Біомеханічне визначення стабільності ліктьового суглоба при переломах головки променевої кістки, комбінованих із пошкодженням колатеральних зв’язок

Abstract

Актуальність. Переломи головки променевої кістки є частими пошкодженнями, при яких широко застосовується видалення зламаної головки [3]. При цьому лікарі, вважаючи це втручанням, що не має серйозних негативних наслідків, не враховують значне порушення стабільності суглоба внаслідок такої операції. У випадках пошкодження типу «нещаслива тріада» або в комбінації з пошкодженням колатеральних зв’язок вилучення головки променевої кістки призводить не тільки до додаткової втрати анатомічних співвідношень, а й до втрати надії на повернення функції ліктьового суглоба (ЛС). Мета роботи: вивчити фактори забезпечення стабільності в ліктьовому суглобі в положенні розгинання 175° в умовах дефекту головки променевої кістки 5–10–15 мм, комбінованого з пошкодженням колатеральних зв’язок ліктьового суглоба, при навантаженні 5 кг. Матеріали та методи. Розрахунки напружено-деформованого стану елементів ліктьового суглоба методом скінченних елементів на базі комп’ютерної 3D-моделі Zygote Media Group, Inc. інтактного ліктьового суглоба та суглоба з дефектом головки променевої кістки 5–10–15 мм, комбінованим із пошкодженням колатеральних зв’язок ліктьового суглоба, в положенні розгинання 175°. Критеріями оцінки напружено-деформованого стану були напруження за Мізисом, контактні напруження, максимальні деформації та переміщення. Результати. У положенні розгинання 175° ізольоване пошко­дження lig. collateralе radiale викликає значне зростання показників загальних переміщень моделі (Total Deformation) на 81,5 % (Δ = 44,24 мм) та переміщень проксимального відділу (головки) променевої кістки на 53,2 % (Δ = 5,70 мм), які опосередковано є критерієм стабільності моделі ЛС. Зростання показників загальних переміщень одночасно супроводжується зростанням показників напружень на ліктьовій кістці в 4,6 раза (σmax = 29,78 MPa), променевій кістці — в 4,8 раза (σmax = 34,31 MPa) та ділянках кріплення пошкодженої lig. collateralе radiale до променевої кістки — у 5,3 раза (σmax = 38,7 MPa). Пошкодження lig. collateralе radiale, комбіноване з дефектом головки променевої кістки 15 мм, викликає зростання показників загальних переміщень моделі (Total Deformation) у 2 рази (Δ = 53,01 мм) та зростання показників переміщень проксимального відділу променевої кістки — у 2,5 раза (Δ = 9,3 мм). Зростання показників переміщень одночасно супроводжується значним зростанням показників напружень на ліктьовій кістці у 6 разів (σmax = 39,82 MPa), променевій кістці — у 5 разів (σmax = 40,02 MPa) та на ділянках кріплення lig. collateralе ulnare аnterior intermediate і lig. collaterale radiale до кістки — у 7 разів (σmax = 52,4 MPa).Ізольоване пошкодження lig. collateralе ulnare викликає значне зростання показників загальних переміщень моделі (Total Deformation) на 64,1 % (Δ = 39,99 мм) та переміщень проксимального відділу (головки) променевої кістки на 44,6 % (Δ = 5,38 мм). При цьому відбувається зростання показників напружень на ліктьовій кістці у 3 рази (σmax = 19,27 MPa), променевій кістці — у 3,8 раза (σmax = 27,08 MPa), плечовій кістці — у 2,8 раза (σmax = = 18,53 MPa) та ділянках кріплення пошкодженої lig. collateralе ulnare аnterior intermediate до медіального виростка плечової кістки — у 6,7 раза (σmax =7,94 MPa) та ділянках кріплення lig. collateralе radiale до променевої кістки — у 3,9 раза (σmax = 28,47 MPa). Пошкодження lig. collateralе ulnare, комбіноване з дефектом головки променевої кістки 15 мм, викликає зростання показників загальних переміщень моделі (Total Deformation) в 1,2 раза (Δ = 49,43 мм). При цьому показники загальних переміщень проксимального відділу променевої кістки (головки) зменшились на 4 % (Δ = 5,14 мм). Дефект головки 15 мм викликає додаткові переміщення проксимального відділу променевої кістки за віссю Х (Directional Deformation) до Δ = 13,3 мм. Зростання показників переміщень одночасно супроводжується зростанням показників напружень на ліктьовій кістці на 27 % (σmax = 19,27 MPa), променевій кістці — на 36 % (σmax = 27,08 MPa) та на ділянках кріплення lig. collateralе ulnare anterior intermediate і lig. collaterale radiale до кістки — в 1,8 раза (σmax = 28,47 MPa). Висновки. За даними дослідження, пошкодження lig. collateralе radiale та lig. collateralе ulnare викликає збільшення показників загальних переміщень (Total Deformation) усієї моделі та загальних переміщень проксимального відділу променевої кістки (головки) за рахунок девіації дистального відділу передпліччя (променевої кістки), які відображають виникнення нестабільності ЛС у положенні розгинання 175°. Із збільшенням величини дефекту головки променевої кістки на фоні пошкодження колатеральних зв’язок ЛС відбувається пропорційне порушення стабільності ЛС. Асиметричність навантаження на суглобові поверхні призводить до зростання напружень на контактних поверхнях ліктьової та плечової кісток, у відповідних ділянках суглобового хряща ліктьової та плечової кісток, на залишках пошкоджених зв’язок та у місцях їх кріплення до ліктьової та променевої кісток. Пошкодження lig. collateralе ulnare призводить до більш значного порушення стабільності ЛС, ніж при пошкодженні lig. collateralе radiale, за рахунок суми загальних переміщень (Total Deformation) дистального відділу передпліччя (девіації) та осьових переміщень проксимального відділу променевої кістки (Directional Deformations) в ділянці дефекту головки, з її наближенням до суглобової поверхні надвиростка плечової кістки. Значний ріст показників напружено-деформованого стану в місцях кріплення колатеральних зв’язок ЛС до кістки, у тому числі й на пошкоджених, відбувається за рахунок перерозподілу навантаження на зв’язковий апарат в умовах нестабільності ЛС та може викликати їх пошкодження.