INFLUENCE OF BONE TISSUE REGENERATE ON RIGIDITY OF FRACTURES FIXATION

Заголовок (англійською): 
INFLUENCE OF BONE TISSUE REGENERATE ON RIGIDITY OF FRACTURES FIXATION
Автор(и): 
M.S. Shidlovskiy
O.S. Musiienko
O.P. Zakhovaiko
Yu.A. Lisachenko
Автор(и) (англ): 
M.S. Shidlovskiy
O.S. Musiienko
O.P. Zakhovaiko
Yu.A. Lisachenko
Ключові слова (укр): 
регенерат кісткової тканини, жорсткість систем, остеосинтез, біомеханічні характеристики, великогомілкова кістка, стиск, згин, кручення, допустиме навантаження
Ключові слова (англ): 
bone regenerate, rigidityof systems, osteosynthesis, biomechanical characteristics, tibia, compression, bending, torsion, permissible load
Анотація (укр): 
На основі експериментальних досліджень запропоновано аналітичний метод для оцінки впливу регенерату кісткової тканини на жорсткість системи остеосинтезу. Розроблено та випробувано методику експериментального визначення переміщень в області перелому під дією навантажень з врахуванням регенерату. Проведено ряд експериментів при стиску, згині та крученні та визначенню деформаційні характеристики систем без регенерату та при його наявності. Описано результати експериментів, пов’язаних з впливом регенерату кісткової тканини, що утворюється протягом зрощування переломів, на механічні характеристики системи «кістка з переломом - засіб фіксації». Для оцінки впливу регенерату кісткової тканини розроблений та реалізований метод дослідження деформування систем остеосинтезу із застосуванням способу моделювання регенерату кісткової тканини полімерним матеріалом із заданими властивостями. Із застосуванням умови жорсткості, одержано вираз для розрахунку допустимих навантажень, що не приводять до виникнення небезпечних переміщень точок перелому. Розраховано приведені деформації та допустимі навантаження для систем «кістка з переломом - засіб фіксації» на різних етапах регенерації кісткової тканини при дії стиску, згину та кручення. Встановлено, що утворений регенерат суттєво підвищує жорсткість системи «кістка з переломом – кістковий регенерат – засіб фіксації», що збільшує рівень допустимих навантажень на кінцівки на різних стадіях лікування. Дані випробувань та розрахунків можуть будуть використані для удосконалення методів лікування пошкоджених кінцівок на проміжних та заключних стадіях зрощування переломів.
Анотація (англ): 
Based on experimental studies, an analytical method is proposed for an estimation of the influence of a regenerate of a bone fabric on rigidity of the system of osteosynthesis. A method for the experimental determination of displacements in the fracture region under the action of loads taking into account the regenerate has been developed and tested. A number of experiments were performed in compression, bending and torsion to determine the deformation characteristics of systems without regenerate and in its presence. The results of experiments related to the influence of bone regenerate formed during the fusion of fractures on the mechanical characteristics of the system "bone with a fracture - a means of fixation" are described. To assess the impact of bone regeneration, a method for studying the deformation of osteosynthesis systems using the method of modeling bone regeneration with a polymeric material with specified properties was developed and implemented. Using the stiffness condition, the expression for the calculation of permissible loads that do not lead to dangerous displacements of fracture points is obtained. The reduced deformations and permissible loads for the systems "bone with a fracture - a means of fixation" at different stages of bone tissue (ВT) regeneration under the action of compression, bending and torsion are calculated. It is established that the formed regenerate significantly increases the rigidity of the system "bone with a fracture - bone regenerate - a means of fixation", which increases the level of allowable loads on the extremities at different stages of treatment. Test and calculation data can be used to improve methods of treatment of damaged limbs in the intermediate and final stages of fracture fusion.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2021, номер 107
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2021, issue 107
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
06-107_shidlovskiy_musiienko_zakhovaiko_lisachenko.pdf
Дата публікації: 
27 December 2021
Номер збірника: 
107
Університет автора: 
National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute“ Peremogy ave., 37, Kyiv, 03056
Литература: 
  1. Ermak A.A. Sposib otsinky vplyvu reheneratsiyi kistkovoyi tkanyny na zhorst kistfiksovanykh perelomiv (A method of assessing the impact of bone regeneration on the rigidity of fixed fractures)/ A.A. Ermak, O.S. Musiienko, M.S. Shidlovsky, O.P. Zakhovaiko //Innovatsiyi molodi v mashynobuduvanni (Youth Innovations in Mechanical Engineering) /K.: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, № 1, 2019. Р.39-42.
