ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА В ИЗУЧЕНИИ ПРЕДИКТОРОВ РЕАБИЛИТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА У ПАЦИЕНТОВ С ШЕЙНОЙ ДИСКОГЕННОЙ РАДИКУЛОПАТИЕЙ

  • Евгений Васильевич Яковлев Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет. 194100, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2 https://orcid.org/0000-0002-8435-7562
  • Сергей Анатольевич Живолупов Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова. 194044, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 6
  • Дмитрий Юрьевич Бутко Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет. 194100, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2
  • Елизавета Сергеевна Конева Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский Университет). 119991, г Москва, Трубецкая ул., 8, стр. 2
  • Владимир Станиславович Василенко Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет. 194100, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2
  • Евгений Николаевич Гневышев Институт прикладного психоанализа и психологии Автономной некоммерческой организации высшего образования «Университет при Межпарламентской Ассамблее ЕврАзЭС». 199226, г. Санкт-Петербург, Галерный пр., 3
  • Алексей Трофимович Давыдов Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет. 194100, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2
DOI: https://doi.org/10.56871/MTP.2024.52.40.001
Ключевые слова: компьютерное моделирование, прогнозирование течения дорсопатии, конечно-элементный анализ, шейная радикулопатия, боль в шее

Аннотация

Введение. Использование методов конечно-элементного анализа в неврологической практике позволит выявить информативные признаки реабилитационного потенциала для выбора дальнейшей тактики восстановительного лечения пациентов с шейной дискогенной радикулопатией. Цель — изучить возможности конечно-элементного анализа для определения предикторов реабилитационного потенциала у пациентов с шейной дискогенной радикулопатией при ротационных нагрузках. Материалы и методы. На основании данных магнитно-резонансной томографии пациента 38 лет (мужчина) генерировалась модель позвоночно-двигательного сегмента C5–C7, включавшая: соответствующие позвонки, межпозвонковый диск, продольные связки, комбинированные дугоотростчатые суставы и спинной мозг. Средствами компьютерного моделирования и методом конечных элементов осуществлялся анализ напряженно-деформированного состояния шейного отдела позвоночника у пациента с шейной дискогенной радикулопатией при ротационной нагрузке. Полученные данные сравнивались с ранее проведенными экспериментальными исследованиями с применением средств компьютерной симуляции и клиническими особенностями течения шейной дискогенной радикулопатии. Результаты. Исследованы взаимоотношения костно-хрящевых структур позвоночника со спинномозговыми корешками и веществом спинного мозга,
получены эпюры напряжений по Мизесу. При повороте антропоморфмной модели в левую сторону выявлены диско-радикулярные конфликты на уровне межпозвонкового диска С6–С7 с наружной заднебоковой поверхностью межпозвонкового диска. При ротации модели вправо выявлен диско-радикулярный конфликт корешков спинного мозга в фораминальных зонах на уровне дисков С5–С6 и С6–С7 с наружной заднебоковой поверхностью межпозвонкового диска. На основании полученных данных о напряжениях по Мизесу в шейном позвоночно-двигательном сегменте прогнозировался дальнейший «каскад» дегенеративно-дистрофических процессов при ротационных нагрузках. Качественный анализ, включавший сопоставление клинических данных, коррелировал с данными компьютерного воспроизведения. Выводы. Применение конечно-элементного анализа в моделировании шейного отдела позвоночника у пациентов с дискогенной радикулопатией позволяет изучать физические особенности (предельные значения напряжения по Мизесу) течения осложненных форм шейной дорсопатии (радикулопатия), что создает предпосылки в изучении информативных прогностических признаков восстановления у данной категории пациентов.

Литература

Искра Д.А., Бутко Д.Ю. Уридин и уридинсодержащие комплексы при неспецифической боли в спине. От патогенеза к лечению. Нервные болезни. 2020;4:20–24. DOI: 10.24412/2226-0757-2020-12241.

Agarwal Aakash & Agarwal Anand. The Endplate Morphology Changes with Change in Biomechanical Environment Following Discectomy. Int. J. of Clinical Medicine. 2013;4:8–17. DOI: 10.4236/ijcm.2013.47A1002.

Corrales M.A., Cronin D.S. Importance of the cervical capsular joint cartilage geometry on head and facet joint kinematics assessed in a Finite element neck model. J Biomech. 2021;123:110528. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2021.110528.

Fice J.B., Siegmund G.P., Blouin J.S. Neck muscle biomechanics and neural control. J Neurophysiol. 2018;120(1):361–371. DOI: 10.1152/jn.00512.2017.

Fradet L., Wang X., Lenke L.G., Aubin C.E. Biomechanical analysis of proximal junctional failure following adult spinal instrumentation using a comprehensive hybrid modeling approach. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2016;39:122–128. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2016.10.008.

Guo R., Zhou C., Wang C., Tsai T.Y., Yu Y., Wang W. et al. In vivo primary and coupled segmental motions of the healthy female head-neck complex during dynamic head axial rotation. J Biomech. 2021;123:110513. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2021.110513.

Sun M.S., Cai X.Y., Liu Q., Du C.F., Mo Z.J. Application of Simulation Methods in Cervical Spine Dynamics. J Healthc Eng. 2020;2020:7289648. DOI: 10.1155/2020/7289648.

Ivancic P.C. Facet joint and disc kinematics during simulated rear crashes with active injury prevention systems. Spine (Phila Pa 1976). 2011;36(18):E1215–24. DOI: 10.1097/BRS.0b013e31820545b1.

Karlov D., Butko D., Shajmardanova L., Borisova U., Pikalova E. The study of morbidity structure in children using automated computer technology. Journal of Global Pharma Technology. 2020;12(6):517–524.

Ke W., Chen C., Wang B. Hua W., Lu S., Song Y. et al. Biomechanical Evaluation of Different Surgical Approaches for the Treatment of Adjacent Segment Disea­ses After Primary Anterior Cervical Discectomy and Fusion: A Finite Element Analysis. Front Bioeng Biotechnol. 2021;9:718996. DOI: 10.3389/fbioe.2021.718996.

Kitahama Y., Ohashi H., Namba H., Sakai K., Shizuka H., Miyake H. Finite element method for nerve root decompression in minimally invasive endoscopic spinal surgery. Asian J Endosc Surg. 2021;14(3):628–635. DOI: 10.1111/ases.12879.

Mengoni M. Biomechanical modelling of the facet joints: a review of methods and validation processes in finite element analysis. Biomech Model Mechanobiol. 2021;20(2):389–401. DOI: 10.1007/s10237-020-01403-7.

Naoum S., Vasiliadis A.V., Koutserimpas C., Mylo­nakis N., Kotsapas M., Katakalos K. Finite Element Method for the Evaluation of the Human Spine: A Lite­rature Overview. J Funct Biomater. 2021;12(3):43. DOI: 10.3390/jfb12030043.

Nishida N., Kanchiku T., Kato Y., Imajo Y., Yoshida Y., Kawano S., Taguchi T. Biomechanical analysis of cervical myelopathy due to ossification of the posterior longitudinal ligament: Effects of posterior decompression and kyphosis following decompression. Exp Ther Med. 2014;7(5):1095–1099. DOI: 10.3892/etm.2014.1557.

Okazaki T., Kanchiku T., Nishida N., Ichihara K., Sakuramoto I., Ohgi J. et al. