Везде

ОЭММПУИзвестия Российской академии наук. Механика твердого тела Mechanics of Solids

  • ISSN (Print) 1026-3519
  • ISSN (Online) 3034-6428

БИОМЕХАНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСТЕОТОМИЙ ПЕРВОЙ ПЛЮСНЕВОЙ КОСТИ В НОРМЕ И ПРИ ОСТЕОПОРОЗЕ

Вы можете
Код статьи
S30346428S1026351925050063-1
DOI
10.7868/S3034642825050063
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Марьянкин К.А.
  • Аффилиация: Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
Магомедов И.М.
  • Аффилиация: Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
Бессонов Л.В.
  • Аффилиация: Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
Доль А.В.
  • Аффилиация: Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
Киреев С.И.
  • Аффилиация: Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
Иванов Д.В.
  • Аффилиация: Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
Том/ Выпуск
Том / Номер выпуска 5
Страницы
109-123
Аннотация
Вальгусная деформация первого пальца стопы является довольно распространенной патологией. Остеотомия первой плесневой кости является золотым стандартом лечения данной патологии. Успешность данного хирургического вмешательства зависит в том числе и от стабильности системы “кость–фиксаторы”. При оценке биомеханических свойств различных остеотомий первой плюсневой кости ранее было изучено влияние типа остеотомий, степени взаимного смещения этих фрагментов, а также количества и положения винтов. В этих исследованиях биомеханические свойства костной ткани соответствовали нормальным показателям условно здоровых пациентов. Пациенты старшей возрастной группы характеризуются высокой частотой встречаемости остеопороза. Это заболевание выражается в снижении минеральной плотности и механических свойств кости. Влияние остеопороза на биомеханические параметры моделей остеотомии первой плюсневой кости ранее не изучалось. Цель данной работы состояла в оценке стабильности остеотомий первой плюсневой кости при ее нормальной плотности и при остеопорозе, а также в оценке устойчивости биомеханических моделей наиболее распространенных видов остеотомий к малым изменениям положения фиксирующих винтов и формы рассекающих кость плоскостей. Для этого были созданы 36 биомеханических моделей остеотомий scarf и chevron, в которых варьировали как расположение фиксирующих винтов, форму фрагментирующей кость плоскости, так и толщину, а также модуль упругости кортикальной кости. С помощью метода конечных элементов проведена оценка напряженно-деформированного состояния элементов остеотомий. Валидация биомеханической модели была осуществлена на основе выполненных натурных экспериментов по консольному изгибу остеотомии первой плесневой кости в испытательной машине. Показана устойчивость биомеханических моделей остеотомий scarf и chevron к малым изменениям некоторых их геометрических параметров. Chevron остеотомия оказалась более стабильной, чем scarf. Также при scarf остеотомии напряжения в кости оказались существенно выше, чем при chevron. Выявлено, что даже при остеопорозе оба варианта остеотомий могут обеспечивать необходимую стабильность и прочность с точки зрения поломки винтов и повреждения костной ткани.
Ключевые слова
Hallux valgus остеотомия биомеханическая модель остеопороз
Дата публикации
20.01.2026
Год выхода
2026
Всего подписок
0
Всего просмотров
11

