Анотація до роботи:

Шайко-Шайковський О.Г. Основи побудови металополімерних конструкцій біотехнічних систем для остеосинтезу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.17 – медичні прилади та системи. – Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2002.

Дисертацію присвячено питанням створення основ побудови металевих та металополімерних конструкцій фіксуючих систем для заглибного інтрамедулярного остеосинтезу довгих кісток. У дисертації розроблено новий напрямок у створенні науково обґрунтованих підходів щодо розробки технічних систем та конструкцій для використання у практичній травматології при лікуванні переломів та пошкоджень опорно-рухового апарату людини. У роботі за допомогою методів опору матеріалів, будівельної механіки, скінченних елементів розроблено методики розрахунку параметрів напружено-деформованого стану елементів біотехнічних систем, визначення необхідних геометричних форм, розмірів та кількості елементів їх конструкцій. Розроблено та створено обладнання та експериментальні установки для оцінки в лабораторних умовах міцності та жорсткості існуючих та розроблених і запропонованих біотехнічних фіксуючих систем при дії на них простих та складних видів навантажень. Запропоновано низку металополімерних фіксуючих конструкцій щодо заглибного інтрамедулярного остеосинтезу, закордонних аналогів яким немає. Висока ефективність розроблених фіксуючих систем підтверджена позитивними результатами лікування більш ніж 700 постраждалих.

1. Проведений аналіз вітчизняної та зарубіжної наукової літератури свідчить, що заглибний інтрамедулярний остеосинтез є одним із найбільш сучасних та перспективних оперативних методів лікування переломів та пошкоджень довгих кісток. Для більш широкого застосування заглибного остеосинтезу необхідне вдосконалення хірургічної техніки, обладнання, пристосувань, інструментів, конструкцій фіксуючих систем, розробка наукових методів їх побудови, біомеханічне обгрунтування.

2. Доведено, що застосування металополімерного компресійного остеосинтезу дозволяє забезпечити активний рухомий режим пацієнтів з перших днів після операції. Блокуючий інтрамедулярний металополімерний остеосинтез забезпечує міцне та жорстке з'єднання відламків, є найбільш функціональним та ефективним.

3. Вперше розроблено основи побудови металополімерних та металевих конструкцій біотехнічних систем остеосинтезу; проведено теоретичне та експериментальне обгрунтування форм та розмірів низки нових металополімерних конструкцій фіксаторів, визначення кількості та розмірів фіксуючих і блокуючих елементів інтрамедулярних конструкцій, створено обладнання й методики експериментальної оцінки міцності та жорсткості металевих і металополімерних конструкцій фіксуючих систем в умовах дії простих та складних видів навантажень, що дозволяє цілеспрямовано проводити проектування науково обгрунтованих біотехнічних конструкцій із необхідними властивостями міцності та жорсткості.

4. Вперше розроблено методики оцінки та обладнання для досліджень морфометричних і міцнісних характеристик довгих кісток у віковому аспекті. Встановлено причини низької ефективності інтрамедулярного остеосинтезу в людей похилого та старечого віку. Показано, що поліамід П – 12 повністю придатний для використання в інтрамедулярному металополімерному остеосинтезі з точки зору міцнісних, гістологічних, рентгенометричних, фізіологічних вимог, а спосіб стерилізації практично не впливає на змінення міцності полімерних частин конструкції.

5. Доведено, що збільшення розмірів кістковомозкової порожнини в людей похилого та старечого віку, витончення компактної речовини довгих кісток, зменшення твердості губчастої речовини вимагає застосування блокуючих конструкцій діаметром 12–13 мм. Блокуючий металополімерний остеосинтез є найбільш обгрунтованим методом оперативного лікування в таких груп хворих.

6. Показано, що при оцінці стабільності біотехнічної системи "кістка - фіксатор" необхідно враховувати її здатність до опору навантаженням згину, кручення та стиску. Найбільш повно, порівняно з існуючими металевими фіксуючими конструкціями, біотехнічні вимоги стабільності остеосинтезу забезпечуються металополімерними фіксуючими системами КМПФ–2, КМПФ–3, КМПФ–5, БМПФ–6, які поєднують в собі переваги інтрамедулярних та накісткових фіксаторів.

