inovmedИнновационная медицина КубаниInnovative Medicine of Kuban2541-9897Scientific Research Institute – Ochapovsky Regional Clinical Hospital No. 110.35401/2500-0268-2021-22-2-21-28inovmed-416Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESРотационная стабильность металлофиксации переходного грудопоясничного отдела позвоночникаRotational stability of thoracolumbar junction fixation systemshttps://orcid.org/0000-0001-7976-860XАфауновА. А.AfaunovA. A.

Афаунов Аскер Алиевич, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой ортопедии, травматологии и военно-полевой хирургии

350063, Краснодар, ул. М. Седина, 4

Asker A. Afaunov, Dr. of Sci. (Med.), Head of the Department of Orthopedics, Traumatology and Military Field Surgery

4, M. Sedina str., Krasnodar, 350063

afaunovkr@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4496-2709ТахмазянК. К.TakhmazyanK. K.

Тахмазян Карапет Карапетович, врач-нейрохирург, нейрохирургическое отделение № 3

Краснодар

Karapet K. Takhmazyan, Neurosurgeon, Neurosurgery Department no. 3

Krasnodar

https://orcid.org/0000-0002-9061-6014МухановМ. Л.MukhanovM. L.

Муханов Михаил Львович, ассистент кафедры ортопедии, травматологии и военно-полевой хирургии

Краснодар

Mikhail L. Mukhanov, Assistant Professor, Department of Orthopedics, Traumatology and Military Field Surgery

Krasnodar

https://orcid.org/0000-0003-3549-0794БасанкинИ. В.BasankinI. V.

Басанкин Игорь Вадимович, доктор медицинских наук, заведующий нейрохирургическим отделением № 3

Краснодар

Igor V. Basankin, Dr. of Sci. (Med.), Head of the Neurosurgery Department no. 3

Krasnodar

 

https://orcid.org/0000-0002-4647-0732АгеевМ. Ю.AgeyevM. Yu.

Агеев Михаил Юрьевич, врач-нейрохирург, отделение нейрохирургии № 3

Краснодар

Mikhail Yu. Ageyev, Traumatologist, Neurosurgery Department no. 3

Krasnodar

Кубанский государственный медицинский университетРоссияKuban State Medical UniversityRussian FederationНаучно-исследовательский институт – Краевая клиническая больница № 1 им. проф. С.В. ОчаповскогоРоссияResearch Institute – Ochapovsky Regional Hospital no. 1Russian Federation202130062021022128Copyright © Афаунов А.А., Тахмазян К.К., Муханов М.Л., Басанкин И.В., Агеев М.Ю., 20212021Афаунов А.А., Тахмазян К.К., Муханов М.Л., Басанкин И.В., Агеев М.Ю.Afaunov A.A., Takhmazyan K.K., Mukhanov M.L., Basankin I.V., Ageyev M.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.innovmedkub.ru/jour/article/view/416

Цель Сравнить в эксперименте ротационную стабильность бисегментарной фиксации позвоночника на уровне Th12-L2 системой вентральной стабилизации и транспедикулярной системой.

Материал и методы Изучена общая прочность, жесткость и предел упругости системы «травмированные позвоночно-двигательные сегменты Th12-L2 (ПДС) – бисегментарная вентральная стабилизация» к ротационным нагрузкам. Полученные данные сопоставлены с аналогичными показателями системы «травмированные ПДС – бисегментарный 4-винтовой транспедикулярный металлофиксатор» и неповрежденных ПДС.

Результаты По отношению к ротационным нагрузкам предел упругости травмированных ПДС с вентральной стабилизацией составляет 45,5%, а у транспедикулярной фиксации (ТПФ) – 41,7% от предела упругости интактных ПДС. Общая прочность Th12-L2 при вентральной стабилизации – 66,4%, у ТПФ – 80% от прочности интактных ПДС. Жесткость травмированных ПДС при вентральной стабилизации составляет 60,2%, а у ТПФ этот показатель равен 93,9% от жесткости интактных ПДС.

 Заключение Основные механические параметры вентральной стабилизации Th12-L1-L2 не имеют существенных отличий от соответствующих параметров бисегментарной ТПФ. При лечении повреждений нижнегрудного и поясничного отделов позвоночника с применением вентральной стабилизации или ТПФ для исключения вторичных смещений после операции амплитуду ротационных движений позвоночника нужно ограничить до 50% от физиологических пределов.

Objective To compare the rotational stability of fusion constructs using bisegmental fixation of Th12-L2 vertebrae with anterior stabilization or pedicle screw fixation.

Material and Methods The strength, rigidity and limit of elasticity in the “injured vertebral motion segments (VMS) – bisegmental anterior stabilization” system under dislocating rotational loads were estimated. The data obtained were compared with the similar characteristics of the “injured VMS – bisegmental 4-screw transpedicular metal construction” system and intact spine segments.

