. ортопед.-травматол. помощь: Мат. III Пленума Ассоциации ортопед.-травматол. СПб. - Уфа, 1998. - С. 287-288.

35. Ибрагимов З.И. Аномалии развития нижней конечности / З.И. Ибрагимов // Мед. журн. Узбекистана. 1991. - № 6. - С. 74.

36. Иванов O.K., Осыпив Б.А., Бабенко В.А. Конструктивные особенности стержней для остеосинтеза в устройствах и аппаратах внешней фиксации: Политравма. Тез. докл. обл. науч.-практ. конф. — Харьков, 1986. С. 135-137.

37. Илизаров Г.А. Основные принципы остеосинтеза компрессионного и дистракционного // Ортопед, травматол. 1971.№1. С. 7-11.

38. Илизаров Г.А., Емельянова Н.С., Липанов Т.А. и др. Влияние расстояний между кольцами на фиксирующую способность аппарата Илизарова // Чрескостный компрессионный, дистракционный остеосинтез в травматологии и ортопедии. Курган, 1972. Т. I. С. 55-69.

39. Илизаров Г.А., Каплунов А.Г., Девятов A.A. и др. Новый метод устранения деформаций длинных трубчатых костей // Чрескостный компрессионный и дистракционный остеосинтез в травматологии и ортопедии: Сб.науч.работ. Курган, 1972. - Вып. I. - С. 206-214.

40. Илизаров Г.А. Клинические возможности нашего метода / Г.А. Илизаров // Эксперимент.-теоретич. и клинические аспекты разрабатываемого в КНИИЭКОТ метода чрескостного остеосинтеза: Мат. Всесоюзн. симпоз. с участ. иностран. спец. Курган, 1984. — С. 49-57.

41. Илизаров Г.А. Метод чрескостного остеосинтеза новый этап в развитии отечественной травматологии и ортопедии / Г.А. Илизаров, Л.А. Попова, В.И. Шевцов // Ортопед, травматол. - 1986. - № 1. - С. 1-5.

42. Иосилевич Г.Б., Лебедев П.А., Стреляев B.C. Прикладная механика — М.: Машиностроение, 1985. 576 с.

43. Исламбеков У.С. Диагностика и лечение свежих переломов пяточной кости / У.С. Исламбеков, P.A. Халиков // Мед. журн. Узбекистана. — 1990. -№3.-С. 55-56.

44. Использование аппаратов внешней фиксации для восстановления биомеханики стоп при переломах пяточной кости / М.А. Карлэтяну, Ф.И. Горня, Ю.М. Грозман // Мед. биомеханика: Тез. докл. междунар. конф. В 4-х т. - T.III. - Рига, 1986. - С. 519-522.

45. Истомина И.С. Лечение эквино-варусной деформации стоп у взрослых шарнирно-дистракционным аппаратом / И.С. Истомина, В.И. Ку?ьмин // Ортопед., травматол. 1990. - № 3. - С. 19-23.

46. Калетник В.А. Лечение переломов пяточной кости методом чрескостного компрессионно-дистракционного остеосинтеза аппаратом Илизарова / В.А. Калетник, Р.П. Тян, Ш.М. Рустамов // Мед. журн. Узбекистана. 1990. -№ 3. - С. 55-56.

47. Калнберз В.К. Компрессионно-дистракционные аппараты напряженной и жесткой систем. Рига, 1981. 67 с.

48. Калнберз В.К., Янсон X. А. Основные особенности биомеханики спи-цевого аппарата внешней фиксации переломов костей // Медицинская биомеханика: Тез. докл. межд. конф. «Достижения биомеханики в медицине» Рига, 1986. С. 475-480.

49. Каплан A.B. Повреждения костей и суставов / A.B. Каплан. М.: Медицина, 1979. - 568 с.

50. Каплун А.Б. ANSYS в руках инженера. Практическое руководство / Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. // М.: Едиториал УРСС, 2003. -270 с.

51. Карлов A.B. Аппараты внешней фиксации «Универсал» в системе лечения больных с переломами длинных костей // Тез. докл. VI съезда травма-тол. и ортопед. России. Нижний Новгород, 1997. С. 402.

