Дисертація присвячена дослідженню міцності та деформівності систем остеосинтезу, що застосовуються в сучасній хірургічній практиці для фіксації вогнепальних та травматичних переломів кісток людини: визначенню механічних характеристик кісток за різних умов навантаження, характеристик деформування та розвитку зміщень у переломах під дією короткочасних навантажень з врахуванням деградації та регенерації кісткової тканини. Розроблено методику та створено обладнання для вимірювання ступеня деградації кісткової тканини в області вогнепального поранення, за допомогою якої визначено зміни механічні характеристики кісткової тканини на лінійних ділянках деформування. Описано нові методики досліджень міцності і деформівності систем остеосинтезу для травматичних переломів кісток, які враховують особливості кісткової тканини, включаючи її деградацію при вогнепальних переломах та розвиток регенеративної кісткової тканини в процесі зрощування переломів.Запропоновано нові схеми закріплення СтАЗФ, які спрямовані на покращення ефективності перебігу процесу лікування вогнепальних та травматичних переломів. Розраховано механічні властивості кісткової тканини і підтверджено анізотропію характеристик кісткової тканини на основі експериментальних досліджень. Відношення модулів пружності в напрямку орієнтації остеонів до модулів в напрямку, перпендикулярному до орієнтації остеонів, складає від 1,14 до 4,02. Анізотропія поведінки кісткової тканини також спостерігається при релаксації та повзучості. Експериментально підтверджено, що степінь зволоження зразка досить сильно впливає на його механічні характеристики. Тому для отримання більш достовірних даних, зразки кісткової тканини після вилучення з тіла людини потрібно зберігати за умов наближених тих, які наявні в тілі людини. На основі експериментів і розрахунків доведено, що кісткова тканина є нелінійно-в’язкопружним матеріалом. Визначено залежність механічних властивостей кісткової тканини від їх рентгенологічної щільності, що дає можливість створювати комп’ютерні моделі з максимальним наближенням результатів до реальних. Моделювання хірургічного втручання та прогнозування його результатів, з застосуванням таких моделей дозволяє зменшити частоту помилок та ускладнень при реконструктивно-відновлювальному лікуванні пацієнтів з наслідками пошкоджень гомілковостопного суглоба. Встановлено, що область розповсюдження пошкоджень кісткової тканини при вогнепальному переломі досягає 40 мм від місця перелому, а зміни жорсткості становлять до 20% від жорсткості інтактної кістки, що необхідно враховувати при закріпленні стрижневих апаратів зовнішньої фіксації переломів. Визначено, що збільшення кута нахилу стержнів підвищує жорсткість системи при стиску, згині та крученні. Запропоновано раціональне розташування стержнів, яке враховує наявність областей деградації кісткової тканини і компенсує втрату жорсткості при вогнепальному переломі. Досліджено деформування систем «кістка з переломом - засіб фіксації» на етапах регенерації кісткової тканини під дією стиску та згину. Встановлено, що утворений регенерат суттєво підвищує жорсткість системи «кістка з переломом – кістковий регенерат – засіб фіксації» та рівень допустимих навантажень на систему. Запропоновано і підтверджено можливість використання полімерних замінників регенерату при проведенні експериментальних досліджень кісток. Розроблено математичну модель для врахування внеску регенерату у взаємні зміщення точок переломів та оцінки допустимих навантажень на кістку. Розраховано рівні допустимих навантажень, які можна прикладати до кінцівки, з врахуванням відомих допустимих взаємних переміщень точок перелому. Порівняно жорсткості систем в об’ємній, стержневій і балочній постановках. Показаний збіг результатів експерименту з результатами комп’ютерного моделювання в програмному комплексі ANSYS Workbench. Підтверджено, що найменшу жорсткість має система з віддаленими стержнями, а найбільшу - схема з розташуванням стержнів під кутом 60°. Отримано робочу математичну модель, для дослідження інших випадків навантаження, які не можливо дослідити експериментальними методами. Результати роботи – методики та дані механічних випробувань, результати комп’ютерного моделювання - можуть бути використані для удосконалення методів лікування пошкоджених кінцівок на проміжних та заключних стадіях зрощування переломів.
