Влияние морфологии перелома на биомеханическую стабильность остеосинтетической фиксации

Введение

Биомеханические исследования играют ключевую роль в оценке остеосинтеза, особенно при анализе стабильности, жесткости и движения фрагментов кости. Однако традиционные модели переломов, созданные с помощью остеотомии, не воспроизводят сложную морфологию реальных переломов, что может снижать применимость полученных результатов.

Цель исследования

Целью данного исследования было изучение влияния морфологии перелома на биомеханическую стабильность остеосинтетической фиксации с использованием персонализированных моделей переломов дистального отдела бедренной кости.

Методы

Реалистичные модели переломов были созданы с помощью 3D-печати и литья на основе данных КТ, в дополнение к традиционным моделям с остеотомией. Были сформированы четыре группы для тестирования:

• модели с остеотомией и реалистичные модели переломов,
• с наличием и отсутствием щелей между фрагментами.

Все конструкции были зафиксированы блокирующими пластинами для дистального отдела бедренной кости и подвергнуты осевой и торсионной нагрузке. Динамическое тестирование имитировало физиологические условия, а движение фрагментов регистрировалось с помощью 3D-оптической системы.

Результаты

Реалистичные модели переломов продемонстрировали более высокую торсионную жесткость и уменьшенное движение фрагментов по сравнению с моделями, созданными с помощью остеотомии, особенно при закрытых щелях перелома. Осевая жесткость значительно увеличивалась после закрытия щели во всех группах, что указывало на переход от нагрузки исключительно на пластину к нагрузке на всю конструкцию. Неровная геометрия реалистичных переломов обеспечивала лучшее сцепление фрагментов, повышая стабильность при осевых и торсионных нагрузках.

Выводы

Персонализированные модели переломов точнее воспроизводят механическое поведение клинических переломов дистального отдела бедренной кости, демонстрируя преимущества перед моделями с остеотомией. Включение реалистичной геометрии переломов в биомеханические исследования улучшает перенос результатов в клиническую практику и способствует оптимизации дизайна имплантов, что может привести к улучшению клинических исходов.

Термины и сокращения

• КТ – компьютерная томография.
• 3D – трехмерный.
• Остеосинтез – хирургическое соединение костных фрагментов.
• Остеотомия – хирургическое рассечение кости.
• Дистальный отдел бедренной кости – нижняя часть бедренной кости.