52. Катаев И.А. К выбору средств наружной чрескостной фиксации на конечностях / И.А. Катаев, H.H. Смелышев // Клиника и эксперимент в травматологии и ортопедии: Тез. докл. юбил. научн. конф. НИИТО. Казань, 1994. -С. 113-115.

53. Кнетс И.В. Деформативность и прочность компактной костной ткани при растяжении / И.В. Кнетс, Ю. В. Саулгозис, Х.А. Янсон // Механика полимеров. 1974. -№3. с. 501-506.

54. Комплексный метод лечения открытых костей голени / Н. Хайдаров, В.Акрамов, И. Акрамов, Ш. Зарипова // Науч.-практ. конф. «Новые технологии в медицине» Тез. докл. в 2-х ч. Курган, 2000. - ч.2. - С. 90.

55. Конструкционные материалы: Справочник / Б.Н. Арзамасов В.А. Бро-стрем H.A. Буше и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1990. - 688 с. . . 11'

56. Коробушкин Г.В. Лечение переломов пяточной кости / Г.В. Коро-бушкин // Новые решения актуальных проблем в травматологии и ортопедии: учебное пособие. -М., 2001. С. 107-114.

57. Кочев К.Н. Заболевания и повреждения стоп и их лечение / К.Н. Кочев. М.: Медгиз, 1953. - 112 с.

58. Кошкарева З.В. Лечение переломов пяточной кости и их последствий: Автореф. дис. . канд. мед. наук. Новосибирск, 1979. — 26 с. Кова-нов В.В., Травин A.A. Хирургическая анатомия конечностей человека. - М.: Медицина, 1983.-495 с.

59. Краснов А.Ф. Травматология. Справочник / А.Ф. Краснов, В.М. Аршин, В.В. Аршин. Ростов-на-Дону: изд-во «Феникс», 1998. - 608 с.

60. Лечение компрессионных переломов пяточной кости со смещением отломков репозицией гвоздем и постоянным вытяжением / К.П. Кузнецов // Ортопед, травматол. 1978. - № 1. - С. 74-76. .

61. Лечение переломов пяточной кости / Л.А. Якимов, Л.С. Рабинович, А.Д. Калашник, В.Е. Шестаков // Ортопед, травматол. 1988.-№ 4. - С. 43

62. Лечение посттравматических эквино-варусных деформаций стоп у детей: Метод рекоменд № 99/71 / ЦИТО; Сост.: С.П. Миронов, В.Н. Меркулов и др. Москва, 1999. - 15 с.

63. Ли А.Д. Руководство по чрескостному компрессионно-дистракционному остеосинтезу / А.Д. Ли, P.C. Баширов. Томск: Изд-во «Красное Знамя», 2002. -307 с.

64. Липанов Г.А. Жесткость фиксации костного отломка между двумя перекрещивающимися спицами / Компрессионно-дистракционный рстеосинтез в травматологии и ортопедии. — Курган, 1975. С. 51-52.

65. Логинов Г.К. О лечении переломов обеих пяточных костей / Г.К. Логинов //Вестн. зшрургии им. Грекова. 1979. - Т. 122, № 4. - С. 91-94.

66. Лубегина З.П. Профилактика и лечение деформаций стол после полиомиелита / З.П. Лубегина. Медгиз, 1964. — 181 с.

67. Лыжин A.B. Аппарат для лечения переломов и деформаций области голеностопного сустава и стопы / A.B. Лыжин // Ортопед, травматол. 1976. -,№ 10.-С. 78-80. .

68. Миразимов Б.М. Клиника и лечение врожденной косолапости / Б.М. Миразимов, А.К. Аблакулов. Ташкент: Медицина, 1988. — 119 с.

69. Мирзоева И.И. Врожденная косолапость / И.И. Мирзоева, М.П. Конюхов // Ортопедия детей первого года жизни. М.: Медицина, 1983. — С. 70 — 74.

70. Многотомное руководство по ортопедии и травматологии / Подред. Н.П. Новаченко. Т. III. Травматология. - М: "Медицина". - 1968. - 52 с.

71. Л01. Моделирование наружного, чрескостного остеосинтеза /.О-В. Бейдик, К.Г. Бутовский, Н.В. Островский, В.Н. Лясников. Саратов: ООО «Тесар-издат», 2002. - 189 с.

