Математический расчет и значение коэффициента восстановления формы грудной клетки при планировании торакопластики врожденной воронкообразной деформации грудной клетки

Abstract

Актуальность. Врожденная воронкообразная деформация грудной клетки характеризуется разным по глубине и ширине западением грудины и передних отделов ребер. Формообразование, его прогнозирование, расчет деформированного состояния грудной клетки и их изучение при планировании торакопластики по D. Nuss по поводу этой патологии является важной проблемой ортопедии и торакальной хирургии. Цель работы — расчет коэффициента восстановления формы грудной клетки путем соотношения глубины воронкообразной деформации и размера грудной клетки во фронтальной плоскости до и после математического моделирования торакопластики по D. Nuss. Материалы и методы. Для оценки перемещений ребер в зависимости от глубины деформации грудной клетки h были построены две модели. Первая модель представляет собой плоскую раму на опорах, элементы которой состоят из хрящевых частей ребер и грудины. Для данной модели определялась зависимость усилия F, которое необходимо для исправления глубины деформации грудной клетки. Вторая модель представляет собой изогнутый стержень, моделирующий ребро, к одному из концов которого приложена опорная нагрузка, вычисленная при анализе первой модели. Для данной модели определялось перемещение точки фиксации пластины под действием заданного усилия. Для получения более точных результатов были проведены исследования методом конечных элементов на модели грудной клетки. Результаты. Моделировалась коррекция глубины воронкообразной деформации без фиксации пластины к ребрам. Была проведена оценка перемещений участков ребер в месте фиксации пластины при разной глубине воронкообразной деформации грудной клетки: h = 2–5 см. Анализ результатов расчета показал, что после коррекции глубины деформации грудной клетки происходит уменьшение ее размера во фронтальной плоскости. Так, при максимальной глубине деформации h = 5 см отклонение участков ребер в месте фиксации пластины произошло на 2,4 см. Выводы. Установлена зависимость между глубиной воронкообразной деформации и размером грудной клетки во фронтальной плоскости при моделировании новообразованной формы грудной клетки при торакопластике по D. Nuss. Математически рассчитан коэффициент восстановления формы грудной клетки, который составляет 2 (2∆=h), где h — глубина воронкообразной деформации. Практическое значение коэффициента заключается в том, что при планировании торакопластики и придании формы пластине расстояние между ее латеральными концами, которые соответствуют форме грудной клетки и прилегают к ребрам, перед коррекцией воронкообразной деформации необходимо уменьшить на 1/2 h, где h — глубина воронкообразной деформации, для полноценного прилегания к ребрам в послеоперационном периоде.