Математическое моделирование травмирующего воздействия на большеберцовую кость для оценки условий образования перелома

Д.м.н., доц. С.В. Леонов1, 2, д.м.н., доц. П.В. Пинчук1, 3, к.м.н. К.Н. Крупин4, к.т.н. Д.А. Панфилов5

¹ФГКУ «111-й Главный государственный центр судебно-медицинских и криминалистических экспертиз» (нач. — д.м.н., доц. П.В. Пинчук) Министерства обороны Российской Федерации, Москва, Россия, 105229; ²кафедра судебной медицины и медицинского права (зав. — проф. П.О. Ромодановский) Московского государственного медико-стоматологического университета им. А.И. Евдокимова Минздрава России, Москва, Россия, 127473; ³кафедра судебной медицины (зав. — проф. Е.М. Кильдюшов)Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова Минздрава России, Москва, Россия, 117997; ⁴кафедра патологии и морфологии (зав. — доц. А.А. Супильников) ЧУОО ВО «Медицинский университет «Реавиз», Самара, Россия, 443001; ⁵кафедра строительных конструкций (зав. — к.т.н., проф. А.И. Снегирева) Самарского государственного архитектурно-строительного университета Минобрнауки России, Самара, Россия, 443001

Проведено моделирование процесса формирования разрушения большеберцовой кости в области диафиза и проксимального эпифиза методом конечно-элементного анализа. Изучена топография силовых напряжений на модели кости. Установлено, что при нагружении по оси кости и перпендикулярно ее поверхности в области верхней трети (область значительного преобладания губчатого вещества) образуется вдавленный перелом в месте травмирующего воздействия. При тех же условиях нагружения в средней трети (область значительного преобладания компактного вещества) образуется поперечный перелом.

Ключевые слова: моделирование методом конечных элементов, перелом большеберцовой кости, сложносопряженное состояние.

The mathematical modeling of the injurious impact on the tibial bone for the evaluation of the conditions leading to its fracture

S.V. LEONOV, P.V. PINCHUK, K.N. KRUPIN, D.A. PANFILOV

¹The 111th Main State Centre of Forensic Medical and Criminalistic Expertises, Russian Ministry of Defense, Moscow, Russia, 105229; ²Department of Forensic Medicine and Medical Law, A.I. Evdokimov Moscow State Medical Stomatological University, Russian Ministry of Defense, Moscow, Russia, 127473; ³Department of Forensic Medicine, N.I. Pirogov Russian National Research Medical University, Russian Ministry of Health, Moscow, Russia, 117997; ⁴Department of Pathology and Morphology, Private educational institution of higher professional education «Reavizп Medical University, Samara, Russia; ⁵Department of Building Construction, Samara State Architecture and Civil Engineering University, Russian Ministry of Education and Science, Samara, Russia, 443001

We have undertaken the mathematical modeling of the process associated with the destruction of the diaphyseal and proximal epiphyseal parts of the tibial bone by means of the finite element analysis. The main emphasis was laid on the elucidation of the topography of force stresses in the model bone. It was shown that loading the upper third of the bone either along its axis or perpendicular to the surface (i.e. in the region formed largely by the cancellous tissue) results in the depressed fracture at the site of the impact. Loading of the mid-third region of the bone (characterized by the predominance of the compact tissue) under the same conditions led to the transverse fracture originating from the side opposite to the impact application site.

Keywords: mathematical modeling by means of the finite element analysis, CAE system, fracture of the tibial bone, complex conjugated condition.

DOI: 10.17116/sudmed201760211-13