72. Мокровская С.П. Случай применения металлического остеосинтеза при переломе пяточной кости / С.П. Мокровская // Ортопед, травматол. 1959.-№ 2.-С. 56. ■.

73. Нигматуллин К.К. Лечение переломов пяточной кости методом чрескостного. остеосинтеза и его биомеханическое обоснование / К.К. Нигматуллин.// Лечение переломов и их последствий методом чрескостного остеосинтеза: Мат.' ■

74. Всерос. научн.-практ. конф. Курган, 1979. - С. 95-98.

75. Никитин Г.Д., Грязнухин Э.Г. и др. Применение консольных стержней в спицевых аппаратах наружной фиксации // Медицинская биомеханика: Тез. докл. междунар. конф. «Достижение биомеханики в медицине». Рига, 1986.- С. 589-592.

76. Никитин Т.Д. Лечение переломов пяточной кости / Т.Д. Никитин, Л.И. Жеребцов // Повреждение и заболевание стопы: Сб. научн. работ. Л., 1979. - С. 4-9.

77. Оганесян О.В. Наружный чрескостный остеосинтез переломов пяточной кости шарнирно-дистракциоиными аппаратами / О.В. Оганесян, И.С. Истомина,

78. B.И. Кузьмин // Реконструктивно-восстановительная травматол. и ортопедия: Тез. докл. 3-ей республ. научн.-практ. конф. травматол. Крыма. Судак, 1994.1. C. 25.

79. Орлов А.Н. Сравнительная оценка методов лечения закрытых диафи-зарных переломов костей голени // Охрана здоровья населения угледобывающих районовб Тез. докл. Ленинск-Кузнецкий, 1997. - С. 140-141.

80. Писаренко Г.С. Сопротивление материалов/ Г.С. Писаренко, В.А. Агарев, А.Л. Квитка, В.Г. Попков, Э.С. Уманский. К.:Вища шк., 1986. 775 с.

81. Попов И.Ф., Березка Н.И., Спесивый И.И. и др. Лечение последствий переломов длинных костей нижних конечностей аппаратами на спицевой и стержневой основе // Ортопед, травматол. — 1996. №3. С. 44-47. .

82. Прокопьев Н.Я. Закрытые переломы голени. Тюмень, 1991. - 195 с.

83. Релях Л.А. Переломы пяточной кости / Л.А. Релях // Ортопед, травматол. 1939. -№ 3. - С. 24-28.

84. Реут Н.И. Отдаленные результаты лечения компрессионных переломов пяточной кости / Н.И. Реут // Вестн. хирургии им. Грекова. 1976. - № 4. - С. 9597.

85. Ржаницын А.Р. Строительная механика: учеб. пос. для строит, спец. вузов. М.: «Высшая школа», 1991. - 439 с.

86. Самуль В.И. Основы теории упругости и пластичности. М.: Высшая школа, 1970-288 с.

87. Сергеев В.М. Дистракционно-компрессионный метод . в лечении больных с переломами пяточной кости / В.М. Сергеев // Ортопед, травматол. 1979. - № 6. - С. 45-46.

88. Соломин Н.М. Основы чрескостного остеосинтеза аппаратом Г.А. Или-зарова: Монография. СПб. ООО «Морсар AB», 2005- 544 с.

89. Стецула В.И. Внутрикостное давление и его роль в регуляции тока крови в капиллярах / В.И. Стецула // Матер. I Всеросс. Съезда травматологов и ортопедов. Л., 1966. - с.58-70.

90. Тазабеков К. Переломы пяточной кости и их лечение: Автореф. дис . канд. мед. наук. М., 1965. — 23 с.

91. Тимошенко С.П., Гере Дж. Механика материалов. Спб.: 2002. — 672 с.

92. Уквуома К.О. Оценка современных методов и анализ исходов лечения переломов пяточной кости / К.О. Уквуома: Автореф. дис. канд. мед. наук. М., 1989.-20 с.

93. Фишкин В.И. О трудностях, ошибках и осложнениях при лечении переломов пяточной кости методом внешней фиксации / В.И. Фишкин, И.В. Фишкин // Комплексное лечение больных с тяжелой скелетной травмой: Сб. научн. тр. -Курган,-1989. С. 21-25. . .

94. Фишкин В.И. Отдаленные результаты применения чрескостного остеосинтеза при лечении переломов пяточной кости / В.И. Фишкин, И.В. Фишкин // V Всерос. съезд травматол.-ортопедов: Тез. докл. Н. I. Ярославль, 1990. - С. 306308.

95. Фишкин И.В. Восстановительное лечение закрытых переломов пяточной кости с применением устройства для внешней фиксации / И.В. Фишкин: Автореф. дис. канд. мед. наук. М., 1986. - 17 с.

96. Фишкин И.В. Восстановление функции подтаранного сустава у больных с переломами пяточной кости / И.В. Фишкин // Реабилитация больных с травмами и повреждениями опорно-двигательного аппарата: Сб. научн. тр. Иваново, 1985. - С. 73-81.

97. Халиков P.A. Комплексное хирургическое лечение переломов пяточной кости / P.A. Халиков: Автореф. дис. канд. мед. наук. Ташкент, 1992. -23 с.

98. Хижко И.И. Опыт применения-устройства при повреждениях стопы / И.И. Хижко // Ортопед, травматол. 1985. - № 10.- С. 29-30.

99. Чернов А.П. Восстановительное лечение паралитических деформаций стоп / А.П. Чернов, И.И. Лосев Самара: изд-во СамГМУ, 2003. — 250 с.

100. Швед С.И. Биомеханическое обоснование .фиксации костных фрагментов пяточной кости при лечении ее переломов аппаратом Или-: зарова / С.И. Швед, В.А. Немков, В.Г. Шилов // Гений ортопедии. -1998.-№2.-С. 15-18.

101. Швед С.И. Возможности чрескостного остеосинтеза в лечениипереломов пяточной кости / С.И. Швед, А.Р. Дрогин // Мат. XXIV научи.-практич. конф. врачей Курганской обл. Курган, 1992. - С. 85-86.

102. Швед С.И. Лечение переломов пяточной кости со смещением отломков по Илизарову / С.И. Швед, Ю.М. Сысенко, В.Г. Шилов // Совр. проблемы биологии и медицины: Мат. XXX обл. научн.-практич. конф. — Курган, 1998. С. 94-96.

103. Швед, С.И. О классификации переломов пяточной кости / С.И. Швед, Ю.М. Сысенко, В.Г. Шилов // Совр. проблемы биологии и медицины: Мат. XXX обл. научп.-практич. конф. Курган, 1998. - С. 99-100.

104. Швед С.И. Чрескостный остеосинтез по Илизарову у больного с двустоtронними .переломами пяточных костей / С.И. Швед, Ю.М. Сысенко, В.Г. Шилов // Гений ортопедии. 1997. - № 3. - С. 48-49.

105. Швец, Р.Л. О хирургической тактике при устранении деформаций стопы / Р.Л. Швец // Реабилитация больных с травмами и заболеваниями опорно-двигательной системы. Перспективы развития: Сб. научн. трудов — Иваново, 2000. Книга 4. - С. 208 - 210.

106. Шевцов В.И. Аппарат Илизарова. Биомеханика/ В.И. Шевцов, В.А. Немков, Л. В. Скляр. Курган:Периодика, 1995. 165 с.

107. Шевцов В.И., Черкашин A.M. и др. Прогнозирование и профилактика осложнений при лечении аппаратами наружной фиксации // Метод Илизарова достижения и перспективы: Тез. докл. междунар. конф. - Курган, 1993. -С. 15-17.

108. Шилов В.Г. Лечение больных с переломами пяточной кости методом чрескостного остеосинтеза аппаратом Илизарова: Автореф.дис. канд. мед. наук / В.Г. Шилов; РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Или-зарова. Курган, 1999. - 19 с.

109. Юмашев П.С. Оперативная травматология и реабилитация больных с повреждениями опорно-двигательного аппарата / П.С. Юмашев, В.Ф. Епифанов. М.: Медицина, 1983. - 384 с.

110. Якимов Л.А. Повреждения в области таранно-пяточного сустава / Л.А. Якимов: Автореф. дис. канд. мед. наук. М., 1990. - 19 с.

111. Янсон И.А., Янсон Х.А. Некоторые вопросы биомеханики внешней фиксации // Аппараты и методы внешней фиксации в травматологии и ортопедии. -Рига, 1985. Т. 3. С. 78-80.

112. Янсон Х.А. Несущая способность и податливость фиксатора и регенерата кости. В кн. : Актуальные вопросы травматологии и ортопедии. Рига, 1974, с. 239-243.

113. Янсон Х.А. Биомеханика нижней конечности человека / Х.А. Янсон. -Рига, 1975.-324 с.159: Яралов-Яралянц В.А. Переломы пяточной кости и отдаленные результаты их лечения / В.А. Яралов-Яралянц // Ортопед., травматол. 1959. -№ 12. - С. 6-12.

114. Baumgaertel F.R. Two-stage operative treatment of comminuted os calcis fractures. Primary indirect reduction with medial external fixation and delayed lateral plate fixation / F. R. Baumgaertel, L. Gotzen // Clin. Orthop. 1993. — (290): 132-41. .;

115. Borowsky K.A. Two case reports of a technique of medial external fixation in calcaneal fractures: indirect control of the sustentacular fragment / Foot Ankle Int. 1996. - 17(4):210-6.

116. Calvetti P. Trattamento chirargico dell calcagno / P. Calvetti, G.F. Manzotti // Min. Or-top. 1974. - Vol. 25, Frasc. 3. - P. 83-86.

117. Carraba V. Apparatus for treatment of fractured os calcis / V. Carraba //- 1936.,-Vol. 33, №1. P. 53 - 58.

118. Dolezal S.A. Conservative treatment of calcaneal fractures / S.A. Do-lezal // Wiad. Lek. -1995.-V. 48, № 1 12. - S. 108-110.

119. Fleming B. et al. A biomechanical analysis of the Ilizarov external fixator // Clin. Othop. 1989. - Apr; 241. - P. 95-105.

120. Frankel J.P. The use a calcaneal reconstruction plate in intraarticular calcaneal fractures / J.P. Frankel, C.D. Anderson // J. Foot Ankle Surg. -1996. -№4.-P. 318-330.

121. Henderson M.S. Fractures of the os calcis / M.S. Henderson // Surg. Gynec. Ohstet. 1936. Vol. 63, № 6.- P. 782-784.

122. Hutson J.J. Ilizarov treatment of severaly comminuted calcaneus fractures and crush injuries of the foot / J.J. Hutson // Techniq. Orthop. 1996. -Vol:. 1.1, № 2. - P. 174-181.

123. Kummer F.J. Biomechanics of the Ilizarov external fixator.// Bull. Hosp. Jt. Dis. Ortop. Inst. 1989. Vol. 49(2). P. 140-147.

124. Kuner E.H. Classification and osteosynthesis technique of calcaneus fractures / E.H. Kuner, F. Bonnaire, B. Hierholzer // Unfallchirurg. 1998. - 98(6):320T7.

125. Lanfranko G. Osteosynthesis of calcaneal fractures when and how / G. Lan-franko, F. Bonfatti, G. Gnemmi // The Second Congr. Europ. Feder. Nation. Ass. Traumatol. Orthopaed. - Munich, 1995. - P. 68. . .

126. Laurence M., Freeman M., Swanson S. Engineering Considerations in the Internal Fixations of Fractures of the Tibial Shaft. — « J. Bone Joint Surg.», 1969, vol. 51-B, No. 4, pp. 754-768. , . .

127. Steinemann S.G. Titanium alloys for surgical implants biocompatibility from physicochemical principles / S.G. Steinemann, P.A. Mausli // Sixth world Conference of Titanium. - Cannes, 1988. - P. 123 - 125.

128. Stromsoe K. Open reduction and internal fixation in 46 displaced intraarticular calcaneal fractures / K. Stromsoe, E. Mork, E.S. Hem // Injuiy. 1998. - Vol. 29, № 4.-P. 313-316.

129. Zhang T.L. An innovated treatment for intra-articular fracture of calcaneus / T.L. Zhang, J.H. Yu, Y.W. Gu // Chin. Med. J. (Engl). 1990. - Vol. 103, N 9. -P. 713-720.