Paediatric Surgery (Ukraine).2023.3(80):40-49; doi: 10.15574/PS.2023.80.40
Пилипко В. Н.^1,3, Левицкий А. Ф.^1,3, Карпинский М. Ю.², Карпинская Е. Д.², Яресько А. В.^2
1Национальный медицинский университет имени А.А. Богомольца, г. Киев, Украина
²ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов имени профессора М.И. Ситенко НАМН Украины», г. Харьков
³Национальная детская специализированная больница «ОХМАТДЕТ», г. Киев, Украина

Для цитирования: Pylypko VM, Levytskyi AF, Karpinsky MYu, Karpinska OD, Yaresko OV. (2023). Comparative analysis of the stress-deformed state of the chest during the correction of the funnel-shaped deformity with the use of two plates: a comparison of the parallel and crossed methods of placing the fixators. Paediatric Surgery (Ukraine). 3(80): 40-49; doi: 10.15574/PS.2023.80.40.
Статья поступила в редакцию 23.06.2023 г., принята к печати 10.09.2023 г.

Миниинвазивная коррекция воронкообразной деформации грудной клетки по Nuss является эффективным и косметическим методом хирургического исправления данной деформации. Некоторые авторы предлагают использование двух пластин со скрещенным методом проведения при коррекции.
Цель — изучить изменения в напряженно-деформированном состоянии модели грудной клетки в сравнении параллельного и скрещенного расположения фиксаторов при миниинвазивной коррекции воронкообразной деформации грудной клетки по Nuss.
Материалы и методы. Моделировали две схемы коррекции воронкообразной деформации грудины: с параллельным расположением пластин (параллельный метод), с крестообразным расположением пластин (скрещенный метод). Модели нагружали распределенной силой 100 Н, приложенной к грудине. Изучали величины напряжений в костных элементах, относительные деформации реберного хряща как самого мягкого и, как следствие, наиболее благоприятного к деформации элемента моделей. Также изучали величины максимальных перемещений грудины и корректирующих пластин как показатель сохранения достигнутой коррекции.
Результаты. Скрещенный метод расположения корректирующих пластин обеспечивает несколько более низкий уровень напряжений практически во всех костных элементах. Исключением можно считать седьмые ребра, где напряжения достигают отметки 9,0 МПа и приближаются к нижнему пределу показателей прочности ребер. С точки зрения сохранения коррекции деформации небольшое преимущество в 1,0 мм имеет скрещенный метод расположения корректирующих пластин. Но параллельная схема обеспечивает меньшую относительную деформацию реберных хрящей. Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод о том, что ни одна из исследованных схем не имеет однозначного преимущества над другой по критериям механических показателей. Поэтому при выборе той или иной схемы коррекции воронкообразной деформации грудины следует учитывать дополнительную информацию (форму деформации грудины и ребер, удобство проведения пластин, возраст пациента и т.д.).
Выводы. Ни одна из исследованных схем не имеет однозначного преимущества над другой по критериям механических показателей. С точки зрения сохранения коррекции деформации небольшое преимущество в 1,0 мм имеет скрещенный метод расположения корректирующих пластин. Параллельная схема обеспечивает меньшую относительную деформацию реберных хрящей. По критерию распределения напряжений в костных элементах модели скрещенный метод расположения корректирующих пластин обеспечивает несколько более низкий их уровень практически во всех костных элементах, но максимальное значение напряжений 9,0 МПа на седьмом ребре при крестообразном расположении корректирующих пластин приближается к нижней границе показателя предела прочности. что в некоторых случаях может стать причиной его перелома. При выборе той или иной схемы коррекции воронкообразной деформации грудной клетки необходимо учитывать дополнительную информацию.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Ключевые слова: грудина, деформация, коррекция, моделирование.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алямовский АА. (2004). SolidWorks/COSMOSWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов. Москва: ДМК Пресс: 432.

2. Awrejcewicz J, Luczak B. (2006). Dynamics of human thorax with Lorenz pectus bar. Proceeding XXII symposium «Vibrations in physical systems». PoznanBеdlewo.

3. Ben XS, Deng C, Tian D, Tang JM, Xie L, Ye X et al. (2020). Multiple-bar Nuss operation: an individualized treatment scheme for patients with significantly asymmetric pectus excavatum. Journal of Thoracic Disease. 12 (3): 949. https://doi.org/10.21037/jtd.2019.12.43; PMid:32274163 PMCid:PMC7139081

4. Березовский ВА, Колотилов НН. (1990). Биофизические характеристики тканей человека. Справочник. Киев: Наукова думка: 224.

