Сравнительная оценка швов на кости

Вид шва	Преимущества	Недостатки
Круговой узловой	Простота и надежность. Быстрота наложения.	При отклонении плоскости шва от перпендикуляра к линии перелома возможна девиация костных отломков.
П-образный	Относительная простота наложения. Прочность.	Возможность скола края кости в зоне поперечного хода нити.   Вероятность «складывания» костных отломков из-за неравномерного распределения усилия.
8-образный	Относительно равномерное распределение стягивающего усилия. Большая прочность шва.	Техническая сложность и трудоемкость.
Трапециевидный	Возможность моделирования стягивающего усилия в зависимости от толщины костных отломков. Прочность шва.	Относительная трудоемкость.

· При поперечных переломах надколенника используются стягивающие проволочные швы:

· Остеосинтез спицами и проволочной петлей по Веберу

При переломах надколенника необходимо использовать тот вид остеосинтеза, который позволил бы, с одной стороны, избежать большого объема металлофиксаторов, с другой — начинать движения в суставе в первые сутки после операции, а с третьей – обеспечить наилучшие биомеханические характеристики системы имплантат-кость.

Для достижения этих целей одним из наилучших способов может служить использование спиц и стягивающей проволоки. Это простой и надежный метод, обеспечивающий синергизм работы металлоконструкции и костно-мышечной системы.

· Иногда отломки успешно скрепляются винтами, или винтами и проволокой.

Для последующих расчетов выбран имплантат в виде 8-образной проволочной петли.

Расчеты характеристик имплантируемой проволоки

Коленная чашечка претерпевает такие виды деформации как изгиб и растяжение. На неё действуют продольные нагрузки F_q, F_p и поперечная сила R. Возникает сложный изгиб с растяжением.

1. Рассчитаем действующие нагрузки.

F_q = F_p = 2·mg = 2·10 кг ·9,8 = 196 Н

Если принять в расчет, что угол при сгибании β будет равен 45º, то критичная сила изгиба по теореме косинусов будет равна:

R = 2·F_q·cos = 2·196 Н·cos(22,5º) = 362 Н

2. Чтобы обеспечить биомеханику, нужно обеспечить следующее равенство:

Е_кост = 570 МПа

S_кост = 7 см²

В качестве материала троса, состоящего из 2-х проволок, выбрана нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т со следующими свойствами, необходимыми для расчетов:

Модуль упругости: Е = 198 ГПа, предел текучести: σ_0,2 = 300 МПа.

Используя вышеприведенные характеристики можно вычислить площадь сечения троса, обеспечивающего необходимую биомеханику:

3. Так как 8-образный шов выполняется из 2-х проволок с общей площадью сечения 2 мм², то площадь сечения одной проволоки S_пров будет равна 1 мм². Отсюда можно найти диаметр проволоки:

4. Приблизительно можно рассчитать общую длину проволоки H: если исходить из допущения, что длина коленной чашечки во фронтальной плоскости равна 4 см и что 8-образная проволока сочетает в себе 2 идентичные окружности и расстояние от их крайних точек L = 3 см, тогда:

H = 2·2πR – (длина 2-х окружностей)

L = 2d = 4R

Отсюда:

H = Lπ = 3 см·3π = 9,42 см

И т.к. проволоки 2, то их общая длина будет примерно 20 см.

5. Проверка действующих нагрузок по пределу текучести:

Так как действующие нагрузки по сравнению с пределом текучести велики, то целесообразно запретить больному сгибать ногу, чтобы не приводить к резкому возникновению сгибающих нагрузок. При исполнении соответствующих рекомендаций, имплантат проходит проверку на оставшиеся действующие нагрузки на растяжение:

Разрешить: без нагрузки производить сгибания и разгибания с посторонней помощью (физиотерапия), потом сгибать самому, и уже потом можно передвигаться.

Именно при таких ограничениях 2 проволоки, представляющие собой трос, будут обеспечивать те самые напряжения и жесткость, какие должна иметь косточка в данном месте.

Заключение

В ходе написание курсового проекта было рассмотрены методы оперативного лечения поперечного перелома коленной чашечки, представлены соответствующие иллюстрации. Также описаны преимущества и недостатки некоторых видов швов, на основании которых был выбран метод лечения стягивающей проволокой в виде «восьмерки» в качестве материала для расчетов имплантируемого изделия.

Было выявлено, что надколенник испытывает нагрузки в виде изгиба и растяжения: 196 Н и 362 Н соответственно. Рекомендовано в данном случае применять не монолитную нить из проволоки, а составную: тросик из нескольких проволок меньшего диаметра, т.к. диаметр должен обеспечить упругую деформацию при загибах.

При проведении расчетов установлено, что при сгибании колена на 45º, надколенник испытывает нагрузку, которая в совокупности с растягивающей нагрузкой приводит к слишком сильному нагружению на проволоки из нержавеющей стали. Вследствие с этим, было рекомендовано запретить больному в первое время самому сгибать ногу, чтобы не разорвать шов из проволок.

Произведены приблизительные расчеты всей длины проволоки для лечения поперечного перелома, она равна 20 см. Также подсчитан диаметр проволок – 1,13 мм.

Все допущения и пренебрежения носят сугубо учебный характер, дабы ознакомиться с общими принципами проектирования имплантатов, применяемых при оперативном лечении переломов костей человека.