Вивчення напружено-деформованого стану моделей заднього спондилодезу поперекового відділу хребта при негативних показниках сагітального балансу хребта і таза

Актуальність. Поєднана патологія поперекового відділу хребта і кульшового суглоба не без підстав вважається однією з важливих проблем сучасної ортопедії. У хворих з вираженими змінами в кульшовому суглобі біль у поперековому відділі хребта спостерігається у 21,2–49,4 % випадків. На даний час не існує загальноприйнятих рекомендацій щодо етапності виконання оперативних втручань у даної групи хворих. Мета: дослідити розподіл напружень у моделях заднього спондилодезу поперекового відділу хребта при негативних значеннях сагітального контуру хребта і зменшенні показників поперекового лордозу. Матеріали та методи. Була розроблена базова скінченно-елементна модель хребта з грудною кліткою, що містила кісткові елементи: хребці Th1-L5, ребра, грудину й таз. На основі базової моделі було розроблено модель flatback, що характеризується зменшеним лордозом до 10° і нахилом тулуба вперед. Моделювали варіанти заднього спондилодезу. Модель випробували під впливом вертикального навантаження величиною 350 Н. Результати. У нормі найбільш напруженими є тіла хребців L1 і L2, у яких напруження сягають рівня 1,7 МПа. Найменш напруженими виявилися такі хребці: Тh11 — 0,7 МПа, Тh9 і Тh10 — 0,8 МПа. Корені дуг виявилися найбільш навантаженими в хребці L4 — 5,4 МПа, найменше навантаження — 4,3 МПа — відзначалось у дугах хребців L1 і L2. Зі зміною анатомічних співвідношень елементів моделі й накладанням металевих конструкцій на хребці L4-L5 зона максимальних напружень у тілах хребців зміщується на хребці L4-L5, де напруження визначаються на рівні 4,7 і 5,1 МПа. Напруження в дугах хребців L4-L5 знижуються до рівня верхньогрудного відділу й дорівнюють 1,4 і 1,9 МПа. При цьому максимальний рівень напружень зміщується на хребці Th11 — 11,4 МПа, Th12 — 9,2 МПа, Th10 — 8,1 МПа. Виконання спондилодезу трьох хребців L3-L5 транспедикулярною конструкцією веде до вирівнювання напружень у тілах хребців поперекового відділу хребта. При цьому мінімальні значення напружень — 1,7 МПа — визначаються в тілах хребців L4-L5, найбільш напруженим є тіло хребця L1 — 3,3 МПа. Конструкція на 5 хребців дозволяє знизити рівень напружень на стрижнях до 76,2 МПа. Але напруження на фіксуючих гвинтах зростають, їх максимум припадає на верхні гвинти, що розташовані в хребці L1. Висновки. Використання всіх варіантів заднього спондилодезу дозволяє знизити рівень напружень у тілах, дугах і дуговідросткових суглобах хребців поперекового відділу хребта нижче за рівень моделі в нормі. У той же час це призводить до підвищення рівня напружень у хребцях грудного відділу хребта. Задній спондилодез транспедикулярною конструкцією, яка накладається на всі хребці поперекового відділу хребта, дозволяє отримати нижчий рівень напружень в елементах усіх хребців, ніж при більш коротких варіантах інструментації. При всіх варіантах монтажу транспедикулярної конструкції величини напружень на фіксуючих гвинтах у хребцях L3-L5 порівнянні. При використанні транспедикулярної фіксації всіх п’яти хребців поперекового відділу основне навантаження припадає на верхні гвинти, які розташовані в хребці L1, що створює в них високий рівень напружень, у 5–6 разів вищий, ніж у гвинтах у розташованих нижче хребцях.