5. Darlong LM. (2020). Single-centre Indian case series using X or cross bar for Nuss procedure in pectus excavatum. Indian Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 36 (6): 643-648. https://doi.org/10.1007/s12055-020-01007-x; PMid:33100627 PMCid:PMC7573086

6. Dworzak J, Lamecker H, von Berg J et al. (2010). 3D reconstruction of the human rib cage from 2D projection images using a statistical shape model. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. 5 (2): 111-124. https://doi.org/10.1007/s11548-009-0390-2; PMid:20033504

7. Haecker FM, Krebs TF, Kleitsch KU. (2023). To Cross or Not to Cross: The Cross-Bar Technique to Correct Pectus Excavatum With "Costal Flaring". Annals of Thoracic Surgery Short Reports. 1 (1): 107-110. https://doi.org/10.1016/j.atssr.2022.10.019

8. Головаха МЛ, Тяжелов АА, Летучая НП, Суббота ИА, Карпинский МЮ. (2018). Биомеханические аспекты экспериментального исследования функционального лечения S-образной сколиотической деформации позвоночника. Травма. 19 (1): 58-68. https://doi.org/10.22141/1608-1706.1.19.2018.126661.

9. Головаха MЛ, Тяжелов АA, Летучая НП, Суббота ИA, Карпинский MЮ. (2019). Биомеханические аспекты экспериментального исследования функционального лечения С-образной сколиотической деформации позвоночника. Травма. 20 (3): 32-41. https://doi.org/10.22141/1608-1706.3.20.2019.172091.

10. Hyun K, Park HJ. (2023, Aug). The cross-bar technique for pectus excavatum repair: a key element for remodeling of the entire chest wall. European Journal of Pediatric Surgery. 33 (4): 310-318. https://doi.org/10.1055/a-1897-7202; PMid:35820596

11. Jaroszewski DE, Velazco CS. (2018). Minimally invasive pectus excavatum repair (MIRPE). Operative Techniques in Thoracic and Cardiovascular Surgery. 23 (4): 198-215. https://doi.org/10.1053/j.optechstcvs.2019.05.003

12. Кнетс ИВ, Пфафрод ГО, Саулгозис ЮЖ. (1980). Деформирование и разрушение твердых биологических тканей. Рига: Зинатне: 320.

13. Li Z, Kindig MW, Subit D, Kent RW. (2010). Influence of mesh density, cortical thickness and material properties on human rib fracture prediction. Medical Engineering & Physics. 32 (9): 998-1008. https://doi.org/10.1016/j.medengphy.2010.06.015; PMid:20674456

14. Mohr M, Abrams E, Engel C et al. (2007). Geometry of human ribs pertinent to orthopedic chest-wall reconstruction. Journal of Biomechanics. 40: 1310-1317. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2006.05.017; PMid:16831441

15. Moon DH, Park CH, Moon MH, Park HJ, Lee S. (2020, Sep 17). The effectiveness of double-bar correction for pectus excavatum: A comparison between the parallel bar and cross-bar techniques. Plos one. 15 (9): e0238539. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0238539; PMid:32941460 PMCid:PMC7498055

16. Park HJ, Kim KS, Moon YK, Lee S. (2015). The bridge technique for pectus bar fixation: a method to make the bar un-rotatable. Journal of pediatric surgery. 50 (8): 1320-1322. https://doi.org/10.1016/j.jpedsurg.2014.12.001; PMid:25783318

17. Пилипко ВМ, Левицький АФ, Карпінський МЮ, Карпінська ОД. (2023). Експериментальні дослідження величини прогину пластини для корекції лійкоподібної деформації грудної клітки під впливом згинаючого навантаження. Хірургія дитячого віку (Україна). 1 (78): 35-41. https://doi.org/10.15574/PS.2023.78.35.

18. Радченко ВО, Попсуйшапка КО, Яресько ОВ. (2017). Дослідження напружено-деформованого стану моделі хребта за різноманітних методик хірургічного лікування вибухових переломів грудопоперекового відділу (частина перша). Ортопедия, травматология и протезирование. 1: 27-33. https://doi.org/10.15574/PS.2023.78.35.

19. Schwend RM, Schmidt JA, Reigrut JL et al. (2015). Patterns of rib growth in the human child. Spine Deformity. 3 (4): 297-302. https://doi.org/10.1016/j.jspd.2015.01.007; PMid:27927473

20. Yoganandan N, Kumaresan SC, Voo L et al. (1996). Finite element modeling of C4-C6 cervical spine unit. Medical engineering & physics. 18 (7): 569-574. https://doi.org/10.1016/1350-4533(96)00013-6; PMid:8892241

21. Zienkiewicz OC, Taylor RL. (2005). The finite element method for solid and structural mechanics. 6th edition. Butterworth-Heinemann: 736.