Дослідження напружено-деформованого стану моделі хребта при застосуванні різноманітних методів лікування переломів тіл грудного відділу хребта

Травматичні переломи грудного відділу хребта становлять від 4 до 10 % серед усіх переломів. Основним методом хірургічного лікування цих переломів є транспедикулярна фіксація. Але досі не визначено, який обсяг інструментації є необхідним і достатнім при різних ступенях руйнування хребцево-рухових сегментів. Мета: на математичній моделі хребта з грудною кліткою вивчити зміни її напружено-деформованого стану залежно від обсягу руйнувань хребця Th6 і варіантів монтажу транс-педикулярної конструкції. Матеріали та методи. Розроблена базова скінченно-елементна модель хребта, яка була доповнена грудною кліткою. На основі базової моделі були розроблені моделі з порушенням цілісності хребця Th6 різного ступеня і різними варіантами остеосинтезу транспедикулярними конструкціями. При моделюванні до моделі хребта прикладали вертикальне розподілене навантаження величиною 350 Н, що відповідає половині середньої ваги тіла людини. Результати. При навантаженні неушкодженого хребта в зоні хребців Th4-Th8 напруження по хребцях розподіляються досить рівномірно. Руйнування тіла хребця Th6 і остеосинтез транспедикулярною конструкцією з кріпленням 4 гвинтами на хребцях Th5 і Th7 призводить до підвищення рівня напружень у ніжках дуг саме хребців Th5 і Th7 до величин 22,2 і 15,4 МПа відповідно. Збільшення обсягу руйнування тіла хребця Th6 при використанні того ж самого способу фіксації викликає мінімальні зміни величин напружень у хребцях моделі. Збільшення протяжності транспедикулярної фіксації на хребці Th4 і Th8 дозволило різко знизити рівень напружень в усіх структурних елементах хребців Th5 і Th7. Найбільші зміни торкнулися ніжок дуг хребців, де напруження знизилися до рівня 3,9 і 4,1 МПа відповідно. У випадку заміни тіла хребця титановим міжтіловим кейджем саме кейдж приймає на себе основні навантаження, про що свідчить високій рівень напружень у ньому — 46,0 МПа. Високий рівень напружень у кейджі також обумовлений його конструкцією, яка являє собою перфоровану трубку, що забезпечує дуже невелику площу контакту кейджа з тілами хребців, з якими він взаємодіє. Висновки. Найбільший рівень напружень визначається в ніжках дуг і навколо фіксуючих гвинтів у хребцях Th5 і Th7 при монтажі транспедикулярної конструкції виключно на ці хребці. Поширення транспедикулярної конструкції на хребці Th4 і Th8 дозволяє значною мірою вирівняти напруження в хребцях на всьому протязі фіксації. Заміна зруйнованого тіла хребця Th6 міжтіловим титановим кейджем дозволяє вирівняти напруження практично в усіх структурних елементах хребців Th4-Th8 за рахунок того, що основне навантаження приймає на себе саме кейдж. На фіксуючих гвинтах найбільші напруження виникають у хребцях Th5 і Th7 при монтажі транспедикулярної конструкції тільки на ці хребці. Подовження довжини інструментації на хребці Th4 і Th8 дозволяє значно знизити рівень напружень на всіх гвинтах транспедикулярної конструкції. На рівень напружень у стрижнях обсяг руйнувань і варіанти монтажу транспедикулярної конструкції практично не впливають.