Mind the gap between the fracture line and the length of the working area: a 2-D finite element analysis using an extramedullary fixation model

• Published in: Revista brasileira de ortopedia Vol. 53; no. 1; pp. 88 - 93
• Main Authors: Giordano, Vincenzo, Santos, Alexandre Leme Godoy dos, Belangero, William Dias, Pires, Robinson Esteves Santos, Labronici, Pedro José, Koch, Hilton Augusto
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Brazil Elsevier Editora Ltda 01-01-2018; Elsevier; Sociedade Brasileira de Ortopedia e Traumatologia; Thieme Revinter Publicações Ltda
• Subjects: Análise de elementos finitos; Bone plates; Bone regeneration; Finite element analysis; Original; ORTHOPEDICS; Osteossíntese; Osteosynthesis; Placas ósseas; Regeneração óssea; Bone regeneration; Análise de elementos finitos; Placas ósseas; Regeneração óssea; Osteosynthesis; Osteossíntese; Finite element analysis; Bone plates
• ISSN: 2255-4971; 1982-4378; 2255-4971
• DOI: 10.1016/j.rboe.2017.11.009

To determine the ideal working area for a simple transverse fracture line treated with a bridge plate.
A 2-D finite element analysis of a hypothetical femur was performed for the quantitative evaluation of a large-fragment titanium alloy locking plate based on the precept of relative stability in a case of a simple transverse diaphyseal fracture. Two simulations (one case of strain and another case of stress distribution) were analyzed in three unique situations according to the von Mises stress theory. Load distributions were observed when the bone was subjected to a single vertical load of 1000N.
The longer the length of the implant flexion, which coincided with the working area of the plate, the greater the flexion of the implant. The highest concentrations of stress on the plate occurred in the region around the screws closest to the bone gap. The closer the screws to the fracture site, the greater the demands on the plate.
When using a large-fragment titanium alloy locking plate to stabilize a simple transverse fracture based on the precept of relative stability (bridge plate), there must be considerable distance between the proximal and distal screws closest to the fracture line. The farther away this fixation is, the lower the stress on the plate and the greater the dissipation of force in the form of deflection.
Determinar qual é a área de trabalho ideal em uma fratura de traço simples transverso tratada com placa em ponte.
Foi feita uma análise bidimensional de elementos finitos em um fêmur hipotético para avaliação quantitativa de uma placa bloqueada para grandes fragmentos feita de liga de titânio, usada com o princípio de estabilidade relativa em uma fratura diafisária de traço simples e transverso. Foram analisadas duas simulações, uma de deformação e outra de distribuição de tensão, de acordo com a teoria de von Mises, em três situações distintas. Foram observadas as distribuições de carga quando o osso foi submetido a uma carga monotônica vertical de 1.000N.
Quanto maior o comprimento de flexão do implante, o que coincidiu com a área de trabalho da placa, maior a flexão dele. A maior concentração de tensão na placa foi observada na região dos parafusos mais próximos do defeito ósseo. Quanto mais próximos os parafusos do foco de fratura, maior a demanda sobre a placa.
Ao usar uma placa bloqueada para grandes fragmentos feita de liga de titânio para estabilizar uma fratura de traço simples e transverso pelo princípio de estabilidade relativa (placa em ponte), a distância entre os parafusos mais próximos do traço de fratura proximal e distalmente deve ser longa. Quanto mais distante essa fixação, menor a concentração de tensão na placa e maior a dissipação de esforços na forma de deflexão.