Актуальність. При проведенні досліджень хребтово-рухових сегментів методом математичного моделювання всі дослідники стикаються з проблемою пошуку інформації про механічні властивості тканин опор-но-рухової системи, зокрема модуля пружності міжхребцевих дисків. Проблема полягає в тому, що різні літературні джерела подають дані, що відрізняються в 10–100 разів. Мета дослідження: визначити експериментальним шляхом на препаратах грудопоперекового відділу хребта свині величину модуля пружності міжхребцевого диска. Матеріали та методи. Предметом дослідження була біомеханічна фізична модель вибухового перелому тіла Th12-хребця, за класифікацією ушкоджень грудного та поперекового відділів хребта Magerl et al. (1994), що відповідала групам А (підгрупа А2, А3), АВ (підгрупа В1.2, В2.3), АС (підгрупа С1.3). Модель була виконана на 4 анатомічних препаратах блоків хребтових сегментів тварини (свині) із нижньогрудного та поперекового відділів хребта (Th9–L5) із повністю збереженими дисками та зв’язковими структурами. Навантажувальні тести моделювали вертикальне осьове навантаження. Результати. У результаті експерименту були отримані дані про величину деформації препаратів хребта в нормі та в умовах моделювання вибухового перелому Th12-хребця при різних величинах навантаження. На підставі експериментальних даних розрахована величина загального модуля пружності моделей. Проаналізовано ступінь впливу вигину хребта на величину повздовжній деформації. Розрахована середня величина модуля пружності міжхребцевого диска грудопоперекового відділу хребта. Висновки. Зміна кривизни хребта під впливом навантаження незначна, та нею можна знехтувати при розрахунках величини загального модуля пружності моделей. Залежно від ступеня руйнувань хребтово-рухового сегмента Th12 загальний модуль пружності моделі зменшується за рахунок виключення з опорної функції елементів сегмента. На підставі даних експерименту шляхом розрахунків визначено модуль пружності міжхребцевого диска, який становив 3,79 МПа, що може бути використане при математичному моделюванні хребтово-рухових сегментів.
Background. Currently, bone cements are widely used in orthopedics. The range of prescriptions for bone cement use is very large, and requires different qualities depending on the purpose. Therefore, researchers are forced to conduct their own invetigations to study the mechanical properties of bone cements. The purpose was to determine in the experiment the value of an elastic modulus and ultimate strength of Palacos bone cements for further use in mathematical models of osteosynthesis and arthroplasty. Materials and methods. Samples of two brands of cement, Palacos R and Palacos fast, were examined. Samples with a diameter of 5 mm and a length of 10 mm were made from each type of cement. The study was carried out 2 hours and 2 days after polymerization. At each stage, 10 cement samples of each type were tested for compression. Results. After 2 hours of polymerization, the Palacos fast samples had a statistically significant advantage in terms of the tensile strength, which was 105.77 ± 3.19 MPa, over the Palacos R — 87.24 ± 3.70 MPa. The higher elastic modulus for Palacos fast samples — 2,942.50 ± 99.67 MPa compared to Palacos R — 82,542.40 ± 65.55 MPa turned out to be statistically significant. Two days after fabrication, the strength characteristics of bone cements changed upward. Thus, the ultimate strength of Palacos fast samples was determined within 116.39 ± 2.85 MPa, which is statistically significant higher than for Palacos R samples for which this indicator was within 95.58 ± 4.53 MPa. Similar tendencies were characteristic of an elastic modulus, which amounted to 3,048.93 ± 108.70 MPa for Palacos fast and 2,642.90 ± 22.93 MPa — for Palacos R samples. The value of the elastic modulus for both brands of bone cement has a statistically significant tendency to increase. On average, an elastic modulus for Palacos R cement increased by 4.0 ± 2.6 %, for Palacos fast samples — by 3.5 ± 1.4 %. Conclusions. Palacos R bone cement by the end of the polymerization process has an elastic modulus of 2,542.40 ± 65.55 MPa and a tensile strength of 87.24 ± 3.70 MPa, which is statistically significant lower (p = 0.001) than thereof Palacos fast cement (2,942.50 ± ± 99.67 MPa and 105.77 ± 3.19 MPa, respectively). The indicators of the tensile strength and elastic modulus of the samples of bone cement of both studied brands have a statistically significant (p = 0.001) tendency to increase within 2 days, on average by 9.6 ± 10.1 % and 3.5 ± 4.0 %, respectively. The obtained elastic modulus and ultimate strength of Palacos R and Palacos fast bone cements can be used for mathematical modeling of various types of arthroplasty.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.