Математические основы фиксации фрагментов сломанной кости

В первое время после перелома фрагменты находятся под влиянием сократившихся и напряженных антагонистических мышц. Со временем под действием силы тяжести конечности ниже перелома мышцы слабеют. Фрагменты становятся более свободными. При переломах плечевой кости фрагменты расходятся по длине. Часть конечности ниже перелома свисает вниз, и человек не может усилием мышц ее поднять. Определим силу, необходимую, чтобы поднять дистальную часть конечности и удержать ее, когда фрагменты сломанной плечевой кости будут покоиться на прямой осевой линии. Проверив положение фрагментов рентгеном, измерим угол наклона и длину плеча рычага от плоскости перелома до центра тяжести дистальной части конечности и высчитаем величину момента силы.

Многократное повторение опыта с учетом возраста, массы тела и роста больного дает возможность получить среднюю величину дислоцирующих моментов сил в зависимости от веса тела пострадавшего. Чтобы проводить операцию металлического остеосинтеза с заранее планируемым запасом прочности кости на основании инженерного расчета, хирург может руководствоваться созданной благодаря нашим исследованиям в Таллинском политехническом институте топографией сопротивляемости скелетной системы человека (по сегментам и слоям, где возможен опорный контакт между костной тканью и фиксирующим металлом).

Эти экспериментальные исследования явились своеобразным связующим звеном между пока еще далекими друг от друга науками: клинической костно-восстановительной и реконструктивной оперативной хирургией и сопротивлением материалов.

Реакция на воспринимаемые нагрузки и напряжения у живой кости и у «мертвых» материалов различна. Живая костная ткань реагирует на механическое напряжение трехфазно. Так, на напряжение, имеющее только раздражающую величину, живая костная ткань отвечает пролиферацией, утолщением стенки костной трубки над площадью опоры. А на участках, где напряжения превышают биологическую сопротивляемость живой костной ткани, она рассасывается и отступает. Напряжение, превосходящее реакцию внутренних связей костной ткани, вызывает ее деструкцию.