Abstract
Objective: to determine the relationship between the X-ray density and the modulus of elasticity of the bone in the ankle joint, using an empirical method (in a natural experimental study). Methods: the modulus of elasticity of 10 samples of the tibia cortical bone and 42 — cancellous bone of the distal part of the tibia, fibula and talus was determined. The study of the bone modulus of elasticity was carried out by recording of linear displacements at static and quasistatic compression loads. X-ray density in Hounsfield units (HU) was estimated using computer tomography. Results: it was found that the average radiological density for cancellous tibia bone tissue was 314.8 HU, and the modulus of elasticity was 581.5 MPa. For the fibula the average values of the corresponding indicators were 258.9 HU and 374.7 MPa; for the talus — 255.6 HU and 445.3 MPa, respectively. For the cortical tibia shaft, the mean value of the X- ray density was 1 887.7 HU, the modulus of elasticity was 10 002.8 MPa. As a result of the regression analysis, a correlation between the radiological density of the bone and its modulus of elasticity in the ankle joint was established. The revealed dependence for cortical bone is described by the formula E = 6,3 ∙ HU – 1905; and for cancellous — E = 3 ∙ HU – 407.Conclusions: the use of the obtained formulas allows noninvasive determination of the modulus of elasticity of bone tissue in patients on the basis of the radiographic density in a standard computer tomography scan with sufficient accuracy.
Highlights
Ключові слова: спонгіозна кістка, коркова кістка, дистальний відділ гомілки, надп’яткова кістка, рентгенологічна щільність, модуль пружності, модуль Юнга, одиниця Хаунсфілда
Фрагменти спонгіозної кісткової тканини пацієнтів із переломами дистального епіметафіза (ДЕМ) великогомілкової та малогомілкової кісток вилучали під час виконання хірургічного лікування
Ураховуючи сказане, ми провели регресійний аналіз за результатами дослідження всіх 42 зразків спонгіозної кісткової тканини з ділянки надп’ятково-гомілкового суглоба та з високим рівнем вірогідності (r = 0,94; p < 0,05) встановили залежність між мінеральною щільністю кісткової тканини за рентгенологічною оцінкою в одиницях Хаунсфілда та її модулем пружності
Summary
Робота розглянута та рекомендована до друку комісією з біоетики при ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України» (протокол No 4 від 08.08.2018). Під час роботи виконували комп’ютерну томографію (КТ) зразків кісткової тканини та їхні натурні дослідження щодо визначення модуля пружності. Проаналізовано 14 зразків трабекулярної (спонгіозної) кісткової тканини, які отримано від пацієнтів під час хірургічного лікування, 28 — спонгіозної та 10 компактної кісткової тканини з середньої третини діафіза великогомілкової кістки трупів людини (таблиця). Фрагменти спонгіозної кісткової тканини пацієнтів із переломами дистального епіметафіза (ДЕМ) великогомілкової та малогомілкової кісток вилучали під час виконання хірургічного лікування. 11 зразків спонгіозної кісткової тканини взято з метаепіфізарної ділянки великогомілкової кістки, 8 — із дистальної частини малогомілкової, 9 — із надп’яткової. Ці типи зразків використовують у більшості механічних досліджень кістки, як стандартні [15, 16], а значення модуля пружності, визначені під час їх випробування не відрізняються за умови однакової висоти та площі поперечного перетину зразка [13, 14]. Ізотропний модуль пружності розраховували за діаграмою розвантаження з передбаченим кое фіцієнтом Пуассона 0,3; а твердість визначали як відношення максимальної сили тиску до відповідної площі контакту
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
