Біомеханічні аспекти навантаження кульшового суглоба в разі диспластичного коксартрозу

Abstract

Arthroplasty as a method for treatment of hip joint pathology is widely used in patients with dysplastic coxarthrosis. However, the complexity of the disease, a significant proportion of unsatisfactory outcome stipulated the formulation of biomechanical tasks aimed to improvement of the arthroplasty outcomes. Obviously, the degree of error in results of the solution of such problems determined by the level of compliance and adequacy of calculation model. Objective: To develop a model dysplastic coxarthrosis for further analysis of arthroplasties in terms of hip dysplasia. Results: It was showen that in pathogenesis and mechanogemesis of dysplastic defects and deformities of the acetabular component can be identified loads that affect outcomes of arthroplasty. An effect of these components determines the load changes in the shape of the acetabulum, and an outcome of this action appears in bone restructurization in the supraacetabular area. In terms of increasing of the range of muscle stresses in the area of the hip joint and limb shortening these processes deepen. Conclusion: Based on building of a pattern of forces’ distribution in dysplastic defect an orthopaedic surgeon gets an idea about possible implantation of hip component of the endoprosthesis. Wherein after the hip component implantation depending on its position and on stipulation of transmisson of loads directions of vectors of their influence may vary. This solves a long-term forecast of the construct functioning. Since the position of the hip component does not always coincide with variants of planned measures there is a necessity to build a computational model and to assess the impact of stress on the stability of fixation for each option of implant design.Эндопротезирование как метод лечения патологии тазобедренного сустава широко используют у больных диспластическим коксартрозом. Однако сложность патологии, значительный удельный вес неудовлетворительных результатов обусловили выполнение биомеханических исследований, направленных на улучшение результатов эндопротезирования. Очевидно, что степень ошибки результатов решения таких задач зависит от уровня соответствия и адекватности расчетной модели. Цель: создать модель диспластического коксартроза для дальнейшего анализа эндопротезирования в условиях дисплазии тазобедренного сустава. Результаты: показано, что в патогенезе и механогенезе развития диспластических дефектов и деформаций вертлужной впадины можно выделить составляющие нагрузки, которые влияют на результаты эндопротезирования. Действие этих составляющих нагрузки определяет изменения формы вертлужной впадины, а результат такого действия проявляется изменением структуры костной ткани надацетабулярного участка вертлужной впадины. В условиях увеличения диапазона изменения мышечных нагрузок в зоне тазобедренного сустава и укорочения конечности эти процессы усугубляются. Вывод: на основе построенной схемы распределения сил в условиях диспластического дефекта ортопед получает представление о возможных вариантах имплантации тазобедренного компонента эндопротеза. При этом после имплантации тазобедренного компонента в зависимости от его позиции условия передачи нагрузок, направления векторов их влияния могут существенно меняться. Это определяет долгосрочный прогноз функционирования конструкции. Поскольку позиция тазобедренного компонента не всегда совпадает с вариантами запланированного положения, то возникает необходимость построения расчетной модели и оценки воздействия нагрузки на стабильность фиксации для каждого варианта конструкции имплантата.Ендопротезування як метод лікування патології кульшового суглоба широко використовують у хворих на диспластичний коксартроз. Однак складність патології, значна питома вага незадовільних результатів обумовили виконання біомеханічних досліджень, спрямованих на покращення результатів ендопротезування. Очевидно, що ступінь помилки результатів рішення таких завдань обумовлений рівнем відповідності та адекватності розрахункової моделі.Мета:створити модель диспластичного коксартрозу для подальшого аналізу ендопротезування в умовах дисплазії кульшового суглоба. Результати: показано, що в патогенезі та механогенезі розвитку диспластичних дефектів та деформацій кульшової западини можна виділити складові навантаження, які впливають на результати ендопротезування. Дія цих складових навантаження визначає зміни форми кульшової западини, а результат такої дії проявляється зміною структури кісткової тканини надацетабулярної ділянки кульшової западини. В умовах збільшення діапазону зміни м’язових навантажень у зоні кульшового суглоба та укорочення кінцівки ці процеси поглиблюються. Висновок: на підставі побудованої схеми розподілу сил в умовах диспластичного дефекту ортопед одержує уяву про можливі варіанти імплантації кульшового компонента ендопротеза. При цьому після імплантації кульшового компонента залежно від його позиції умови передачі навантажень, направлення векторів їх впливу можуть суттєво змінюватися. Це вирішує довгостроковий прогноз функціонування конструкції. Оскільки позиція кульшового компонента не завжди співпадає з варіантами запланованого положення, то виникає необхідність побудови розрахункової моделі та оцінювання впливу навантаження на стабільність фіксації для кожного варіанту конструкції імплантата.