Скінченно-елементний аналіз впливу геометричних параметрів ніжки ревізійного колінного імплантата на напружений стан великогомілкової кістки

Автор(и)

  • Ольга Мусієнко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна https://orcid.org/0000-0001-8255-3909
  • Олексій Сулима Державна установа «Інститут травматології та ортопедії Національної академії медичних наук України», м. Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-1314-8915
  • Олексій Моргун Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна https://orcid.org/0009-0000-9611-1829
  • Роман Черемшук Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна https://orcid.org/0009-0003-1873-8388

DOI:

https://doi.org/10.32515/2664-262X.2026.14(45).137-145

Ключові слова:

Скінченно-елементний аналіз, біомеханіка, імплантати, ендопротези, ортопедія, напружено-деформований стан, оптимізація конструкцій

Анотація

У роботі розроблено тривимірну скінченно-елементну модель системи «великогомілкова кістка – ревізійний колінний імплантат» для оцінювання напруженого стану губчастої кісткової тканини. Досліджено вплив діаметра та довжини ніжки протеза в межах повного факторного експерименту. Побудовано регресійну модель для прогнозування максимальних еквівалентних напружень і показано можливість скорочення обчислювальних витрат під час інженерного підбору параметрів імплантатів.

Біографії авторів

Ольга Мусієнко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна

доктор філософії, старший викладач кафедри динаміки і міцності машин та опору матеріалів

Олексій Сулима, Державна установа «Інститут травматології та ортопедії Національної академії медичних наук України», м. Київ, Україна

кандидат медичних наук, ортопед-травматолог вищої категорії, завідувач лабораторії біомедичної інженерії

Олексій Моргун, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна

здобувач вищої освіти на другому (освітньо-науковому) рівні вищої освіти за спеціальністю «Прикладна механіка»

Роман Черемшук, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна

здобувач вищої освіти на другому (освітньо-науковому) рівні вищої освіти за спеціальністю «Прикладна механіка»

Посилання

1. Huriev, S. O., Kukuruz, Ya. S., Yalovenko, V. A., & Volna, V. A. (2014). Analysis of experience in treatment of gunshot limb injuries. Emergency medicine: from science to practice, 25–32 [in Ukrainian].

2. Loskutov, O. Ye., & Zarutskyi, Ya. L. (2016). Modern concept of diagnostics and treatment of gunshot and mine-explosive injuries of the limbs. Orthopedics, Traumatology and Prosthetics, (2), 5–9. https://doi.org/10.15674/0030-5987201625-9 [in Ukrainian].

3. Burianov, O. A., Kvasha, V. P., Sobolevskyi, Yu. L., & Skobenko, Ye. O. (2010, January 1).

Minimally invasive technologies in the treatment of intra-articular fractures of the knee joint. Sumy: Sumy State University Publishing House [in Ukrainian].

4. Kayali, C., Öztürk, H., Altay, T., et al. (2008). Arthroscopically assisted percutaneous osteosynthesis of lateral tibial plateau fractures. Canadian Journal of Surgery, 51(5), 378–382.

5. Van Glabbeek, F., Van Riet, R., Jansen, N., et al. (2002). Arthroscopically assisted osteosynthesis of tibial plateau fractures: a study of twenty patients. Acta Orthopaedica Belgica, 68(3), 258–264.

6. Haiko, H. V., et al. (2024). Complications of revision knee arthroplasty. Zaporozhye Medical Journal, 26(4), 288–295. https://doi.org/10.14739/2310-1210.2024.4.298245

7. Taylor, M., Tanner, K. E., & Freeman, M. A. R. (1998). Finite element analysis of the implanted proximal tibia. Journal of Biomechanics, 31(4), 303–310. https://doi.org/10.1016/S0021-9290(98)00022-0

8. Wang, Y., et al. (2021). A finite element analysis of relationship between fracture, implant and tibial tunnel. Scientific Reports, 11(1). https://doi.org/10.1038/s41598-021-81401-6

9. Tan, H. Y., Basaruddin, K. S., Mat Som, M. H., Khan, S. F., Sulaiman, A. R., & Shukrimi, A. (2019). Finite element analysis of tibia with osteogenesis imperfecta: The influence of considering cancellous bone in model reconstruction. International Journal of Mechanical & Mechatronics Engineering (IJMME-IJENS), 19(4), 137–142.

10. Pham, D. Q., Musiienko, O., Morhun, O., & Didenko, R. (2023). Development of a finite element model for optimization of the bone fixator design. In Proceedings of the 27th International Conference on Fracture and Structural Integrity (IGF27), Rome, Italy. https://doi.org/10.53255/IGFTUBE.IGF27.4

11. Baggi, L., et al. (2008). The influence of implant diameter and length on stress distribution of osseointegrated implants related to crestal bone geometry: A three-dimensional finite element analysis. The Journal of Prosthetic Dentistry, 100(6), 422–431. https://doi.org/10.1016/S0022-3913(08)60259-0

12. Morhun, O. I., Onatskyi, D. K., Musiienko, O. S., & Koval, V. V. (2024). Determination of damageability of Ti-6Al-4V alloy under elastic-plastic deformation. In Youth Innovations in Mechanical Engineering 2024: Conference Proceedings [in Ukrainian].

13. Paulino, M. F., et al. (2022). Evaluation of bone consolidation in external fixation with an electromechanical system. Applied Sciences, 12(5), 2328. https://doi.org/10.3390/app12052328.

14. Lapach, S. M. (2020). Theory of experiment planning. Calculation and graphical work. Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute [in Ukrainian].

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-06-11

Як цитувати

Мусієнко, О., Сулима, О. М., Моргун, О. І., & Черемшук, Р. В. (2026). Скінченно-елементний аналіз впливу геометричних параметрів ніжки ревізійного колінного імплантата на напружений стан великогомілкової кістки . Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки, (14(45), 137–145. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2026.14(45).137-145

Номер

№ 14(45) (2026): Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 © О. С. Мусієнко, О. М. Сулима,О. І. Моргун, Р. В. Черемшук

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.