  2. Lisachenko Yu.A. Vplyv reheneratu kistkovoyi tkanyny na zhorst kistfiksatsiyi perelomiv kistok (Influence of bone regeneration on the rigidity of fixation of bone fractures) / Yu. A. Lisachenko, O.S. Musiienko, A.A. Ermak, O.P. Zakhovaiko, M.S. Shidlovsky// Innovatsiyimolodi v mashynobuduvanni (Youth Innovations in Mechanical Engineering) /K.: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, № 2, 2020. Р.29-40.
  3. Bumeyster V.I. Suchasnyy pohlyad na reparatyvnyy osteohenez (Modern view on reparative osteogenesis) / V. I. Bumeyster, M. V. Pohorelov // Svitmedytsyny ta biolohiyi (The world of medicine and biology) / №4, 2008. Р.104-109.
  4. Ivanov O.M. Zastosuvannya kriokonservovanoho khoriona pry rozladakh reparatyvnoho osteohenezu (eksperymentalno-klinichne doslidzhennya) (Application of cryopreserved chorion in disorders of reparative osteogenesis (experimental-clinical study))dys. … kand. med. nauk: 14.01.21 / Ivanov Oleksiy Mykolayovych; Kharkivskyy natsionalnyy medychnyy universytet. Kharkiv, 2016. 223 p.
  5. Huminsky Yu.Y. Suchasni aspekty ekomorfolohiyi reparatyvnoho osteoheneza (Modern aspects of ecomorphology of reparative osteogenesis) / Yu. Y. Huminsky, O.V. Korenkov // Visnyk Sumskoho derzhavnoho universytetu 2 / №1, 2009. Р.17-23.
  6. Shidlovskiy M.S. Eksperymentalni doslidzhennya zasobiv osteosyntezu (Experimental studies of osteosynthesis) / M.S.Shidlovskiy, A.M. Laksha. -K.: Lenvit, 2017. - 277 p.
  7. Omelchenko T.M. Imitatsiyne kompyuterne modelyuvannya y naturnestendove doslidzhennya napruzheno-deformovanoho stanu biomekhanichnoyi systemy «fiksator-kistka» pry nadkistochkovykh koryhuvalnykh osteotomiy / T.M. Omelchenko, O.A. Buryanov, A.P. Lyabakh, M.S. Shydlovskiy, V.O. Yeshchenko, M.M. Dyman // Ortopediya, travmatologiya I protezirovaniye (Orthopedics, traumatology and prosthetics) / № 2, 2019. Р.19-26.
  8. Omelchenko T.M. Fizyko-mekhanichni vlastyvosti trabekulyarnoyi kistkovoyi tkanyny kistok homilkovostopnoho suhloba (ekserymentalno-klinichne doslidzhennya) (Physico-mechanical properties of trabecular bone tissue of the ankle bones (experimental-clinical study)) / T.M. Omelchenko, O.A. Buryanov, A.P. Lyabakh, V.B. Mazevich, O.S. Musiienko, M.S. Shydlovskiy// Visnykortopediyi, travmatolohiyi ta protezuvannya (Bulletin of orthopedics, traumatology and prosthetics) / № 2, 2017. Р.66-72.
  9. Shidlovskiy M. Deformation of fixation means used in bone fractures of the extermities / M. Shidlovskiy, M. Dyman, O. Zakhovayko, T. Omelchenko, A. Turchin // Series on Biomechanics, Vol.33, № 1, 2019. ‑ Р. 59-68.
  10. Shidlovskiy M. The tibial fractures fixation system deformation characteristics / М. Shidlovskiy, М. Dyman, T. Omelchenko // Mechanics and Advanced Technologies№ 3 (84), 2018, Р. 52-60.
  11. Buryanov O.A. Deformatsiyni kharakterystyky system fiksatsiyi, shcho zastosovuyutsya pry perelomakh ta korektsiynykh osteotomiyakh dystalnoho viddilu velykohomilkovoyi kistky (Deformation characteristics of fixation systems used in fractures and corrective osteotomies of the distal tibia) / O.A. Buryanov, M.S. Shydlovskiy, T.M. Omelchenko, M.M. Dyman, O.S. Musiienko // Litopystravmatolohiyi ta ortopediyi (Chronicle of traumatology and orthopedics), № 1-2(35-36), 2017. Р.129-133.
  12. Ermak A.A. Spivvidnoshennya deformatsiy v elementakh zasobiv fiksatsiyi perelomiv (The ratio of deformations in the elements of the means of fixing fractures) / A.A. Ermak, M.M. Dyman, M.S. Shidlovsky // Innovatsiyimolodi v mashynobuduvanni (Youth Innovations in Mechanical Engineering) /K.: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2018. Р.1-4.
  13. Shidlovskiy M.S. Kryteriyi dlya vyznachennya dopustymykh navantazhen nakistky z fiksovanymy perelomamy (Criteria for determining the allowable loads on bones with fixed fractures) / М.S. Shidlovskiy, М.M. Dyman, O. P. Zakhovayko, T.M. Omelchenko // Litopystravmatolohiyi ta ortopediyi (Chronicle of traumatology and orthopedics), № 3-4 (39-40), 2018. Р.76-81.
  14. DymanМ. М. Deformivnist system osteosyntezu z vrakhuvannyam vydu navantazhen (Deformability of osteosynthesis systems taking into account the type of loads) dys. kand. tekhn. nauk: 01.02.04 / М.M. Dyman. Kyiv, 2019. 208 p.
  15. Begun P.I. Issledovaniye sostoyaniya organov I struktur chelovecheskogo organizma pri reabilitatsii I rekonstruktsii (Study of the state of organs and structures of the human body during rehabilitation and reconstruction) / P.I. Begun, O.V. Krivokhizhina, E.A. Lebedeva, P.I. Tolkachev, T.V. Sergeev, O.V. Shchepilina // Visnyk Chernihivskoho natsionalnoho pedahohichnoho universytetu. Seriya: Pedahohichninauky. Fizychnevykhovannya ta sport, Vyp. 129, 2015. P. 18-25.
 
References: 
  1. Ermak A.A. Sposib otsinky vplyvu reheneratsiyi kistkovoyi tkanyny na zhorst kistfiksovanykh perelomiv (A method of assessing the impact of bone regeneration on the rigidity of fixed fractures)/ A.A. Ermak, O.S. Musiienko, M.S. Shidlovsky, O.P. Zakhovaiko //Innovatsiyi molodi v mashynobuduvanni (Youth Innovations in Mechanical Engineering) /K.: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, № 1, 2019. Р.39-42.
  2. Lisachenko Yu.A. Vplyv reheneratu kistkovoyi tkanyny na zhorst kistfiksatsiyi perelomiv kistok (Influence of bone regeneration on the rigidity of fixation of bone fractures) / Yu. A. Lisachenko, O.S. Musiienko, A.A. Ermak, O.P. Zakhovaiko, M.S. Shidlovsky// Innovatsiyimolodi v mashynobuduvanni (Youth Innovations in Mechanical Engineering) /K.: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, № 2, 2020. Р.29-40.
  3. Bumeyster V.I. Suchasnyy pohlyad na reparatyvnyy osteohenez (Modern view on reparative osteogenesis) / V. I. Bumeyster, M. V. Pohorelov // Svitmedytsyny ta biolohiyi (The world of medicine and biology) / №4, 2008. Р.104-109.
  4. Ivanov O.M. Zastosuvannya kriokonservovanoho khoriona pry rozladakh reparatyvnoho osteohenezu (eksperymentalno-klinichne doslidzhennya) (Application of cryopreserved chorion in disorders of reparative osteogenesis (experimental-clinical study))dys. … kand. med. nauk: 14.01.21 / Ivanov Oleksiy Mykolayovych; Kharkivskyy natsionalnyy medychnyy universytet. Kharkiv, 2016. 223 p.
  5. Huminsky Yu.Y. Suchasni aspekty ekomorfolohiyi reparatyvnoho osteoheneza (Modern aspects of ecomorphology of reparative osteogenesis) / Yu. Y. Huminsky, O.V. Korenkov // Visnyk Sumskoho derzhavnoho universytetu 2 / №1, 2009. Р.17-23.