Библиография

  1. 1. Favre P., Farine M., Snedeker J.G., Maquieira G.J., Espinosa N. Biomechanical consequences of first metatarsal osteotomy in treating hallux valgus // Clinical Biomechanics. 2010. V. 19. № 7. Р. 721–727. https://doi.org/10.1016/j.clinbiomech.2010.05.002
  2. 2. Полиенко А.В., Иванов Д.В., Киреев С.И., Бессонов Л.В., Мулдашева А.М., Оленко Е.С. Численный анализ напряженно-деформированного состояния остеотомий первой плюсневой кости // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2023. Т. 23. № 4. С. 496–511. https://doi.org/10.18500/1816-9791-2023-23-4-496-511
  3. 3. Голджина А.А., Полиенко А.В., Киреев С.И., Куринова А.Г., Киреев В.С. Анализ биомеханических параметров остеотомии первой плюсневой кости // Российский журнал биомеханики. 2019. Т. 23. № 3. С. 400–410. https://doi.org/10.15593/RZhBiomeh/2019.3.06
  4. 4. Li Y., Wang Y., Tang K., Tao X. Modified scarf osteotomy for hallux valgus: From a finite element model to clinical results // J. Orthop. Surg. 2022. V. 30. № 3. 10225536221143816. https://doi.org/10.1177/10225536221143816
  5. 5. Shih K.S., Hsu C.C., Huang G.T. Biomechanical investigation of hallux valgus deformity treated with different osteotomy methods and Kirschner wire fixation strategies using the finite element method // Bioengineering (Basel). 2023. V. 10. № 4. Р. 499. https://doi.org/10.3390/bioengineering10040499
  6. 6. Xie Q., Li X., Wang P. Three-dimensional finite element analysis of biomechanics of osteotomy ends with three different fixation methods after hallux valgus minimally invasive osteotomy // J. Orthop. Surg. 2023. V. 31. № 2. 10225536231175235. https://doi.org/10.1177/10225536231175235
  7. 7. Kim J.S., Cho H.K., Young K.W., Kim J.S., Lee K.T. Biomechanical Comparison study of three fixation methods for proximal chevron osteotomy of the first metatarsal in hallux valgus // Clin. Orthop. Surg. 2017. V. 9. № 4. Р. 514–520. https://doi.org/10.4055/cios.2017.9.4.514
  8. 8. Esses S.I., McGuire R., Jenkins J., Finkelstein J., Woodard E., Watters W.C. III et al. The treatment of symptomatic osteoporotic spinal compression fractures // Am. Acad. Orthop. Surg. 2011. V. 19. № 3. Р. 176–182. https://doi.org/10.2106/JBJS.9320ebo
  9. 9. Kang S., Park C.H., Jung H., Lee S., Min Y.S., Kim C.H. et al. Analysis of the physiological load on lumbar vertebrae in patients with osteoporosis: a finite-element study // Sci Rep. 2022. V. 12. № 1. Р. 11001. https://doi.org/10.1038/s41598-022-15241-3
  10. 10. Seeman E. Reduced bone formation and increased bone resorption: rational targets for the treatment of osteoporosis // Osteoporos Int. 2003. V. 14. Р. 2–8. https://doi.org/10.1007/s00198-002-1340-9
  11. 11. Zhang Y., Awrejewicz J., Szymanowska O., Shen S., Zhao X., Baker J.S., Gu Y. Effects of severe hallux valgus on metatarsal stress and the metatarsophalangeal loading during balanced standing: A finite element analysis // Comput. Biol. Med. 2018. V. 97. Р. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.compbiomed.2018.04.010
  12. 12. Иванов Д.В., Доль А.В., Бессонов Л.В., Киреев С.И., Гуляева А.О. Методика механических испытаний при консольном нагружении плюсневых костей стопы // Российский журнал биомеханики. 2023. Т. 27. № 4. С. 84–92. https://doi.org/10.15593/RZhBiomeh/2023.4.06
  13. 13. Deenik A.R., Pilot P., Brandt S.E., van Mameren H., Geesink R.G., Draijer W.F. Scarf versus chevron osteotomy in hallux valgus: a randomized controlled trial in 96 patients // Foot Ankle Int. 2007. V. 28. № 5. Р. 537–541. https://doi.org/10.3113/FAI.2007.0537
  14. 14. Ma Q., Liang X., Lu J. Chevron osteotomy versus scarf osteotomy for hallux valgus correction: A meta-analysis // Foot Ankle Surg. 2019. V. 25. № 6. Р. 755–760. https://doi.org/10.1016/j.fas.2018.09.003
  15. 15. Sun X., Guo Z., Cao X., Xiong B., Pan Y., Sun W., Bai Z. Stability of osteotomy in minimally invasive hallux valgus surgery with “8” shaped bandage during gait: a finite element analysis // Front. Bioeng. Biotechnol. 2024. V. 12. Р. 1415617. https://doi.org/10.3389/fbioe.2024.1415617
  16. 16. Kim J.S., Cho H.K., Young K.W., Kim J.S., Lee K.T. Biomechanical comparison study of three fixation methods for proximal chevron osteotomy of the first metatarsal in hallux valgus // Clin. Orthop. Surg. 2017. V. 9. № 4. Р. 514–520. https://doi.org/10.4055/cios.2017.9.4.514
  17. 17. Havaldar R., Pilli S.C., Putti B.B. Insights into the effects of tensile and compressive loadings on human femur bone // Adv. Biomed. Res. 2014. V. 3. № 1. Р. 101. https://doi.org/10.4103/2277-9175.129375
  18. 18. Иванов Д.В. Биомеханическая поддержка решения врача при выбора варианта лечения на основе количественных критериев оценки успешности // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2022. Т. 22. № 1. С. 62–89. https://doi.org/10.18500/1816-9791-2022-22-1-62-89
  19. 19. Гуляева А.О., Фалькович А.С., Киреев С.И., Терин Д.В., Магомедов И.М. Исследование связи между подошвенным давление и тонусом икроножной мышцы. Разработка и апробация нового экспериментального стенда // Российский журнал биомеханики. 2023. Т. 27. № 4. С. 127–137. https://doi.org/10.15593/RZhBiomeh/2023.4.10
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека