Применение программного комплекса «Лира» для исследования усилий в передней крестообразной связке

Abstract

RU: Постановка проблемы. Повреждение передней крестообразной связки (далее ПКС) одна из самых частых и тяжелых травм коленного сустава. Несмотря на то, что хирургическое лечение пациентов с повреждением ПКС сегодня является «золотым стандартом» в ортопедии, пациенты с данным повреждением сталкиваются с такими проблемами как длительная потеря нетрудоспособности, неполное возвращение на прежний уровень физической активности. Также очень важным фактором является раннее развитие остеоартроза коленного сустава как после хирургического вмешательства, так и при развитии хронической передней нестабильности без операции.Увеличенный кзади наклон суставной поверхности большеберцовой кости, который также называется тибиальным слопом, считается потенциальным фактором риска повреждения импланта ПКС. Биомеханические исследования коленного сустава показали, что угол тибиального слопа является важным фактором, обеспечивающим стабильность коленного сустава. Цель изучение влияния различных углов наклона суставной поверхности большеберцовой кости на изменение усилий в передней крестообразной связке. Выводы. Полученные результаты расчетов указывают на то, что при увеличении угла наклона плато большеберцовой кости усилия в передней крестообразной связке возрастают. При исследуемых углах наклона (α = 0°, α = 5°, α = 15°) рост усилий не превысил 15 %. Однако заметим, что расчет выполнялся без учета динамического воздействия, при котором приложенные нагрузки и, как следствие, усилия могут увеличиться в несколько раз.При рассмотренных вариантах нагружения усилия выше у модели без учета осевого смещения. При этом разница в приросте величин усилий выше при втором варианте нагружения примерно в 2 раза. Предварительные расчеты показали, что величины усилий зависят от множества факторов, таких как размеры модели, места крепления связок, свойства моделируемых объектов, а также схема нагружения. Учесть эти факторы можно при использовании универсальных программных комплексов.

UA: Постановка проблеми. Пошкодження передньої хрестоподібної зв’язки (далі ПХЗ) одна з найбільш частих і важких травм колінного суглоба. Незважаючи на те, що хірургічне лікування пацієнтів ыз пошкодженням ПХЗ сьогодні стало «золотим стандартом» в ортопедії, пацієнти з цими пошкодженнями стикаються з такими проблемами як тривала втрата непрацездатності, неповне повернення на колишній рівень фізичної активності. Також дуже важливим фактором бачиться ранній розвиток остеоартрозу колінного суглоба як після хірургічного втручання, так і за розвитку хронічної передньої нестабільності без операції. Збільшений назад нахил суглобової поверхні великогомілкової кістки, який також називається заднім тибіальним слопом, вважається потенційним фактором ризику пошкодження імпланта ПХЗ. Біомеханічні дослідження колінного суглоба показали, що кут тибіального слопа важливий фактор, що забезпечує стабільність колінного суглоба. Мета вивчення впливу різних кутів нахилу суглобової поверхні великогомілкової кістки на зміну зусиль у передній хрестоподібній зв’язці. Висновок. Отримані результати розрахунків вказують, що за збільшення кута нахилу плато великогомілкової кістки зусилля в передній хрестоподібній зв’язці зростають. За досліджуваних кутів нахилу (α = 0°, α = 5°, α = 15°) зростання зусиль не перевищило 15 %. Однак розрахунок виконувався без урахування динамічного впливу, за якого прикладено навантаження, і, як наслідок, зусилля можуть збільшитися в кілька разів. У розглянутих варіантах навантаження зусилля вище у моделі без урахування осьового зсуву. При цьому різниця в прирості величин зусиль вища у другому варіанті навантаження майже удвічі. Попередні розрахунки показали, що величини зусиль залежать від безлічі факторів, таких як розміри моделі, місця кріплення зв’язок, властивості модельованих об’єктів, а також схеми навантаження. Врахувати ці фактори можна за умови використання універсальних програмних комплексів.

EN: Formulation of the problem. Anterior cruciate ligament injury (ACL) is one of the most frequent and severe injuries of the knee joint. Despite the fact that surgical treatment of patients with ACL rupture today is the "gold standard" in orthopedic surgery, patients with this type of trauma face such problems as long-term loss of incapacity and incomplete return to the previous level of physical activity. Another important factor is the early development of knee osteoarthritis both after ACL reconstruction and in the case of chronic anterior instability without surgery. An enlarged posterior tibial slope is considered a potential risk factor for ACL graft rupture. Biomechanical studies of the knee joint showed that the angle of the tibial plateau is an important factor that ensure stability of the knee joint. Aim. Analyze influence of different posterior tibial slope angles on anterior cruciate ligament stress efforts. Conclusion. The obtained results of calculations indicate that with an increase of posterior tibial slope the effort stress in anterior cruciate ligament also increase. At the angles of posterior tibial slope (α = 0°, α = 5°, α = 15°), the increase in effort stress didn’t exceed 15%. However, we note that the calculation was performed without taking into account the dynamic effect, in which the applied loads, and as a result, the forces can increase several times. With the considered load cases, the forces are higher in the model without taking into account the axial loads. In this case, the difference in the increase of the forces is higher about 2 times for the second variant of loading. Preliminary calculations have shown that the magnitude of the effort stress depends on a variety of factors, such as the size of the model, the attachment points of the ligaments, the properties of the objects being modeled, and the loading scheme. These factors can be taken into account when using universal software packages.