Введение
1 Аналитический обзор литературы 16
1.1 Адаптация кости как процесс саморегуляции 17
1.2 Механочувствительность костных клеток 21
1.2.1 Концепция деформационной механочувствительности 22
1.2.2 Концепция повреждаемости 24
1.3 Стимулы адаптации 25
1.4 Отклик костных клеток на стимул 29
1.5 Модели адаптации костной ткани 31
1.5.1 Изотропная активность костных клеток 31
1.5.2 Анизотропная активность костных клеток 40
1.6 Выводы 44
2 Биомеханическая модель адаптации костной ткани 47
2.1 Модели структуры костной ткани 49
2.1.1 Губчатая костная ткань 49
2.1.2 Плотная костная ткань 51
2.1.2.1 Модель первого уровня 52
2.1.2.2 Модель второго уровня 53
2.2 Зависимости технических характеристик упругости костной ткани от параметров структуры 54
2.2.1 Зависимости модуля упругости и коэффициента Пуассона губчатой костной ткани от объёмного содержания матрикса
2.2.2 Зависимости технических характеристик упругости кортикальной костной ткани бедренной и большеберцовой костей от величины среднего радиуса гаверсовых каналов 56
2.2.2.1 Определение технических характеристик упругости матрикса костной ткани бедренной кости 58
2.2.2.2 Влияние величины радиуса гаверсового канала на технические характеристики упругости кортикальной костной ткани бедренной кости g
2.2.2.3 Влияние величины радиуса гаверсового канала на технические характеристики упругости кортикальной костной ткани большеберцовой кости б 2.3 Кинетическое уравнение структурной адаптации 69
2.3.1 Деформационный стимул адаптации 69
2.3.2 Балансовый фактор ремоделирования костной ткани как функция деформационного стимула адаптации 70
2.3.3 Скорость изменения радиуса пор губчатой и плотной костной ткани как функция деформационного стимула адаптации 72
2.4 Кинетическое уравнение связи тензора жёсткости костной ткани с деформационным стимулом адаптации 75
2.4.1 Определение компонент тензора адаптационной чувствительности губчатой костной ткани 77
2.4.2 Определение компонент тензора адаптационной чувствительности плотной костной ткани 30
2.4.2.1 Одноуровневая модель структуры 80
2.4.2.2 Использование эффективных характеристик упругости 85
2.4.2.3 Модель «реологической» адаптации 2.5 Феноменологическое уравнение линейной адаптационной пороупругости костной ткани 94
2.6 Выводы 96
Начально-краевая задача линейной адаптационной пороупругости 99
3.1 Уравнения начально-краевой задачи кости нижней конечности человека ЮО
3.2 Выводы 102
Адаптация губчатой костной ткани после остеосинтеза шейки бедра резьбовыми фиксаторами ЮЗ
4.1 Методика предоперационного определения индивидуальных механических характеристик и параметров структуры губчатой костной ткани проксимального отдела бедра пациента
4.1.1 Материалы и образцы 107
4.1.2 Определение локальной объёмной оптической плотности Ю8
4.1.3 Определение физической плотности сырой костной ткани но 4.1.4 Определение минеральной плотности Ц2
4.1.5 Сравнительный анализ полученных результатов по плотности ИЗ
4.1.6 Определение среднего радиуса и плотности сферических пор структуры губчатой костной ткани ЦДАЛЛ Определение касательных напряжений разрушения костной ткани головки бедра 123
4.2 Определение усилия осевого сжатия шейки оперированного бедра при ходьбе на костылях
4.2.1 Рефлекс на растяжение мышц тазобедренной группы 131
4.2.2 Оценка величины реакции тазовой кости 133
4.3 Биомеханическая модель адаптационной пороупругости системы «отломки кости - фиксаторы» 134
4.3.1 Аппроксимация исследуемой области кости 134
4.3.2 Применение жёстких фиксаторов 136
4.3.2.1 Установка фиксаторов 137
4.3.2.2 Варианты установки фиксаторов 139
4.3.2.3 Изменение механических свойств костной ткани и усилия сжатия отломков в послеоперационном периоде при различных вариантах установки фиксаторов j 40
4.3.2.4 Параметрическая чувствительность модели 142
4.3.2.5 Выбор индивидуального момента установки фиксаторов 144
4.3.2.6 Клиническое применение 147
4.3.3 Применение упругих фиксаторов 154
4.3.3.1 Уравнение связи, налагаемой фиксаторами 154
4.3.3.2 Равновесие системы «отломки кости - фиксаторы» в момент окончания установки фиксаторов 156
4.3.3.3 Влияние жёсткости пружины и момента затяжки фиксаторов на изменение механических свойств костной ткани и усилия сжатия отломков в послеоперационном периоде 160
4.4 Выводы 165
5 Взаимодействие бедренной компоненты эндопротеза тазобедренного сустава с костью в послеоперационном периоде 168
5.1 Предоперационный выбор типа бедренной компоненты эндопротеза 170
5.1.1 Модель адаптации кортикального слоя кости, охватывающего ножку эндопротеза 171
5.1.2 Механизм взаимодействия и сравнительная оценка эффективности процессов внешней и структурной адаптации кортикальной костной ткани 174
5.1.3 Влияние уровня нагрузки на изменение пористости и модуля упругости 177
5.1.4 Критерий эргодичности выбора типа бедренной компоненты эндопротеза 179
5.1.5 Пространственная модель системы «кость - эндопротез»...
5.1.6 Анализ эргодичности ряда типовых конструкций эндопротезов 183
5.2 Оценка влияния хирургического фактора (остеотомии) на послеоперационное изменение плотности и механических свойств кортикального слоя бедра, охватывающего ножку эндопротеза ,
5.2.1 Влияние остеотомии на потерю массы кости 189
5.2.2 Влияние остеотомии на снижение модуля упругости костной ткани 194
5.3 Выводы 197
Контролируемое восстановление структуры, упругих и прочностных свойств костной ткани 199
6.1 Выбор реабилитационного режима нагрузок губчатой
кости проксимального отдела бедра 204
6.1.1 Нагрузки и конечноэлементная аппроксимация 205
6.1.2 Сравнение схем реабилитационных нагрузок 208
6.2 Выбор реабилитационного режима нагрузок фрагмента
большеберцовой кости 211
6.2.1 Уравнения начально-краевой задачи адаптационной пороупругости для фрагмента большеберцовой кости 213
6.2.2 Определение параметров а\ и а2 модели «реологической» адаптации 216
6.2.3 Анализ режимов реабилитации 220
6.3 Выводы 226
Заключение