  6. Shidlovskiy M.S. Eksperymentalni doslidzhennya zasobiv osteosyntezu (Experimental studies of osteosynthesis) / M.S.Shidlovskiy, A.M. Laksha. -K.: Lenvit, 2017. - 277 p.
  7. Omelchenko T.M. Imitatsiyne kompyuterne modelyuvannya y naturnestendove doslidzhennya napruzheno-deformovanoho stanu biomekhanichnoyi systemy «fiksator-kistka» pry nadkistochkovykh koryhuvalnykh osteotomiy / T.M. Omelchenko, O.A. Buryanov, A.P. Lyabakh, M.S. Shydlovskiy, V.O. Yeshchenko, M.M. Dyman // Ortopediya, travmatologiya I protezirovaniye (Orthopedics, traumatology and prosthetics) / № 2, 2019. Р.19-26.
  8. Omelchenko T.M. Fizyko-mekhanichni vlastyvosti trabekulyarnoyi kistkovoyi tkanyny kistok homilkovostopnoho suhloba (ekserymentalno-klinichne doslidzhennya) (Physico-mechanical properties of trabecular bone tissue of the ankle bones (experimental-clinical study)) / T.M. Omelchenko, O.A. Buryanov, A.P. Lyabakh, V.B. Mazevich, O.S. Musiienko, M.S. Shydlovskiy// Visnykortopediyi, travmatolohiyi ta protezuvannya (Bulletin of orthopedics, traumatology and prosthetics) / № 2, 2017. Р.66-72.
  9. Shidlovskiy M. Deformation of fixation means used in bone fractures of the extermities / M. Shidlovskiy, M. Dyman, O. Zakhovayko, T. Omelchenko, A. Turchin // Series on Biomechanics, Vol.33, № 1, 2019. ‑ Р. 59-68.
  10. Shidlovskiy M. The tibial fractures fixation system deformation characteristics / М. Shidlovskiy, М. Dyman, T. Omelchenko // Mechanics and Advanced Technologies№ 3 (84), 2018, Р. 52-60.
  11. Buryanov O.A. Deformatsiyni kharakterystyky system fiksatsiyi, shcho zastosovuyutsya pry perelomakh ta korektsiynykh osteotomiyakh dystalnoho viddilu velykohomilkovoyi kistky (Deformation characteristics of fixation systems used in fractures and corrective osteotomies of the distal tibia) / O.A. Buryanov, M.S. Shydlovskiy, T.M. Omelchenko, M.M. Dyman, O.S. Musiienko // Litopystravmatolohiyi ta ortopediyi (Chronicle of traumatology and orthopedics), № 1-2(35-36), 2017. Р.129-133.
  12. Ermak A.A. Spivvidnoshennya deformatsiy v elementakh zasobiv fiksatsiyi perelomiv (The ratio of deformations in the elements of the means of fixing fractures) / A.A. Ermak, M.M. Dyman, M.S. Shidlovsky // Innovatsiyimolodi v mashynobuduvanni (Youth Innovations in Mechanical Engineering) /K.: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2018. Р.1-4.
  13. Shidlovskiy M.S. Kryteriyi dlya vyznachennya dopustymykh navantazhen nakistky z fiksovanymy perelomamy (Criteria for determining the allowable loads on bones with fixed fractures) / М.S. Shidlovskiy, М.M. Dyman, O. P. Zakhovayko, T.M. Omelchenko // Litopystravmatolohiyi ta ortopediyi (Chronicle of traumatology and orthopedics), № 3-4 (39-40), 2018. Р.76-81.
  14. DymanМ. М. Deformivnist system osteosyntezu z vrakhuvannyam vydu navantazhen (Deformability of osteosynthesis systems taking into account the type of loads) dys. kand. tekhn. nauk: 01.02.04 / М.M. Dyman. Kyiv, 2019. 208 p.
  15. Begun P.I. Issledovaniye sostoyaniya organov I struktur chelovecheskogo organizma pri reabilitatsii I rekonstruktsii (Study of the state of organs and structures of the human body during rehabilitation and reconstruction) / P.I. Begun, O.V. Krivokhizhina, E.A. Lebedeva, P.I. Tolkachev, T.V. Sergeev, O.V. Shchepilina // Visnyk Chernihivskoho natsionalnoho pedahohichnoho universytetu. Seriya: Pedahohichninauky. Fizychnevykhovannya ta sport, Vyp. 129, 2015. P. 18-25.