Сравнительный анализ изменений напряженно-деформированного состояния на хряще головки плечевой кости в условиях разных типов повреждения суставной губы лопатки

Abstract

Актуальность. Повреждение суставной губы лопатки является довольно распространенной проблемой плечевого сустава. Локализация в области задней порции суставной губы в зависимости от типа ее повреждения значительно увеличивает нагрузку на суставной хрящ, что приводит к развитию и прогрессированию дегенеративных изменений в плечевом суставе, ускорению развития артроза и реализации задней нестабильности плеча. Такая ситуация нацеливает хирурга на определение тактики оперативного вмешательства, направленной на разгрузку поврежденного участка и устранение биомеханического дисбаланса. Цель. Изучение клинически значимых повреждений суставной губы лопатки в за- висимости от типа ее повреждения на основе биомеханического анализа изменений напряженно-деформированного состояния (НДС) хряща головки плечевой кости и обоснование тактики лечения этих повреждений. Материалы и методы. Расчеты НДС элементов плечевого сустава проведены методом конечных элементов. На основе СКТ-сканов интактного плечевого сустава с помощью программного пакета Mimics воссоздана пространственная геометрия плечевого сустава. Средствами Solid Works созданы имитационные компьютерные 3D-модели интактного плечевого сустава и сустава с тремя типами повреждений суставной губы. Показатели НДС регистрировали на структурах плечевого сустава при различных значениях угла отведения и ротации плечевой кости (нейтральное, отведение верхней конечности на 0–20–40–60°, внутренняя ротация 0–20–40° и комбинация этих движений). Критериями оценки НДС были контактные напряжения по Мизису и максимальные деформации. Результаты. Все типы повреждений суставной губы, при различных положениях конечности в плечевом суставе, приводят к значительному увеличению показателей напряжений и деформаций в контактной зоне. В нейтральном положении конечности повреждение суставной губы I типа вызывает увеличение напряжений на головке на 20 %, II типа — на 260 %, III типа — на 50 % по сравнению с интактной моделью. В положении отведения конечности до угла 60° и внутренней ротации 40° повреждение суставной губы I типа вызывает увеличение напряжений на головке на 23 %, II типа — на 43 %, III типа— на 7 % по сравнению с интактной моделью. Максимальные значения НДС на элементах плечевого сустава (суставная губа, головка плечевой кости) наблюдаются в положении отведения конечности 60° и внутренней ротации 40°. В условиях повреждения суставной губы II типа отмечается экстремальный рост показателей напряжений во всех положениях в плечевом суставе, как на самой суставной губе (в 30 раз), так и на головке плечевой кости (в 2,7 раза). Наимень-ший рост НДС на элементах плечевого сустава наблюдается в условиях повреждения суставной губы III типа. Выводы. Выявлено, что наибольший дисбаланс стабилизирующих структур плечевого сустава возникает при отслойке суставной губы и становится критическим при его комбинации с разрывом, тогда как сам по себе изолированный разрыв не приводит к критическим изменениям значений напряжений и деформаций на структурах плечевого сустава. Целесообразно проводить фиксацию отслоившегося участка суставной губы при выявлении этой патологии во время артроскопического вмешательства, что позволит сбалансировать показатели напряжений и деформаций на структурах плечевого сустава при осуществлении наиболее типичных движений. Эта процедура позволит избежать раннего развития артроза и задней нестабильности плечевого сустава.