Results Under rotational loads the limits of elasticity of injured spine segments of Th12-L2 with anterior stabilization and transpedicular screw fixation (TSF) is 45.5 and 41.7%, respectively, and the general strength is 66.4% and 80%, respectively, as compared with those intact VMS. Rigidity parameters of anterior-stabilized and pedicle screw fixated VMS with unstable damage of L1 are 60.2 and 93.9%, accordingly, in comparison with those intact VMS.

Conclusion No significant differences were observed between bisegmental anterior stabilization and bisegmental pedicle screw fixation of thoracolumbar junction in terms of the key mechanical properties. When treating patients with unstable thoracolumbar spine injuries using bisegmental anterior stabilization or transpedicular fixation with 4-screw spinal system possible rotation motion amplitude of operated segments must not exceed 50% of maximum physiological limits.

позвоночникстабильностьэкспериментвентральная стабилизациятранспедикулярная фиксацияspinestabilityexperimentanterior stabilizationpedicle screw fixationReferencesМюллер М.Е., Алльговер М., Шнайдер Р., Виллинеггер Х. Руководство по внутреннему остеосинтезу. Пер. А.В. Королев. М.: Ad Marginem; 1996.Muller ME, Allgover M, Schneider R, Willinegger H, Korolev AV (trans.). The Manual for Internal Synthesis. Moscow: Ad Marginem; 1996. (In Russ.)Образцов И.Ф., Адамович И.С., Барер А.С. и др. Проблемы прочности в биомеханике. М.: Высшая школа; 1988.Obraztsov IV, Adamovich IS, Barer AS, et al. Strength Issues in Biomechanics. Moscow: Vysshaya shkola; 1988. (In Russ.)Барабаш А.П., Соломин Л.Н. Комбинированный напряженный остеосинтез. Благовещенск: РИО; 1992.Barabash AP, Solomin LN. Combined Tension-band Osteosynthesis. Blagoveshchensk: RIO; 1992. (In Russ.)Афаунов А.А., Усиков В.Д., Афаунов А.И., Мишагин А.В., Тахмазян К.К. Изучение локальной прочности костной ткани тел позвонков в эксперименте. Кубанский научный медицинский вестник. 2007;4–5:30–33.Afaunov AA, UsikovVD, Afaunov AI, Mishagin AV, Takmagian KK. The experimental study of the limit of elasticity of bone substance in the central vertebra sites. Kuban Scientific Medical Bulletin. 2007;4–5:30–33. (In Russ.)White A, Panjabi M. Clinical Biomechanics of the Spine. Lippincott Williams & Wilkins; 1990: 534.White A, Panjabi M. Clinical Biomechanics of the Spine. Lippincott Williams & Wilkins; 1990: 534.Афаунов А.А. Транспедикулярный остеосинтез при повреждениях грудного и поясничного отделов позвоночника: экспериментально-клиническое исследование. Автореф. дис. …д-ра мед. наук. СПб.; 2006.Afaunov AA. Transpedicular Spinal Fusion for ThoracoLumbar Injuries: Experimental and Clinical Research. Dr. of Sci. (Med.) thesis abstract. St. Petersburg; 2006. (In Russ.)Афаунов А.А., Усиков В.Д., Афаунов А.И. и др. Изучение сравнительных показателей ротационной стабильности транспедикулярного остеосинтеза позвоночника в эксперименте. Хирургия позвоночника. 2005;3:25–32.Afaunov AA, Usikov VD, Afaunov AI, et al. Comparative study of rotational stability parameters of transpedicular spinal fusion in experiment. Hirurgiâ pozvonočnika = Spine Surgery. 2005;3:25–32. (In Russ.)Сикилинда В.Д., Акопов В.И., Хлопонин П.А. и др. Подготовка тканей экспериментальных животных и человека для биомеханических и морфологических исследований. [методические рекомендации]. Ростов н/Д.; СПб.; 2002.Sikilinda VS, Akopov VI, Khloponin PA, et al. Experimental Animal and Human Tissue Preparation for Biomechanical and Morphological Studies. [best practices]. Rostov on Don; St. Petersburg; 2002. (In Russ.)Колесов С.В., Гаврюшенко Н.С., Кудряков С.А., Шавырин И.А. Экспериментальное исследование возможностей вентральной коррекции и фиксации при деформациях позвоночника. Хирургия позвоночника. 2011;11(3):82–8.Kolesov SV, Gavryushenko NS, Kudryakov SA, Shavyrin IA. Experimental study of anterior correction and fixation techniques for spinal deformities. Hirurgiâ pozvonočnika = Spine Surgery. 2011;11(3):82–8. (In Russ.)Friis EA, Amold PM, Goel VK. Mechanical testing of cervical, thoracolumbar, and lumbar spine implants. Mechanical Testing of Orthopaedic Implants. Ch. 9. Elsevier Ltd.; 2017:161– 80. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100286-5.00009-3Friis EA, Amold PM, Goel VK. Mechanical testing of cervical, thoracolumbar, and lumbar spine implants. Mechanical Testing of Orthopaedic Implants. Ch. 9. Elsevier Ltd.; 2017:161– 80. