Paediatric Surgery (Ukraine).2023.3(80):40-49; doi: 10.15574/PS.2023.80.40
Пилипко В. М.^1,3, Левицький А. Ф.^1,3, Карпінський М. Ю.², Карпінська О. Д.², Яресько О. В.^2
1Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ, Україна
²ДУ «Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків
³Національна дитяча спеціалізована лікарня «ОХМАТДИТ», м. Київ, Україна

Для цитування: Пилипко ВМ, Левицький АФ, Карпінський МЮ, Карпінська ОД, Яресько ОВ. (2023). Порівняльний аналіз напружено-деформованого стану грудної клітки при корекції лійкоподібної деформації із застосуванням двох пластин: порівняння паралельного та схрещеного методів встановлення фіксаторів. Хірургія дитячого віку (Україна). 3(80): 40-49; doi: 10.15574/PS.2023.80.40.
Стаття надійшла до редакції 23.06.2023 р., прийнята до друку 10.09.2023 р.

Мініінвазивна корекція лійкоподібної деформації грудної клітки за Nuss є ефективним та косметичним методом хірургічного виправлення цієї деформації. Деякими авторами запропоновано використання двох пластин зі схрещеним методом проведення під час корекції.
Мета – вивчити зміни в напружено-деформованому стані моделі грудної клітки в порівнянні паралельного і схрещеного розташування фіксаторів при мініінвазивній корекції лійкоподібної деформації грудної клітки за Nuss.
Матеріали та методи. Моделювали дві схеми корекції лійкоподібної деформації грудної клітки: з паралельним розташуванням пластин (паралельний метод), із хрестоподібним розташуванням пластин (схрещений метод). Моделі навантажували розподіленою силою 100 Н, прикладеною до грудини. Вивчали величини напружень у кісткових елементах, відносні деформації реберного хряща як найбільш м’якого і, як наслідок, найбільш сприятливого до деформації елемента моделей. Також вивчали величини максимальних переміщень грудини та коригуючих пластин як показник збереження досягнутої корекції.
Результати. Схрещений метод розташування коригуючих пластин забезпечує трохи нижчий рівень напружень практично у всіх кісткових елементах. Винятком можна вважати сьомі ребра, у яких напруження в даному випадку сягають позначки 9,0 МПа, що  наближається до нижньої межі показників міцності ребер. З точки зору збереження корекції деформації незначну перевагу в 1,0 мм має схрещений метод розташування коригуючих пластин. Але паралельна схема забезпечує меншу відносну деформацію реберних хрящів. Враховуючи вищевикладене, можна зробити висновок, що жодна з досліджених схем не має однозначної переваги над іншою за критеріями механічних показників. Тому, обираючи ту або іншу схему корекції лійкоподібної деформації грудної клітки, треба враховувати додаткову інформацію (форму деформації грудини та ребер, зручність проведення пластин, вік пацієнта тощо).
Висновки. Жодна з досліджених схем не має однозначної переваги над іншою за критеріями механічних показників. З точки зору збереження корекції деформації незначну перевагу в 1,0 мм має схрещений метод розташування коригуючих пластин. Паралельна схема забезпечує меншу відносну деформацію реберних хрящів. За критерієм розподілу напружень у кісткових елементах моделі схрещений метод розташування коригуючих пластин забезпечує трохи нижчий їхній рівень практично у всіх кісткових елементах, але максимальне значення напружень 9,0 МПа на сьомому ребрі за хрестоподібного розташування коригуючих пластин наближається до нижньої межі показника міцності ребер, що в деяких випадках може спричинити його перелом. Обираючи ту або іншу схему корекції лійкоподібної деформації грудної клітки, слід враховувати додаткову інформацію.
Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів.
Ключові слова: грудина, деформація, корекція, моделювання.

ЛІТЕРАТУРА

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.