БИОМЕХАНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИКСАЦИИ ГРУДОПОЯСНИЧНОГО ОТДЕЛА ПОЗВОНОЧНИКА ТРАНСПЕДИКУЛЯРНОЙ СИСТЕМОЙ
, ,
ФГБОУ ВО «СГУ имени »
НИИТОН ФГБОУ ВО СГМУ им. Минздрава России
E-mail: *****@***sgu. ru, *****@***ru
Переломы позвоночного столба относятся к высокоэнергетическим повреждениям. По данным литературы частота травм позвоночного столба на сегодняшний день в России составляет до 35 человек на 100 000 населения и это количество постоянно растет [1]. Наиболее подверженный травмам отдел позвоночника - переходный грудопоясничный - включает в себя четыре позвонка Th11, Th12, L1 и L2 [2]. Это связано с наличием перехода от грудного кифоза в поясничный лордоз между одиннадцатым грудным (Th11) позвонком и вторым поясничным (L2) и прохождением оси вертикальной нагрузки через тела позвонков этого отдела.
Нарушение глобальных угловых сагиттальных параметров грудного и поясничного отделов позвоночника, связанных с повреждениями и их последствиями, всегда сказываются на биомеханике переходного грудопоясничного отдела. В этом случае нарушается распределение нагрузки на элементы позвоночника, что усугубляет тяжесть повреждения. С целью устранения дефицита просвета позвоночного канала, достижения нормального баланса и профиля позвоночника, а также для создания оптимальных условий для консолидации перелома прибегают к оперативному вмешательству. Распространенным методом хирургического вмешательства при повреждениях позвонков грудного и поясничного отделов является транспедикулярная фиксация (ТПФ) [3]. От 30 до 80% случаев вмешательств последствии сопровождаются быстрым прогрессированием дегенеративно-дистрофических изменений и формированием кифотической деформации в позвоночно-двигательных сегментах, расположенных краниальнее уровня фиксации, т. е. формированием проксимального переходного кифоза (Proximal Junctional Kyphosis – PJK) и синдрома дегенерации смежного сегмента (Ajacent Segment Degeneration).
Объектом исследования выбран переходный грудопоясничный отдел позвоночника. Рассмотрен пациент с диагнозом: компрессионно - оскольчатый перелом L1 позвонка. Проведено биомеханическое моделирование фиксации грудопоясничного отдела позвоночника транспедикулярной системой на уровне сегментов Th12-L2. Для построения твердотельной модели элементов Th11-L2 переходного грудопоясничного отдела позвоночника и наложения вычислительной сетки использован пакет Mimics. Полученный результат откорректирован в соответствии с результатами рентгенологического исследования, сделанного для того же пациента до и после операции. Дальнейшее моделирование межпозвонковых дисков, связок, фасеточных суставов, а также используемых транспедикулярных систем выполнено в программном продукте SolidWorks. Численные расчеты проведены в конечно-элементном пакете ANSYS 18. Механические параметры связок, дугоотросчатых суставов, позвонков и межпозвонковых дисков взяты из литературных источников. Решалась задача о напряженно-деформированном состоянии (НДС) элементов переходного грудопоясничного отдела позвоночника в статической постановке. При моделировании НДС учитывались конечные деформации элементов объекта исследования. Все рассматриваемые элементы позвоночного столба приняты как линейно-упругие, изотропные, однородные материалы. Проведен анализ деформаций и эквивалентных напряжений по Мизесу элементов грудопоясничного отдела позвоночника: на границе кость-имплантат на всех уровнях транспедикулярной фиксации, в области дугоотросчатых суставов, в области дужек двух грудных позвонков и в межпозвонковых дисках, лежащих выше верхнего уровня ТПФ.
Библиографический список
Травматизм. Ортопедическая заболеваемость. Состояние травматолого-ортопедической помощи населению России в 2015 году. Сборник под редакцией ак. РАН . Москва, 2016. 145с. Шульга, тактики хирургического лечения травматических повреждений в переходном грудопоясничном отделе позвоночника [Текст] : дис. … канд. мед. наук : 14.00.22 / . – Саратов, 2009. – 196с. – Библиогр.: с.177-196. – 04201055156. , , Использование транспедикулярной фиксации при оскольчатых переломах тел грудных и поясничных позвонков // Саратовский научно-медицинский журнал. 2014. Т.10. №3.С.441-446.
Сведения об авторах
– аспирант механико-математического факультета, г.
– к. ф.-м. н., доцент, директор ОНИ НС и БС, г.
– д. ф.-м. н., профессор, президент СГУ, г.
– к. м.н., старший научный сотрудник отдела инновационных проектов в нейрохирургии и вертебрологии, врач травматолог-ортопед НИИТОН ФГБОУ ВО СГМУ им. Минздрава России, г.
– д. м.н., профессор, директор НИИТОН ФГБОУ ВО СГМУ им. Минздрава России, г.
Вид доклада: устный (/ стендовый)
