Дослідження розподілу напружень в елементах грудинно-реберного комплексу та металевих пластинах у разі малоінвазивної корекції лійкоподібної деформації грудної клітки за Nuss

Abstract

In severe forms, funnel-shaped chest deformity (FSCD) requires surgical correction. The method of choice is the Nuss operation and its modifications. Objective. To study the changes that occur in the stressed-deformed state of the chest model and the fixator under different methods of its implementation during the minimally invasive correction of FSCD according to Nuss. Material and methods. 4 schemes of FSCD correction were modeled: 1 —  alignment with one retrosternal plate with transverse stabilizers, the point of entry and exit of the fixator is located parasternal at the level of the bone-cartilage transition, the fixator on the sides of the chest ends at the level of the front axillary line; 2 — sternal plate with transverse stabilizers, the point of entry and exit is located at the level of the front armpit line, the fixator ends at the level of the middle armpit line; 3 — the use of a double plate with transverse bars that connect the plates with the help of screws with medial conduction; 4 — a double plate with transverse slats, which connect the plates with the help of screws with lateral guidance. The models were loaded with a distributed force of 100 N applied to the sternum. The results. When using FSCD correction schemes, the maximum level of stress occurs in the metal plates, because they bear the main loads from the sternum, which tries to return to its original position after correction. The same reason causes the highest level of stress among the elements of the skeleton in the sternum. Conclusions. Under the conditions of using any FSCD correction scheme, the maximum stress level occurs in the metal plates, sternum, fifth and sixth ribs, which are in direct contact with the plates. The use of long plates with lateral points leads to a slight decrease in stress values in all elements of the model. The «Bridge» fastener allows you to significantly reduce the level of stress, both in the plates themselves and in the elements of the skeleton due to an increase in their contact area.Лійкоподібна деформація грудної клітки (ЛДГК) за виражених форм потребує хірургічної корекції. Методом вибору є операція за Nuss та її модифікації. Мета. Вивчити зміни, які відбуваються в напружено-деформованому стані моделі грудної клітки та фіксатора за різних методик його проведення під час малоінвазивної корекції ЛДГК за Nuss. Матеріал і методи. Моделювали 4 схеми корекції ЛДГК: 1 — вирівнювання однією загрудинною пластиною з поперечними стабілізаторами, точка входу та виходу фіксатора розташована парастернально на рівні кістково-хрящового переходу, фіксатор по бокам грудної клітки закінчується на рівні передньої пахвової лінії; 2 — загрудинна пластина з поперечними стабілізаторами, точка входу та виходу розташована на рівні передньої пахвової лінії, фіксатор закінчується на рівні середньої пахвової лінії; 3 — використання подвійної пластини з поперечними планками, які зʼєднують пластини за допомогою гвинтів із медіальним проведенням; 4 — подвійна пластина з поперечними планками, які зʼєднують пластини за допомогою гвинтів із латеральним проведенням. Моделі навантажували розподіленою силою 100 Н, прикладеною до грудини. Результати. Під час використання схем корекції ЛДГК максимальний рівень напружень виникає в металевих пластинах, бо саме вони тримають на собі основні навантаження від грудини, яка намагається повернутись у початкове положення після корекції. Та ж сама причина викликає найвищий рівень напружень серед елементів скелета саме в грудині. Висновки. За умов використання будь-якої схеми корекції ЛДГК максимальний рівень напружень виникає в металевих пластинах, грудині, п’ятих і шостих ребрах, які безпосередньо контактують із пластинами. Застосування довгих пластин із латеральними точками проведення веде до невеликого зниження величин напружень у всіх елементах моделі. Фіксатор за зразком «Міст» дозволяє значно знизити рівень напружень, як у самих пластинах, так і в елементах скелета за рахунок збільшення площі їхнього контакту.