7. Доведено, що компресійний динамічний варіант блокуючого інтрамедулярного металополімерного остеосинтезу є найбільш оптимальним з точки зору перебігу репаративних процесів, терміну повного відновлення функцій оперованих кінцівок. Придатність фіксуючих конструкцій щодо стабільного остеосинтезу слід визначати за деформативними властивостями біотехнічної системи "кістка - фіксатор" при аналізі результатів всіх простих видів навантажень у 4-х площинах.

8. Вперше розроблено і запропоновано методику визначення мінімальної кількості блокуючих гвинтів при статичному варіанті інтрамедулярного металополімерного остеосинтезу нестабільних осколкових переломів, при динамічному та детензійному варіантах остеосинтезу. Розроблено та запропоновано методику визначення допустимих інтервалів розкидів значень допусків на фізико-механічні параметри та геометричні розміри металополімерних конструкцій інтрамедулярного остеосинтезу, що дозволяє на етапі проектування та розробки фіксаторів підбирати металеві та металополімерні матеріали, які забезпечують міцність конструкції при перепадах температур та відхиленнях значень фізико-механічних параметрів та геометричних розмірів за межі поля допуску.

9. Вперше розроблено методику визначення компресуючого зусилля при поперечних переломах діафіза стегнової кістки, яка забезпечує нормальне функціонування біотехнічної системи "кістка - фіксатор" в умовах безіммобілізаційного режиму пацієнтів, нерозкриття щілини перелому, що створює умови оптимального перебігу репаративних процесів та нормального зрощення відламків кісток.

10. Розроблено та запропоновано методику моделювання та оцінки напружено-деформованого стану металевої та металополімерної біотехнічної системи, в якій прийнято за основу задачу Ляме-Гадоліна про складені циліндри. Запропоновано розрахунковий шлях визначення напружень в елементах металополімерної системи при впливах тиску та температури, який дозволяє також оцінювати вплив різних режимів стерилізації фіксуючих систем на характер напруженого стану матеріалу фіксаторів.

11. Вперше розроблено та запропоновано новий субфасціальний фіксатор для біологічного остеосинтезу переломів вертлюгової ділянки стегнової кістки; розроблено методику розрахунків міцнісних характеристик біотехнічної системи "стегнова кістка – субфасціальний фіксатор"; розрахунковим шляхом запропоновано варіанти форм та розмірів корпусу фіксатора, варіанти розташування блокуючих елементів; визначена їх кількість, геометричні параметри. Розроблено методики порівняльного аналізу оцінки міцнісних характеристик субфасціальних систем при різних кількостях блокуючих елементів та можливих варіантах їх розташування по довжині корпусу фіксатора. Запропоновано методику визначення внутрішніх силових факторів та оцінки міцності елементів субфасціальної системи при зміні відстані від корпусу фіксатора до бокової поверхні пошкодженої кістки, що дозволило розробити практичні рекомендації лікарям-травматологам щодо вибору кількості та параметрів блокуючих і фіксуючих елементів субфасціальної біологічної фіксуючої конструкції.

12. На основі методу скінченних елементів розроблено методику оцінки напружено-деформованого стану цілих та синтезованих пошкоджених кісток та вибору за допомогою ЕОМ необхідного типу конструкції фіксуючої системи, її параметрів у залежності від виду перелому пошкодженої кістки.

Публікації автора:

1. Васюк В.Л., Рубленик І.М., Шайко–Шайковський О.Г. та ін. Біомеханічне обгрунтування стабільності різьбових з'єднань при проведенні біологічного субфасціального остеосинтезу переломів вертлюгової ділянки стегна //Український журнал медичної техніки і технології. – 2001. – № 1. – С. 40 – 45.

2. Рубленик І.М., Шайко–Шайковський О.Г. та ін. Методика визначення розмірів та кількості блокуючих елементів субфасціальної біотехнічної системи в залежності від положення корпуса фіксатора //Український журнал медичної техніки і технології. – 2000. – № 3–4. – С. 66 – 73.

3. Васюк В.Л., Рубленик І.М., Шайко–Шайковський О.Г. та ін. Біомеханічне обгрунтування форми та розміру пластини для субфасціального біологічного остеосинтезу черезвертлюгових переломів стегнової кістки //Український журнал медичної техніки і технології. – 2000. - № 1–2. – С. 26 – 29.