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100286-5.00009-3Лавруков А.М., Томилов А.Б. Остеосинтез аппаратом внешней фиксации у больных с повреждениями и заболеваниями позвоночника. Екатеринбург: УрОРАН; 2002.Lavrukov AM, Tomilov AB. External Fixation in Patients with Spinal Injuries. Yekaterinburg: UrO RAN; 2002. (In Russ.)Афаунов А.А., Усиков В.Д., Афаунов А.И., Дунаев И.М., Тахмазян К.К. Способ моделирования ротационных нагрузок на позвоночные сегменты в эксперименте. Патент РФ на изобретение № 22658928 от 13 апреля 2004 г.Afaunov AA, Usikov VD, Afaunov AI, Dunaev IM, Takhmazjan KK. Method for Modeling Rotation Loading Applied to Vertebral Segments under Experimental Conditions. Russian patent no. 22658928. 2004, April, 13. (In Russ.)Ульрих Э.В., Мушкин А.Ю. Вертебрология в терминах, цифрах, рисунках. СПб.: ЭЛБИ-СПб; 2002.Ulrikh EV, Mushkin AYu. Vertebrology in Terms, Numbers, and Figures. St. Petersburg: ELBI-SPb; 2002. (In Russ.)Lynn G, Mukherjee DP, Kruse RN, Sadasivan KK, Albright JA. Mechanical stability of thoracolumbar pedicle screw fixation. The effect of cross links. Spine. 1997;22:1568–73. PMID: 9253090. https://doi.org/10.1097/00007632-200003151-00005Lynn G, Mukherjee DP, Kruse RN, Sadasivan KK, Albright JA. Mechanical stability of thoracolumbar pedicle screw fixation. The effect of cross links. Spine. 1997;22:1568–73. PMID: 9253090. https://doi.org/10.1097/00007632-200003151-00005Сергеева С.К., Сергеев К.С., Гусев В.В. Обоснование и оценка эффективности использования в клинической практике фиксаторов позвоночника инновационного типа на основе анализа результатов их механического нагружения в эксперименте. Материалы конференции «Цивьяновские чтения». 2016;3:879–83.Sergeeva SK, Sergeev KS, Gusev VV. Justification and assessment of the effectiveness of using in clinical practice spinal transpidicular fixator innovative type on the basis of the analysis of the results of the mechanical load in the experiment. “Tsivyanovskie Chtenia” Conference Proceedings. 2016;3:879–83. (In Russ.)Ластевский А.Д., Рерих В.В., Батаев В.А., Веселов С.В. Фиксирующие свойства керамических имплантов при вентральной стабилизации субаксиальных шейных сегментов в эксперименте (обзор литературы и результаты собственных исследований). Современные проблемы науки и образования. 2018;6:133.Lastevskiy AD, Rerikh VV, Bataev VA, Veselov SV. The fixing properties of ceramic implants with ventral stabilization of subaxial cervical segments in the experiment (literature review and results of own research). Modern Problems of Science and Education. 2018;6:133. (In Russ.)Ривард Ш.-И., Ралми C., Койллард К. Длительная фиксация in vivo ненагруженных педикулярных винтов в эксперименте на овцах: механические и гистологические исследования. Хирургия позвоночника. 2004;4:107–14.Rivard ChH, Rhalmi S, Coillard C. In vivo long-term fixation of unloaded pedicle screws: mechanical and histological studies of the interface in sheep. Hirurgiâ pozvonočnika = Spine Surgery. 2004;4:107–14. (In Russ.)Лихачев С.В., Зарецков В.В., Арсениевич В.Б., Шульга А.Е., Щаницын И.Н., Скрипаченко К.К. Биомеханические аспекты циркулярного спондилосинтеза переходного грудопоясничного отдела позвоночника. Саратовский научно-медицинский журнал. 2018;3:560–6.Likhachev SV, Zaretskov VV, Arsenievich VB, Shulga AE, Shchanitsyn IN, Skripachenko KK. Biomechanical aspects of circular spondylosynthesis of transitional thoracolumbar spine. Saratov Journal of Medical Scientific Research. 2018;3:560–6. (In Russ.)Орлов С.В., Каныкин А.Ю., Москалев В.П., Щедренок В.В., Седов Р.Л. Математический расчет прочности позвоночного столба при хирургическом лечении нестабильных переломов позвоночника. Вестник хирургии им. И.И. Грекова. 2009;2:61–4.Orlov SV, Kanykin AYu, Moskalev VP, Shchedrenok VV, Sedov RL. Mathematical calculation of strength of the vertebral column in surgical treatment on unstable fractures of the spine. Grekov’s Bulletin of Surgery. 2009;2:61–4. (In Russ.)Орлов С.В., Седов Р.Л., Бобарыкин Н.Д., Аполлинариев В.И. Математическое моделирование нестабильности позвоночника и методов стабилизации. Российский журнал биомеханики. 2010;3:36–46.Orlov SV, Sedov RL, Bobarikin ND, Apollinariev VI. Mathematical modeling instability of the spine and stabilization method. Russian Journal of Biomechanics. 2010;3:36–46. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.