Анализ экзоскелета нижней челюсти в программах конечных элементов

Особое место в методах хирургического лечения переломов костей занимает чрескостный остеосинтез при помощи аппаратов внешней фиксации различной конструкции.

Цель исследования: провести анализ экзоскелета нижней челюсти в программах конечных элементов.

Материалы и методы исследования. В ходе исследований было задействовано 36 нижних челюстей человека из музея кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии ВолгГМУ. Проводилось их 3D-сканирование. Все полученные снимки загружались в программу виртуальной реконструкции сцены. Были смоделированы переломы нижних челюстей в области угла, установлен аппарат внешней фиксации экзоскелета нижней челюсти, проведено симулирование жевательной нагрузки на нижнюю челюсть. Местом приложения силы служила область на малом отломке репонированной 3D-модели кости нижней челюсти, соответствующей месту крепления жевательной мышцы. Оценка виртуальных исследований проводилась по данным результатов напряжен-но-деформированных состояний костей и аппарата, графику перемещений объектов и результатам анализа запаса прочности.

Результаты исследования и их обсуждение. В ходе оценки виртуальной постановки спиц мини-фиксаторов аппарата внешней фиксации экзоскелета нижней челюсти выявлено, что основная нагрузка прилагается к спицам мини-фиксатора на большом фрагменте и кости в области спиц. Для возможности точного позиционирования остеофиксаторов аппарата внешней фиксации было разработано и устройство для безопасной установки спиц экзоскелета нижней челюсти.

Заключение. Таким образом, на основе компьютерного математического анализа можно утверждать, что разработанная конструкция аппарата внешней фиксации экзоскелета нижней челюсти работает в условиях челюстно-лицевой области, выполняет репозицию и фиксацию костных фрагментов нижней челюсти в условиях жевательного функционирования восстановленного перелома нижней челюсти.

1. Воробьев А.А., Фомичев Е.В., Михальченко Д.В., Саргсян К.А., Дьяченко Д.Ю., Гаврикова С.В. Современные методы остеосинтеза нижней челюсти (аналитический обзор). Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2017; 2(62): 8–14.

2. Зедгенидзе И.В., Тишков Н.В. Сравнительная характеристика систем аппаратов внешней фиксации, используемых при лечении диафизарных и внутрисуставных переломов длинных костей. Сибирский медицинский журнал. 2015; (4): 135–142.

3. Зедгенидзе И.В., Павлов Л.Ю. Характеристика систем аппаратов внешней фиксации, используемых при лечении диафизарных переломов длинных костей (сравнительная оценка подвижности между отломками). Сибирский медицинский журнал. 2018; (1); 38–41.

4. Aşık M.B., Akay S., Eksert S. Analyses of combat-related injuries to the maxillofa-cial and cervical regions and experiences in an operational field hospital. Ulus Travma Acil Cerrahi Derg. 2018; 1(24): 56–60.

5. Datarkar A., Tayal S., Thote A., Galie M. An in-vitro evaluation of a novel design of miniplate for fixation of fracture segments in the transition zone of parasym-physis-body region of mandible using finite element analysis. J Craniomaxillofac Surg. 2019; 1(47): 99–105.

6. Ефимов Ю.В., Стоматов Д.В., Ефимова Е.Ю., Тельянова Ю.В., Долгова И.В., Стоматов А.В. Анализ результатов использования костного шва у пострадавших с косыми переломами нижней челюсти. Вестник ВолгГМУ. 2015; 4(56): 60–62.

7. Sazonova N.V., Shiryaeva E.V., Leonchuk D.S., Kluyshin N.M. Economic analysis of treatment of the patients with chronic posttraumatic osteomyelitis of the shoulder by the method of transosseous osteosynthesis by ilizarov’s apparatus. Vestn Khir Im I I Grek. 2016; 3(175): 94–99.

8. Schuurmans J., Goslings J.C., Schepers T. Operative management versus non-op-erative management of rib fractures in flail chest injuries: a systematic review. Eur J Trauma Emerg Surg. 2017; 2(43): 163–168.

9. Лебедев М.В., Керимова К.И., Захарова И.Ю., Акбулатова Р.З. Преимущество внутриротового остеосинтеза под проводниковой анестезией при переломах нижней челюсти. Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. 2019; 1(49): 40–49.

