Введение 3
Глава 1. Оперативное вмешательство при остеохондропатии
1.1. Аппарат внешней фиксации 5
1.2. Проведение ротационной остеотомии 9
Глава 2. Математическое моделирование и анализ результатов
2.1. Математическая модель 11
2.2. Численное решение задачи 13
2.3. Результаты расчетов 16
Вывод 26
Список литературы
Болезнь Пертеса, или болезнь Легга-Кальве-Пертеса - это заболевание, при котором происходит нарушение кровообращения костной ткани в области головки бедра с дальнейшим ее омертвением. Это отклонение одно из самых распространенных болезней тазобедренного сустава у детей, возрастом от трех до четырнадцати лет. Чаще остеохондропатия Легга-Пертеса поражает мальчиков, но у девочки заболевают этим недугом в более тяжелой форме.
Заболевание протекает в несколько этапов, на начальной стадии болезнь проходит практически без симптомов, что очень затрудняет ее диагностирование. Если вовремя не начать лечение, то последствия болезни могут быть весьма тяжелыми. Заболевание может ухудшится с появлением дополнительных симптомов, таких как: коксартроз, различные нарушения походки, укорочение конечности, ее деформация, что часто становится причиной инвалидности в детском возрасте. Решающее значение у детей имеет хирургический метод лечения остеохондропатии головки бедра, состоящий из реконструктивного метода оперативного лечения, который подразумевается в выведении очага деструкции головки бедра из под нагрузки (ротационно-флексионные остеотомии) [1].
Целью исследования данной работы является определение напряженно- деформируемого состояния тазобедренного сустава и мышечных волокон при различных величинах угла ротации. Расчеты проводились с помощью компьютерного моделирования тазобедренного сустава и позволили определить усилия, возникающие в мышцах; напряжения по Мизесу и наибольшие касательные напряжения, которые возникают в вертлужной впадине и проксимальном участке бедренной кости при различных углах ротации (эти величины применимы для оценки жесткости аппарата внешней фиксации). Численные исследования выполнены при использовании метода конечных элементов в пакете Siemens NX.
Данная работа посвящена численному исследованию трехмерной модели таза при ротационной остеотомии. Полученные результаты позволили оценить величины усилий, которые возникают в мышах при вращении сустава, а также была получена картина зависимости распределения напряжений при различных углах ротации в вертлужной впадине и проксимальном участке бедренной кости. Эти данные позволяют сделать выводы о прочности мышечной ткани и качестве восстановления сустава.
Были проведены расчеты для величин угла ротации в диапазоне от -50° до 50°. Определены усилия, возникающие в мышцах. При ротации вперед растягивающие усилия происходили в мышцах Iliopsoas, Gluteus medius, Gluteus maximus, наиболее нагруженной оказалась мышца Iliopsoas. При ротации назад растяжения происходили во всех мышцах, наиболее нагруженной мышцей была Piriformis.
Анализируя полученные результаты, можно сделать выводы о характере напряженного состояния в тазобедренном суставе. При вращении назад до величины угла в 30° наибольшие напряжения попадают в нижнюю границу предельных напряжений, при величине ротации более 30° - в верхнюю границу предельных напряжений, что является безопасной величиной ротации. При ротации вперед на величину более 25° наибольшие напряжения попадают в нижнюю границу предельных напряжений. При ротации до 50° вперед - не достигается верхняя граница предельных напряжений. Настоящие величины допустимых напряжений могут быть рассчитаны для пациента в индивидуальном порядке.
Проведенный анализ не является абсолютной гарантией, так как реальные условия, возникшие во время хирургического вмешательства могут отличаться от математической модели. Однако полученные результаты позволяют сделать выводы о влиянии величины угла ротации на сжатие в суставе, что позволяет хирургу разобраться в выборе величины угла ротации и сделать оценку необходимости наложения дополнительных конструкций, которые позволяют разгрузить тазобедренный сустав.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
