Počítačový model deformace osteosyntetického materiálu u Hackethalovy osteosyntézy humeru

1. Počítačový model deformace osteosyntetického materiálu u Hackethalovy osteosyntézy humeru Obruba P. Traumacentrum Ústí n.L. Stejskal L. IBM, Seattle Biomedicínský výzkum s podporou evropských zdrojů v nemocnicích23. – 24. 5. 2013, Ústí nad Labem

2. Úvod Hackethalova osteosyntéza • spolehlivá metoda k ošetření jednoduchých zlomenin diafýzy humeru • k selhání osteosyntézy vede • nesprávná indikace • nesprávné provedení • při nestabilitě osteosyntézy (přecenění metody) dochází ke vzniku pakloubu, někdy i ke zlomeninám implantátů

3. Soubor pacientů 2001-2010 • odoperováno 156 • selhání osteosyntézy u 6/156 (3,8%) • zlomenina implantátu u 2/6/156 (1,3%)

4. Cíl práce • určit nejvhodnější průměr používaných implantátů k dosažení maximální odolnosti osteosyntézy - předejít zlomení implantátu

5. Materiál a metodaTechnický model osteosyntézy zlomeniny humeru • soustava dvou pevných trubek maximálně vyplněná implantáty stejného průměru • šířka "zlomeniny" 5 mm • délka soustavy 300 mm • vnitřní průměr trubek 10 mm • implantáty na koncích pevně fixované • materiál - chirurgická ocel definovaná mezinárodní normou (ASTM F 138, ISO 5832-1, DIN 1-4441) • pracovní teplota 38 st.C

6. Materiál a metodaMatematický model • vytvořen na základě teorie únavy kovového materiálu • modelová soustava byla podrobena ohybovému kmitání se sinusovým průběhem s amplitudou 5 mm • modelovány implantáty 1,6 – 4,5 mm • sledoval se počet kmitů do lomuprvního implantátu ze svazku

7. VýsledkyZávislost napětí v implantátu na namáhání • Průměr implantátu • Počet implantátů v soustavě Lokalizace lomu Kritický počet kmitůLom implantátu Oblast trvalé pevnosti Oblast časované pevnosti Kumulace plastické deformace Šíření trhlin Mez pevnosti – vznik únavové trhliny

8. VýsledkyZávislost napětí v implantátu na namáhání • Průměr implantátu 1,6 mm • Počet implantátů v soustavě 31 35409

9. VýsledkyZávislost napětí v implantátu na namáhání • Průměr implantátu 1,8 mm • Počet implantátů v soustavě 19 31314

10. VýsledkyZávislost napětí v implantátu na namáhání • Průměr implantátu 2,0 mm • Počet implantátů v soustavě 19 30094

11. VýsledkyZávislost napětí v implantátu na namáhání • Průměr implantátu 2,2 mm • Počet implantátů v soustavě 15 29231

12. VýsledkyZávislost napětí v implantátu na namáhání • Průměr implantátu 2,4 mm • Počet implantátů v soustavě 12 27113

13. VýsledkyZávislost napětí v implantátu na namáhání • Průměr implantátu 3,0 mm • Počet implantátů v soustavě 8 25033

14. VýsledkyZávislost napětí v implantátu na namáhání • Průměr implantátu 4,5 mm • Počet implantátů v soustavě 3 22326

15. VýsledkyZávislost napětí v modelu na namáhání

16. VýsledkyZávislost kritického napětí na průměru implantátu

17. VýsledkyVztah sumárního průřezu soustavy a průměru implantátu

18. Závěr • Se vzrůstajícím průměrem implantátu klesá pružnost soustavy • Vzhledem k optimálnímu vyplnění dutiny modelu u implantátů ø 2,0 a 2,2 mm je pružnost jejich soustav vyšší než očekávaná • Nejvhodnějším implantátem u modelové soustavy je implantát ø 1,6 – 2,2 mm • Nejvhodnějším implantátem v praktickém použití je implantát ø 2,0 a 2,2 mm (optimální výplň dutiny kosti, technická mez zavádění implantátu)

19. oc = 1,3 . c = 1,73 . c Ing. August Wöhler 1852 - 1870