10. Dyusupov A., Dyusupov A., Manarbekov E., Bukatov A., Serikbaev A. Transosseous osteosynthesis of lower extremities bones fractures and quality of life of patients in the treatment period. Georgian Med News. 2018; (2): 22–28.

11. Pickrell B.B., Hollier L.H. Jr. Evidence-Based Medicine: Mandible Fractures. Plast Reconstr Surg. 2017; 1(140): 192–200.

12. Бондаренко А.В., Круглыхин И.В., Плотников И.А., Талашкевич М.Н., Войтенко А.Н. и др. Внешняя фиксация как основной и окончательный метод лечения повреждений тазового кольца при политравме. Политравма. 2018; (2): 5–9.

13. Кинаш И.Н., Пусева М.Э., Бутаев Ч.З., Ипполитова Е.Г. Динамика показателей крови у пациентов с повреждением диафиза лучевой кости при использовании метода чрескостного остеосинтеза аппаратом внешней фиксации спицевой компоновки. Acta Biomedica Scientifica. 2018; (3); 95–99.

14. Meraghni N. Evolution of osteosynthesis: Historical review. Tunis Med. 2017; 2(95): 77–78.

15. Самохвалов Д.П., Бойко И.В., Зафт В.Б., Лазаренко Г.О. Организация экс-тренной медицинской помощи пострадавшим с политравмой на этапах медицинской эвакуации. Уральский медицинский журнал. 2013; 106: 77–84.

16. Clavert P., Aim F., Bonnevialle N., Arboucalot M., Ehlinger M., Bauer T. Biome-chanical properties of transosseous bony Bankart repair in a cadaver model. Orthop Traumatol Surg Res. 2019; 2(105): 271–274.

17. Ganse B., Pishnamaz M., Kobbe P., Herren C., Gradl-Dietsch G., Böhle F., Johannes B., Kim B.S., Horst K., Knobe M. Microcirculation in open vs. minimally invasive dorsal stabilization of thoracolumbar fractures. PLoS One. 2017; 11(12): 115–117.

18. Dyusupov A., Dyusupov A., Manarbekov E., Bukatov A., Serikbaev A. Transosseous osteosynthesis of lower extremities bones fractures and quality of life of patients in the treatment period. Georgian Med News. 2018; (2): 22–28.

19. Kenzig A.R., Butler J.R., Priddy L.B., Lacy K.R., Elder S.H. A biomechanical comparison of conventional dynamic compression plates and string-of-pearls. locking plates using cantilever bending in a canine Ilial fracture model. BMC Vet Res. 2017; 1(13): 222–224.

20. Guzu M., Hennet P.R. Mandibular body fracture repair with wire-reinforced interdental composite splint in small dogs. Vet Surg. 2017; 8(46): 1068–1077.

21. Skrypa O.L., Bandrivsky Y.L. Determining the frequency of functional disorders of the TMJ in patients with mandible fractures depending on the location. Wiad Lek. 2020; 2(73): 245–249.

22. Hur M.S. Anatomical Relationship of the Inferior Bundle of the Incisivus Labii Inferioris with the Depressor Labii Inferioris and the Platysma. J Craniofac Surg. 2017; 7(28): 1861–1864.

23. Lasota D., Pawłowski W., Krajewski P., Staniszewska A., Goniewicz K., Goniewicz M. Seasonality of Suicides among Victims Who Are under the Influence of Alcohol. Int J Environ Res Public Health. 2019; 15(16): 2806–2807.

24. Alexander Vorobyev, Denis Dyachenko, Yuliya Makedonova, Karen Sargsyan, Svetlana Dyachenko Study of elastic elements of lower jaw exoskeleton. Archiv Euromedica. 2020; 2(10): 126–130.

25. Alexandr A. Vorobyev, Denis Yu. Dyachenko, Yuliya A. Makedonova, Dmitriy V. Mikhalchenko, Evgeniy V. Fomichev, Karen A. Sargsyan Mandible Exoskeleton - First Results of Development and Implementation. Journal of International Dental and Medical research. 2020; 13(2): 400–406.