4. Шайко–Шайковський О.Г. Методика оцінки міцності та жорсткості біотехнічної системи для субфасціального остеосинтезу при лікуванні переломів вертлюгової ділянки стегна // Науковий вісник Чернівецького університету. – Чернівці: ЧДУ, 2000. – вип. 86. Фізика. Електроніка. – С. 61–62.

5. Shaіko–Shaіkovsky A.G., Vasyuk V.L. Calculation of systems for Subfascial Biological osteosynthesis //Russian Journal of Biomechanics. – 2000. – № 4. – P. 92 – 99.

6. Rublenik I.M., Vasyuk V.L., Yurtsenyuk A.V., Shaіko–Shaіkovsky A.G. Interlocking intramedullary metallo–polymeric nailing of the femoral and tibial diaphyseal fractures //Russian Journal of Biomechanics. – 2000. – № 1. – Vol. 4. – P. 71 – 79.

7. Васюк В.Л. Шайко–Шайковський О.Г. Біомеханічний аналіз варіантів конструкції субфасціального фіксатора для біологічного остеосинтезу переломів вертлюгової ділянки стегна //Буковинський медичний вісник. – 2000. – № 4. – С. 126 – 131.

8. Васюк В.Л., Рубленик І.М. ,…, Шайко–Шайковський О.Г. та ін. Математичне обгрунтування методики забезпечення стабільності субфасціального остеосинтезу //Буковинський медичний вісник. – 2000. – № 1. – С. 158 – 166.

9. Васюк В.Л., Рубленик І.М., Шайко–Шайковський О.Г. та ін. Біомеханічне обгрунтування субфасціального фіксатора для біологічного остеосинтезу переломів вертлюгової ділянки стегна //Буковинський медичний вісник. – 1999. – Т. 3. – № 4. – С. 26 – 34.

10. Рубленик І.М., Васюк В.Л., Шайко–Шайковський О.Г. та ін. Міцносні характеристики фіксатора для біологічного остеосинтезу переломів вертлюгової ділянки стегна //Буковинський медичний вісник. – 1999. – Т3. – № 1. – С. 100 – 106.

11. Рубленик І.М., Васюк В.Л., Шайко–Шайковський О.Г. Біомеханічне обгрунтування блокуючого інтрамедулярного метало–полімерного остеосинтезу стегнової і великогомілкової кісток при діафізарних переломах //Буковинський медичний вісник. – 1998. – № 1. – С. 7 – 19.

12. Шайко–Шайковський О.Г., Олексюк І.С., Ковалик О.Л. Визначення параметрів напружено-деформованого стану стегнової кістки за допомогою методу скінчених елементів // Буковинський медичний вісник. – 2001. – т. 5, № 4. – С. 161–166.

13. Рубленик І.М., Паладюк В.В., Шайко–Шайковський О.Г. та ін. Вивчення морфометричних та міцнісних характеристик стегнової кістки для біомеханічного обгрунтування блокуючого інтрамедулярного остеосинтезу //Лікарська справа. – 2000. – № 5. – С. 62 – 65.

14. Рубленик І.М., Васюк В.Л., Паладюк В.В., Шайко–Шайковський О.Г. Біомеханічне обгрунтування кількості блокуючих гвинтів при інтрамедулярному металополімерному остеосинтезі осколкових поздовжньо–нестабільних переломів діафіза стегнової кістки //Лікарська справа. – 2000. – № 3-4. – С. 51 – 54.

15. Рубленик И.М., Паладюк В.В. Шайко–Шайковский А.Г. и др. Морфометрические и прочностные характеристики бедренной кости в возрастном аспекте применительно к задачам остеосинтеза //Ортопедия, травматология и протезирование. – 1990. – № 6. – С. 42 – 44.

16. Рубленик И.М., Паладюк В.В., Васюк В.Л., Шайко–Шайковский А.Г. Биомеханическое исследование стабильности погружного остеосинтеза при косых переломах диафиза длинных костей //Ортопедия, травматология и протезирование. – 1988. – №5. – С. 20 – 23.

17. Рубленик И.М., Васюк В.Л., Шайко–Шайковский А.Г. и др. Биомеханическое исследование стабильности погружного остеосинтеза при "бампер–переломах" //Ортопедия, травматология и протезирование. – 1988. – № 3. – С. 46 – 49.

