Дослідження напружено-деформованого стану моделі хребта за різноманітних методик хірургічного лікування вибухових переломів грудопоперекового відділу (частина друга)

Abstract

When choosing the tactics of surgical treatment in burst frac­tures of the lower thoracic and lumbar spine, the questions re­main about the extent of fixation, the possibility of correcting the deformity, and the feasibility of performing a laminectomy. Objective: to construct finite-element biomechanical models of an burst fracture of the ThXII vertebral body with 100 % le­sion in the ThIX–LVvertebra block and analyze the stress-strain state with different types of fixation. Methods: four models of the ThIX–LVvertebra block were developed: 1) replacement of the fractured vertebral body with an interbody support, de­struction of vertebral arches and fixation of vertebrae ThX, ThXI, LI, LIIt ranspedicular c onstruction; 2 ) d estruction o f 100 % of the volume of the vertebral body ThXIIand fixation of the ver­tebrae ThX, ThXI, LI, LIItranspedicular construction; 3) replace­ment of the destroyed vertebra by an interbody support, destruc­tion of arches of vertebra ThXIIand fixation of vertebrae ThXI and LI transpedicular construction; 4) replacement of the destroyed vertebra by an interbody support. Results: it was established that transpedicular construction bears the main load, maxi­mum stresses were found in the posterior parts of the spine (up to 6 MPa) and the sections of the rods between the vertebrae (36.9–65.7 MPa, depending on the model). When using 8 screws without an interbody support for fixation, the stress level in­creased significantly: in the «screw – bone» region more than 2 times, in the rods — by 70 %. In the case of using 4 screws, the level of stress in the area of the posterior support complex averaged 10–40 % on average. Conclusions: in vertebral blocks the most strained are the posterior parts of the spine and the portions of the rods between vertebras. The use of a 360° fusion increases the load in the «screw – bone» zone, and only the interbody support — in the region of the posterior parts of the spine.При выборе тактики хирургического лечения взрывных переломов нижнегрудного и поясничного отделов позвоночника проблемными остаются вопросы о протяженности фиксации, возможности коррекции деформации, целесообразности выполнения ламинэктомии. Цель: построить конечно-элементные биомеханические модели взрывного перелома тела ТhXIIпозвонка с 100 % его поражением в блоке позвонков ThIX–LVи проанализировать напряженно-деформированное состояние при разных видах фиксации. Методы: созданы четыре расчетные модели блока позвонков ThIX–LV: 1) замена разрушенного тела позвонка межтеловой опорой, разрушение дуг позвонков и фиксация позвонков ThХ, ThХІ, LІ, LІІтранспедикулярной конструкцией (ТПК); 2) разрушение 100 % объема тела позвонка ТhXIIи фиксация позвонков ThХ, ThХІ, LІ, LІІТПК; 3) замена разрушенного позвонка межтеловой опорой, разрушение дуг позвонка ТhXIIи фиксация позвонков ThХIи LIТПК; 4) замена разрушенного позвонка межтеловой опорой. Результаты: установлено, что основную нагрузку несет ТПК, максимальные напряжения обнаружены в задних отделах позвоночника (до 6 МПа) и участках стержней между позвонками (36,9–65,7 МПа в зависимости от модели). При использовании для фиксации 8 винтов без межтеловой опоры уровень напряжений значительно увеличивался: в области «винт – кость» — бо­лее чем в 2 раза, в стержнях — на 70 %. В случае использования 4 винтов уровень напряжений в участке заднего опорного комплекса в среднем возрос на 10–40 %. Выводы: в блоках позвонков наиболее напряженными являются задние отделы позвоночника и участки стержней между позвонками. Использование спондилодеза на 360º увеличивает нагрузку в зоне «винт – кость», а только межтеловой опоры — в области задних отделов позвоночника.У процесі вибору тактики хірургічного лікування вибухових переломів нижньогрудного і поперекового відділів хребта проблемними залишаються питання протяжності фіксації, можливості корекції деформації, доцільності виконання ламінектомії. Мета: побудувати кінцево-елементні біомеханічні моделі вибухового перелому тіла ТhXII хребця з 100 % його ураженням в блоці хребців ThIX-LV і порівняти їхній напружено-деформований стан за різних видів фіксації.Методи: створено чотири розрахункові моделі блока хребців ThIX-LV:1) заміна зруйнованого тіла хребця міжтіловою опорою, руйнування дуг хребців і фіксація хребців ThХ, ThХІ, LI, LІІ транспедикулярною конструкцією (ТПК); 2) руйнування 100 % обсягу тіла хребця ТhXII і фіксація хребців ThХ, ThХІ, LI, LІІ ТПК; 3) заміна зруйнованого хребця міжтіловою опорою, руйнування дуг хребця ТhXII і фіксація хребців ThХI і LI ТПК; 4) заміна зруйнованого хребця міжтіловою опорою. Результати: встановлено, що основне навантаження несе ТПК, максимальні напруження виявлені в задніх відділах хребта (до 6 МПа) і ділянках стрижнів між хребцями (36,9–65,7 МПа залежно від моделі). У разі використання для фіксації 8 гвинтів без міжтілової опори рівень напружень значно збільшувався: у ділянці «гвинт – кістка» — більше ніж у 2 рази, в стрижнях — на 70 %. У разі використання 4 гвинтів рівень напружень у ділянці заднього опорного комплексу в середньому збільшився на 10–40 %. Висновки: у блоках хребців найбільш напруженими є задні відділи хребта і ділянки стрижнів між хребцями. Використання спондилодезу на 360º збільшує навантаження в зоні «гвинт – кістка», а лише міжтілової опори — в ділянці задніх відділів хребта.