Журнал «Травма» Том 24, №2, 2023

Актуальність. Ускладнення є головним питанням пацієнтів та хірургів при розгляді операцій на хребті. Одним із факторів ризику розвитку ускладнень у хребтово-рухових сегментах грудного та поперекового відділів, а також суміжних зі спондилодезованими сегментах є зміни сагітального хребтово-тазового балансу. Мета роботи. Визначити вплив змін м’язів, що відбуваються при хірургічному доступі для виконання заднього двосегментарного спондилодезу LIV-SI, на навантаження поверхні клубової кістки у крижово-клубовому зчленуванні. Матеріали та методи. Моделювання динамічної симуляції рухів виконане з використанням програмного забезпечення OpenSim із залученням додаткових програм для розрахунку сил навантаження. За основу взята повна модель скелетно-м’язової системи людини. Для порівняння сили навантаження створено 4 моделі: 1 — базова, у якій повністю функціонують всі хребтово-рухові сегменти, 2 — фіксація без зміни анатомічних вигинів хребта, 3 — фіксація у положенні гіперлордозу; 4 — фіксація із відтворенням гіперлордозу. Для моделей 2–4 були зроблені зміни у м’язах, які відповідають ефектам при виконанні хірургічного заднього доступу до поперекового відділу хребта для проведення заднього інструментального спондилодезу LIV-SI. Навантаження на зону інтересу вимірювали як величину проєкції вектора сили залежно від кута нахилу тулуба у відсотках до маси тіла. Результати. М’язова сила і функція були однаковими для всіх видів створеного інструментального спондилодезу, також ми не враховували травматичність під час виконання доступу. У моделі 1 (норма) при вертикальному положенні проєкція сили навантаження припадає на центр ваги хребця. При нахилі сила навантаження у сагітальному напрямку діє виключно на передній відділ клубової кістки із незначним зміщенням на 10 % вперед. При нормостенічній та гіперлордотичній фіксації спостерігається зміщення проєкції сили навантаження на задній відділ клубової кістки при вертикальному положенні та його зміщення до центру при нахилі. Зміщення центру навантаження при вертикальному положенні при нормостенічній фіксації пов’язане із вилученням з розрахунку волокон деяких м’язів-розгиначів, це зменшує їх сумарну силу, що і призводить до порушення сагітального балансу зі збільшенням лордозу. Гіполордотична фіксація (модель 4) незначно зміщує проєкцію сили навантаження при вертикальному положенні тіла (на 3 %) та при нахилі наближається до нормальних значень моделі 1. Щодо вертикального навантаження, то для всіх моделей з порушенням цілісності м’язів (моделі 2, 3, 4) при вертикальному положенні навантаження сильно збільшено — у середньому на 60 % порівняно з нормою, зі зменшенням на 40–45 % маси тіла при нахилі. Висновки. Доведено, що сила навантаження на поверхню клубової кістки у крижово-клубовому зчленуванні залежить від виконаного кута інструментального спондилодезу. Найбільші зміни спостерігаються у зміщенні центра навантаження при вертикальному стоянні в сагітальному напрямку. При нормостенічній та гіперлордотичній фіксації в умовах зниження сили м’язів спини спостерігається зміщення навантаження на задній відділ клубової кістки. При гіполордотичній фіксації центр навантаження залишається близьким до центрального положення. На розподіл навантаження у вертикальному напрямку в першу чергу впливає зменшена сила м’язів спини, яка збільшує навантаження на 60 %.

Background. Complications are the main concern of patients and surgeons when considering spine surgery. One of the risk factors for complications in the thoracic and lumbar spinal segments, as well as segments adjacent to those with fusion, is changes in sagittal spinal-pelvic balance. Objective: to determine the effect of muscle changes that occur during surgical access for posterior bisegmental LIV-SI fusion on the load of the iliac crest surface in the sacroiliac joint. Materials and methods. Dynamic motion simulation modeling was performed using OpenSim software with the use of additional programs to calculate loading forces. The complete model of the human musculoskeletal system was taken as a basis. To compare the load force, four models were created: 1 — basic, all spinal motion segments are fully functional, 2 — fixation without changing the anatomical curves of the spine, 3 — fixation in the position of hyperlordosis; 4 — fixation with reproduction of hyperlordosis. For models 2–4, changes in the muscles were made that correspond to the effects of surgical posterior access to the lumbar spine for posterior instrumented fusion LIV-SI. The load on the area of interest was measured as the value of the projection of the force vector depending on the angle of torso inclination as a percentage of body weight. Results. Muscle strength and function were the same for all types of instrumental spinal fusion, and trauma during access was not taken into account. In model 1 (normal) with the upright position, the projection of the load force falls on the center of gravity of the vertebra. When tilted, the load force in the sagittal direction acts exclusively on the anterior ilium with a slight shift of 10 % forward. In normosthenic and hyperlordotic fixation, there is a shift in the projection of the load force on the posterior iliac crest in the upright position and its displacement to the center with the tilt. The displacement of the load center with the upright position in normosthenic fixation is associated with the exclusion of some extensor muscles from the calculation of fibers, which reduces their total strength and leads to sagittal imbalance with an increase in lordosis. Hypolordotic fixation (model 4) slightly shifts the projection of the load force in the upright position (by 3 %) and approaches the normal values of model 1 when tilted. Regarding vertical loads, for all models with muscle integrity impairment (models 2, 3, 4), the load in the upright position is greatly increased — on average by 60 % compared to the norm, with a decrease in body weight by 40–45 % when tilted. Conclusions. It has been proved that the load force on the surface of the iliac crest in the sacroiliac joint depends on the angle of instrumental fusion performed. The greatest changes are observed with the displacement of the load center during upright standing in the sagittal direction. In normosthenic and hyperlordotic fixation with decreased back muscle strength, there is a load shift to the posterior part of the iliac crest. In hypolordotic fixation, the center of the load remains close to the central position. The distribution of the load in the vertical direction is primarily influenced by the reduced strength of the back muscles, which increases the load by 60 %.

крижово-клубове зчленування; бісегментарний спондилодез; гіперлордоз; гіполордоз; навантаження

sacroiliac joint; bisegmental fusion; hyperlordosis; hypolordosis; load