18. Рубленик И.М., Васюк В.Л., Шайко–Шайковский А.Г. Биомеханическое исследование стабильности остеосинтеза большеберцовой кости интрамедуллярными и накостными фиксаторами //Ортопедия, травматология и протезирование. – 1986. – № 5. – С. 25 – 27.

19. Рубленик И.М., Шайко–Шайковский А.Г., Сапожник Н.Ф. Биомеханическое исследование стабильности остеосинтеза металлическими и металлополимерными конструкциями //Ортопедия, травматология и протезирование. – 1983. – № 6. – С. 22 – 25.

20. Shaiko-Shaikovsky A.G. Methods for Calculation of Strength Parameters of Multi–stage Thermoelectric Coolers // Journal of Thermoelectricity. – 1998. – № 4. – P. 90–97.

21. Ashcheulov A.A., Boretz V.Y. ,…, Shaiko-Shaikovskii A.G. A Unit for Thermal Reflexotherapy // Journal of Thermoelectricity. – 1999. – № 4. – P. 81–84.

22. Ashcheulov A.A., Shaiko-Shaikovsky A.G., Romanyuk J.S. Calculation of Mechanic Tension and Natural Vibrations Twocascade Thermoelectric Battery for Acupuncture // Journal of Thermoelectricity. – 2000. – № 4. – P. 59–65.

23. Шайко–Шайковский А.Г., Ащеулов А.А. Конструктивно-технологические пути повышения надежности термоэлектрической батареи // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. – 2000. – № 5–6. – С. 8–10.

24. Шайко–Шайковский А.Г. Методика выбора материалов с заданными разбросами параметров //Наука – производству. – 1998. – № 12. – С. 40 – 41.

25. А.С. 1514357 СССР, МКИ А 61 В 17/58. Устройство для накостного остеосинтеза /И.М. Рубленик, В.Л. Васюк, А.Г. Шайко–Шайковский (СССР). 4030626/28–14; Заявлено 27.02.86; Опубл. 15.10.89, бюл. № 38.

26. А.С. 1409250 СССР, МКИ А 61 В 17/58. Устройство для определения деформации костного образца /В.Л. Васюк, И.М. Рубленик, А.Г.Шайко–Шайковский, К.Д. Рединский (СССР). – №4161940/28–14; Заявлено 16.12.86; опубл. 15.07.88, бюл. № 26.

27. Васюк В.Л., Рубленик І.М., …, Шайко–Шайковський О.Г. та ін. Клініко–біомеханічні варіанти блокуючого інтрамедулярного металополімерного остеосинтезу //Збірник наукових праць співробітників КМАПО. – Київ: Медицина, 2000. – Вип. 9. – Кн. 3. – С. 232 – 236.

28. Рубленик И.М., Васюк В.Л., Шайко–Шайковский А.Г. и др. Биомеханическое обоснование прочностных характеристик фиксатора для биологического остеосинтеза переломов вертельной области бедра //Проблемы, достижения и перспективы развития медико–биологических наук и практического здравоохранения. Труды Крымского гос. мед. ун–та им. С.И. Георгиевского. – Симферополь: Сонат, 1999. Т. 135. Ч. 2.– С. 56 – 59.

29. Шайко–Шайковский А.Г., Пилат И.М. Методика расчета прочностных параметров многокаскадного термоэлектрического охладителя // Инженерно-физический журнал. – 1998. – Т. 71, – № 2. – С. 374.

30. Шайко–Шайковский А.Г. Проектирование термоэлектрических охладителей с помощью математического моделирования // Труды укр. конф. “Моделирование и исследования устойчивости систем”. – Киев. – 1995. – С. 118.

31. Ащеулов А.А., Шайко–Шайковский А.Г., Клепиковский А.В. Использование термоэлектрических преобразователей для проведения термопунктуры травматологическим больным в реабилитационный период // Труды второй междунар. научн.-практ. конф. “Современные информационные и электронные технологии (СИЭТ – 2001)”. – Одесса. – 2001. – С. 175.

32. Шайко–Шайковский А.Г., Клепиковский А.В. Использование математического моделирования для обеспечения качества и стабильности биотехнических систем при остеосинтезе переломов трубчатых костей //Материалы симпозиума "Новые информационные технологии в решении проблем производства, строительства, коммунального хозяйства, экологии, образования, управления и права". – Пенза: ПДНТП, 2001. – С. 125 – 127.

