Журнал «Травма» Том 24, №2, 2023

Актуальність. Ділянка грудопоперекового переходу характеризується значним навантаженням, що пред’являє підвищені вимоги до стабілізації, яка повинна не тільки визначати надійну та жорстку фіксацію, але й забезпечувати максимально рівномірний розподіл навантаження на всі елементи як металоконструкції, так і кісткової тканини, з метою виключення неспроможності фіксації в довгостроковій перспективі. Мета: дослідити вплив довжини транспедикулярного гвинта та наявності поперечних стяжок на особливості розподілу навантаження при хірургічній резекції одного хребця зони грудопоперекового переходу під впливом осьового стискаючого навантаження. Матеріали та методи. Проаналізована математична скінченно-елементна модель ділянки грудопоперекового відділу хребта людини (Th9-L5), де хребець Тh12 був видалений та заміщений міжтіловою опорою із додатковою фіксацією транспедикулярною системою. Моделювали 4 варіанти транспедикулярної фіксації з використанням коротких та довгих гвинтів, а також з використанням двох поперечних стяжок та без них. Напружено-деформований стан моделей досліджували під впливом вертикального стискаючого розподіленого навантаження 350 Н. Результати. При використанні коротких гвинтів та за відсутності поперечних стяжок максимальні напруження в хребцях Тh10, Тh11, L1 та L2 становлять відповідно 7,2; 5,3; 4,2 та 14,3 МПа. При використанні довгих гвинтів без стяжок — 6,5; 4,6; 3,8 та 13,5 МПа відповідно. Модель із короткими гвинтами та стяжками демонструє 7,1; 4,4; 3,9 та 14,0 МПа, тоді як застосування довгих гвинтів зі стяжками — 6,3; 4,5; 3,5 та 13,2 МПа відповідно. Висновки. При стискаючому навантаженні використання довгих гвинтів дозволяє знизити рівень напружень у кісткових елементах моделей, використання поперечних стяжок надає більшої жорсткості задньому опорному комплексу транспедикулярної конструкції, що призводить до підвищення напружень на фіксуючих гвинтах, але дозволяє знизити рівень напружень у кістковій тканині.

Background. The area of the thoracolumbar junction is characterized by a significant load that dictates increased requirements to stabilization, which should not only provide a reliable and rigid fixation, but also ensure the maximum uniform distribution of the load on all elements of both the metal structure and the bone tissue to exclude the failure of fixation in the long run. Purpose of the study is to investigate the influence of the transpedicular screw length and the presence of crosslinks on the load distribution during surgical resection of one vertebra from the thoracolumbar junction under the influence of axial compressive load. Materials and methods. We analyzed mathematical finite-element model of the part of thoracolumbar spine (Th9-L5), where the Th12 vertebra was removed and replaced by an interbody implant with additional fixation by a transpedicular system. Four variants of transpedicular fixation were modeled using short and long screws, as well as with and without two crosslinks. The stress-strain state of the models was studied under the influence of a vertical compressive distributed load of 350 N. Results. When using short screws and in the absence of crosslinks, the maximum stresses in the Th10, Th11, L1, and L2 vertebrae are 7.2, 5.3, 4.2, and 14.3 MPa, respectively, when using long screws without crosslinks — 6.5, 4.6, 3.8 and 13.5 MPa. The model with short screws and crosslinks shows 7.1, 4.4, 3.9 and 14.0 MPa, while the application of long screws with crosslinks is 6.3, 4.5, 3.5 and 13.2 MPa, respectively. Conclusions. With a compressive load, the use of long screws allows to reduce the level of stress in the bone elements of the models, the use of crosslinks provides greater rigidity to the posterior support of the transpedicular structure, which leads to an increase in stress on the fixing screws but allows to reduce the level of stress in the bone tissue.

скінченно-елементна модель; грудопоперековий перехід; корпоректомія; транспедикулярна стабілізація; поперечна стяжка

finite element model; thoracolumbar junction; corpectomy; transpedicular fixation; crosslink