Біомеханічне обґрунтування вибору ацетабулярного компонента в разі ендопротезування хворих із диспластичним коксартрозом

Abstract

Loss of anatomical shape of acetabulum under the dysplastic hip arthrosis, presence of defects and segmental bone deficiency in this area cause problems when choosing acetabular cup de­sign. Objective: a comparative biomechanical evaluation of sta­bility of pressing cup fixation and screw in terms of acetabulum segmental defect in patients with dysplastic coxarthrosis for ar­throplasty. Methods: we developed a simplified geometric hexa­decimal hip model with defects of segmental ter circuit 30°, 60°, 90° and 120°; and finite-element model of «bone – cup – insert – head implant» and estimated stress-strain distribution under axial load of 1000 N. Results: in the case of pressing cups and screw fixation, provided segmental defect up to 30°, the maxi­mum stress in the bone bed is close to that of a healthy joint. This provides a higher quality cup screws initial stability. Given seg­mental defects of acetabulum 60°, 120° and 90° to reduce stress-strain distribution in bones must perform free plastic and bone screws to apply the cup. Use of pressing cups, with segmental defects over 60° is problematic. Conclusions: both types of fix­ing cup endoprosthesis provide stress-strain distribution simi­lar to that of a healthy joint. The presence of segmental defect up to 30° did not significantly affect the stiffness and strength of the pelvic bone when using screws cup. Given the short-cir­cuit defect 30° to 60° there is the threat of cracking. If the size of the defect exceeds 60°, significantly increases the risk of de­struction circuit. Cup, pressed as compared to screws, moving under a static load of 1000 H.Потеря анатомической формы вертлужной впадины (ВВ) в условиях диспластического коксартроза, наличие сегментарных дефектов и дефицит костной ткани в этой области обусловливают проблемы при выборе конструкции ацетабулярного компонента эндопротеза. Цель: провести сравнительную биомеханическую оценку стабильности фиксации запрессовываемой и ввинчиваемой чашек в условиях сегментарного дефекта ВВ при эндопротезировании больных с диспластическим коксартрозом. Методы: разработана упрощенная геометрическая модель тазобедренного сустава с сегментарными дефектами ВВ 30º, 60º, 90º и 120º; а также конечно-элементные модели системы «костная ткань – чашка – вкладыш – головка эндопротеза» и оценено напряженно-деформированное состояние (НДС) в условиях осевой нагрузки в 1000 Н.Результаты в случае установки запрессовываемой и ввинчиваемой чашек в условиях сегментарного дефекта ВВ менее 30° максимальное напряжение костной ткани ложа приближается к показателям здорового сустава. При этом ввинчиваемая чашка обеспечивает качественную первичную стабильность. В случае сегментарных дефектов ВВ 60°, 90º и 120° для снижения уровня НДС кости необходимо выполнить свободную костную пластику и применить ввинчиваемые чашки. Использование запрессовываемых чашек при сегментарных дефектах более 60º проблематично. Выводы: оба типа фиксации чашек эндопротезов обеспечивают НДС костной ткани, близкий к показателям в здоровом суставе. Наличие сегментарного дефекта размером до 30° значительно не влияет на жесткость и прочность тазовой кости при использовании ввинчиваемой чашки. В условиях дефектов ВВ от 30° до 60° появляется угроза возникновения трещин. Если размер дефекта превышает 60°, значительно увеличивается риск деструкции ВВ. Запрессовываемая чашка, по сравнению с ввинчиваемой, более подвижна под действием статичной нагрузки в 1000 Н.Втрата анатомічної форми кульшової западини (КЗ) за умов диспластичного коксартрозу, наявність сегментарних дефектів і дефіцит кісткової тканини в цій ділянці зумовлюють проблеми під час вибору конструкції ацетабулярного компонента ендопротеза. Мета: провести порівняльне біомеханічне оцінювання стабільності фіксації чашок, які запресовують і загвинчують, в умовах сегментарного дефекту КЗ у хворих на диспластичний коксартроз у разі ендопротезування. Методи: розроблено спрощену геометричну модель кульшового суглоба з сегментарними дефектами КЗ 30º, 60º, 90º та 120º; а також кінцево-елементні моделі системи «кісткова тканина – чашка – вкладиш – головка ендопротеза» та оцінено напружено-деформований стан (НДС) за умов осьового навантаження в 1000 Н. Результати: у разі встановлення чашок, які запресовуються та загвинчуються, за умов сегментарного дефекту КЗ менше ніж 30° максимальне напруження кісткової тканини ложа наближається до показників здорового суглоба. При цьому загвинчувана чашка забезпечує якіснішу первинну стабільність. За умов сегментарних дефектів КЗ 60°, 90º та 120° для зниження рівня НДС кістки необхідно виконати вільну кісткову пластику і застосувати загвинчувані чашки. Використання чашок, що запресовуються, за умов сегментарних дефектів понад 60º проблематично. Висновки: обидва типи фіксації чашок ендопротезів забезпечують НДС кісткової тканини, близький до показників у здоровому суглобі. Наявність сегментарного дефекту розміром до 30° значно не впливає на жорсткість і міцність тазової кістки в разі використання загвинчуваної чашки. За умов дефектів КЗ від 30° до 60° з’являється загроза виникнення тріщин. Якщо розмір дефекту перевищує 60°, значно збільшується ризик деструкції КЗ. Чашка, що запресовується, порівняно із загвинчуваною, більш рухома під дією статичного навантаження в 1000 Н.