33. Семчук А.Р., Шайко–Шайковський О.Г., Богіцой М.М. Моделювання напружено–деформованого стану у довгих кістках опорно–рухового апарату людини //Матеріали міжнародної конференції "Dynamical systems Modelling and stability investigation. Modelling and stability. – Kiev – 2001. – P. 215.

34. Shajko–Shajkovsky A.G., Ashcheulov A.A. Strength assessment of Glass Sealed and Compound Encapsulated Electronic Units and Components //"Experimental Mechanics in Emerging Technologies". – Oregon. – Portland. USA. – 2001. – P. 162.

35. Rublenik I.M., Vasyuk V.L., Shaiko–Shaikovsky A.G. at al. Interlocking intramedullary Metallic–polymeric Nailing of the Femoral and Tibial "Diaphyseal Fractures" //Праці міжнар. симпоз. "The Actual Problems of Modern Medical Care." – Chеrnivtsy: БДМА, 2000. – P. 103 – 105.

36. Рубленик И.М., Васюк В.Л., Шайко–Шайковський О.Г., Ащеулов А.А. Методика визначення форми і розмірів елементів фіксатора для біологічного остеосинтезу //Праці міжнародн. симпоз. "Актуальні питання медичної допомоги населенню. "The actual Problems of Modern Medical Care". – Чернівці: БДМА, 2000. – С. 137 – 139.

37. Рубленик І.М., Паладюк В.В. Шайко–Шайковський О.Г. Розрахунок кількості блокуючих гвинтів при інтрамедулярному метало–полімерному остеосинтезі скалкових поздовжно–нестабільних переломів діафіза стегнової кістки //Праці наук. конф. товариства травматологів-ортопедів України. – Чернівці: БДМА, 1998. – С. 72 – 75.

38. Рубленик І.М., Шайко–Шайковський О.Г. та ін. Лікування переломів довгих кісток за допомогою інтрамедулярного остеосинтезу, реабілітація постраждалих //Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини. Київ: ФАДА ЛТД, 2001. – С. 407 – 409.

39. Васюк В.Л., Рубленик И.М., …, Шайко–Шайковский А.Г. и др. Осложнения лечения аппаратами внешней фиксации переломов и их последствий //Труды Первой республиканской научн.–практ. конф. травматологов – ортопедов Крыма "Остеосинтез, ошибки, осложнения". – Крым: Судак, 1992. – С. 68 – 70.

40. Рубленик И.М., Шайко–Шайковский А.Г. Биомеханические и клинические аспекты блокирующего интрамедуллярного металло–полимерного остеосинтеза //Медицинская биомеханика. Труды междунар. конф. "Достижения биомеханики в медицине". – Рига: Зинатне, 1986. – С. 617 – 622.

41. Рубленик И.М., Васюк В.Л., Шайко–Шайковский А.Г. Биомеханические аспекты блокирующего инрамедуллярного металло-полимерного остеосинтеза // Труды научн. конф. “Современные технологии в травматологии и ортопедии”. – Москва: ЦИТО, 1999. – С. 31.

42. Шайко-Шайковський А.Г., Васюк В.Л. Биомеханическое обоснование биологического остеосинтеза //Збірник наукових праць ХІІІ з'їзду ортопедів-травматологів України. – Донецьк: АТОУ, 2001. – С. 109-110.

43. Шайко-Шайковський О.Г., Рубленик І.М., Васюк В.Л., Гуцуляк К.В. Забезпечення якості та стабільності біотехнічних систем остеосинтеза переломів довгих трубчастих кісток за допомогою методів математичного моделювання // Матеріали науково-практичної конференції, присвяченої 10-річчю Чернівецького обласного медичного діагностичного центру "Актуальні питання клініко-лабораторної діагностики захворювань людини". – Чернівці: БДМА, 2001. – С. 199-201.

44. Шайко-Шайковський О.Г. Аналітичне визначення закону розподілу температури вздовж радіуса метало-полімерного фіксатора для інтрамедулярного остеосинтезу при стерилізації //Крайові задачі для диференціальних рівнянь. – Чернівці: Прут, 2001. – С. 262–270.