Журнал «Травма» Том 23, №5, 2022

Актуальність. Основним та самим ефективним способом лікування нестабільності колінного суглоба при аплазії хрестоподібних зв’язок є позасуглобова реконструкція зв’язкового апарату колінного суглоба. Тому для вивчення ефективності даного методу лікування проводиться математичне моделювання. Мета: вивчити величини деформацій у зв’язковому апараті колінного суглоба при аплазії хрестоподібних зв’язок до та після реконструктивного втручання та порівняння отриманих результатів з нормою. Матеріали та методи. Розроблена базова скінченно-елементна модель нижньої кінцівки, яка була доповнена колатеральними та хрестоподібними зв’язками колінного суглоба. На основі базової моделі була розроблена модель з аплазією хрестоподібних зв’язок колінного суглоба та модель, яка відображає стан колінного суглоба після виконання реконструктивного оперативного втручання за методикою SUPERknee за D. Paley. Модель випробували під впливом вертикального навантаження в положенні згинання колінного суглоба під кутом 135°. Результати. При нормальній будові колінного суглоба максимальні відносні деформації величиною 4,0 % бере на себе задня хрестоподібна зв’язка. Відносні деформації передньої хрестоподібної зв’язки вдвічі менші і не перевищують показника 2,0 %. Також на рівні 2,0 % визначаються відносні деформації латеральної зв’язки, тоді як відносні деформації медіальної зв’язки сягають значення 3,0 %. Відсутність хрестоподібних зв’язок при їх аплазії збільшує навантаження на колатеральні зв’язки колінного суглоба, і, як наслідок, підвищується величина їх відносних деформацій. Так, відносні деформації медіальної зв’язки збільшуються до позначки 5,0 %, а латеральної зв’язки — до 3,0 %. Значно більша пружність і менша пластичність штучного матеріалу зв’язок після відновлення зв’язкового апарату за методикою SUPERknee за D. Paley обумовлюють і меншу їх деформацію. Найбільші відносні деформації лавсанової стрічки 2,0 % спостерігаються в передній частині та на латеральному боці суглоба. На медіальному боці відносні деформації стрічки визначаються на рівні 1,0 %. У задній частині, при обраному варіанті навантаження суглоба, деформації стрічки практично відсутні. Висновки. Аплазія хрестоподібних зв’язок призводить до підвищення величин відносних деформацій в елементах зв’язкового апарату колінного суглоба. Після відновлення зв’язкового апарату колінного суглоба за методикою SUPERknee за D. Paley величини відносних деформацій в елементах зв’язкового апарату колінного суглоба зменшуться нижче показників моделі в нормі, що обумовлено механічними властивостями штучного матеріалу, що замінює зв’язки. Низькій рівень відносних деформацій у стрічці є передумовою стабільності колінного суглоба.

Background. The main and most effective method of treating instability of the knee joint with aplasia of the cruciate ligament is extra-articular reconstruction of the ligamentous apparatus of the knee joint. Therefore, mathematical modeling is performed to evaluate the effectiveness of this treatment. Objective: to study the magnitude of deformations in the ligamentous apparatus of the knee joint with aplasia of the cruciate ligaments before and after reconstructive surgery and to compare the obtained results with the norm. Materials and methods. A basic finite element model of the lower limb was developed, which was supplemented with collateral and cruciate ligaments of the knee joint. Based on the basic model, a model with aplasia of the cruciate ligaments of the knee joint and a model reflecting the state of the knee joint after reconstructive surgery were developed using the SUPERknee method according to D. Paley. The model was tested under the influence of a vertical load when the knee joint is bending at an angle of 135°. Results. With a normal structure of the knee joint, the maximum relative deformations of 4.0 % will be experienced by the posterior cruciate ligament. The relative deformations of the anterior cruciate ligament are half as small and do not exceed 2.0 %. Also, the relative strains of the lateral ligament are determined at the level of 2.0 %, while the relative strains of the medial ligament reach 3.0 %. The absence of cruciate ligaments with their aplasia increases the load on the collateral ligaments of the knee joint and, as a result, increases the magnitude of their relative deformations. Thus, the relative deformations of the medial ligament increase up to 5.0 %, and of the lateral ligament — up to 3.0 %. Significantly greater elasticity and less plasticity of the artificial ligament material after restoration of the ligamentous apparatus using the SUPERknee method according to D. Paley causes less deformation. The largest relative deformations of mylar tape of 2.0 % are observed in the anterior part and on the lateral side of the joint. On the medial side, the relative deformations of the tape are determined at the level of 1.0 %. In the posterior part, there are practically no deformations of the tape joint with the selected load option. Conclusions. Aplasia of the cruciate ligaments leads to an increase in relative deformations in the elements of the ligamentous apparatus of the knee joint. After restoring the ligamentous apparatus of the knee joint using the SUPERknee method according to D. Paley, the values of the relative deformations in the elements of the ligamentous apparatus of the knee joint decrease below that of the normal model, which is due to the mechanical properties of the artificial material that replaces the ligaments. A low level of relative deformations in the tape is a prerequisite for the stability of the knee joint.

хрестоподібні зв’язки; аплазія; деформації

cruciate ligaments; aplasia; deformations