Журнал «Травма» Том 27, №1, 2026

Актуальність. Широке впровадження комп’ютерного планування й технологій 3D-друку відкрило нову еру в реконструкції тазових дефектів, що дозволяє забезпечити максимальну анатомічну відповідність, особливо при дефектах, які охоплюють кілька сегментів таза. Оптимізація прилягання імплантату до кісткових країв знижує ризик нестабільності та перевантажень у місцях контакту, чим покращує довгострокову стабільність конструкції. Мета роботи: визначити особливості розподілу напружень у моделях таза людини з ендопротезами різних конструкцій після резекції кульшової западини внаслідок онкологічних захворювань. Матеріали та методи. Розроблена базова скінченно-елементна модель тазового пояса людини зі стегновими кістками, на якій створювали 3 варіанти ендопротезування лівого кульшового суглоба в умовах післярезекційного сегментарного дефекту кісток таза, що порушує цілісність переднього напівкільця таза: 1 — ендопротезування з використанням ендопротеза без заміщення дефекту; 2 — ендопротезування з використанням ендопротеза з відновленням цілісності тазового кільця; 3 — модель без дефектів тазових кісток зі стандартним ендопротезом кульшового суглоба. Моделі навантажували вертикальною розподіленою силою величиною 540 Н. Моделювали дію m. gluteus medius силою 1150 Н, а m. gluteus minimus мав жорстку фіксацію. Результати. При використанні ендопротеза кульшової западини без відновлення цілісності тазового кільця максимальний рівень напружень визначено у верхній клубовій ості, що не перевищує позначки 21,6 МПа. Найбільш напруженим елементом ендопротеза цього типу є гвинти у клубовому фланці — 182,3 МПа. При цьому напруження у самому клубовому фланці спостерігали на досить низькому рівні — 29,0 МПа. Причиною такого розподілу напружень є консольний варіант кріплення чашки. При використанні ендопротеза, що відновлює цілісність тазового кільця, спостерігали значне підвищення рівня напружень: у нижній сідничній вирізці під клубовим фланцем ендопротеза — до позначки 79,6 МПа, у великій сідничній вирізці — 69,0 МПа. Практично у 8 разів підвищився рівень напружень у правій (неушкодженій) лобковій кістці — 33,5 МПа, це є наслідком того, що вона є другою точкою фіксації ендопротеза. Максимальний рівень напружень визначено на гвинти у контралатеральній лобковій кістці — 113,4 МПа. Але завдяки наявності другої точки кріплення (на лобковій кістці) напруження у гвинтах клубового фланця не перевищують позначки 86,8 МПа. Висновки. Застосування ендопротеза без відновлення цілісності тазового кільця призводить до істотного зниження напружень у кісткових елементах з протезованого боку, хоча й супроводжується підвищенням напружень на гвинтах клубового фланця. Ендопротезування з відновленням тазового кільця спричиняє значне збільшення напружень у зонах фіксації протеза, особливо у ділянці неушкодженої лобкової кістки, що стає другою опорною ланкою конструкції. Підвищення напружень в елементах ендопротеза й моделі кісток пов’язане з високою жорсткістю та масою титанових компонентів. За критеріями мінімізації напружень у кістках і в ендопротезі більш сприятливим є варіант без відновлення тазового кільця.

Background. The widespread introduction of computer planning and 3D printing technologies has opened a new era in the reconstruction of pelvic defects, which allows to ensure maximum anatomical compliance, especially in defects in several segments of the pelvis. Optimization of the implant fit to the bone edges reduces the risk of instability and overloads at the contact points, which improves the long-term stability of the structure. The purpose was to determine the features of stress distribution in human pelvis models with endoprostheses of different designs after resection of the hip socket due to oncological diseases. Materials and methods. A basic finite element model of the human pelvic girdle with femurs was developed, on which 3 options for arthroplasty of the left hip joint were created in conditions of a post-resection segmental defect of the pelvic bones, which violates the integrity of the anterior pelvic ring: 1 — replacement using an endoprosthesis without replacing the defect; 2 — arthroplasty using an endoprosthesis with restoration of the integrity of the pelvic ring; 3 — a model without defects of the pelvic bones with a standard hip joint replacement. The models were loaded with a vertical distributed force of 540 N. The action of m.gluteus medius was simulated with a force of 1150 N and m.gluteus minimus had rigid fixation. Results. When using an endoprosthesis of the hip socket without restoring the integrity of the pelvic ring, the maximum stress level was determined in the superior iliac spine and did not exceed 21.6 MPa. The most stressed element of this type of endoprosthesis is the screws in the iliac flange — 182.3 MPa. At the same time, the stress in the iliac flange itself was observed at a rather low level of 29.0 MPa. The reason for this stress distribution is the cantilevered version of the cup attachment. When using an endoprosthesis that restores the integrity of the pelvic ring, a significant increase in the stress level was observed: in the lesser sciatic notch under the iliac flange of the endoprosthesis — to 79.6 MPa and to 69.0 MPa in the greater sciatic notch. The stress level in the right (intact) pubic bone increased almost 8 times — 33.5 MPa, which is a consequence of the fact that it is the second fixation point of the endoprosthesis. The maximum stress level was determined for the screws in the contralateral pubic bone — 113.4 MPa. But due to the presence of the second attachment point (on the pubic bone), the stresses in the iliac flange screws do not exceed 86.8 MPa. Conclusions. The use of the endoprosthesis without restoring the integrity of the pelvic ring leads to a significant decrease in stresses in the bone elements on the prosthetic side, although it is accompanied by an increase in stresses on the iliac flange screws. Arthroplasty with restoration of the pelvic ring causes a significant increase in stresses in the prosthesis fixation zones, especially in the area of the intact pubic bone, which becomes the second supporting link of the structure. An increase in stresses in the elements of the endoprosthesis and the bone model is associated with the high rigidity and mass of titanium components. According to the criteria of minimizing stresses in the bones and in the endoprosthesis, the option without restoration of the pelvic ring is more favorable.

кісткова онкологія; резекція тазових кісток; ендопротезування; індивідуальні ендопротези; 3D-друк

bone oncology; pelvic bone resection; arthroplasty; individual endoprostheses; 3D printing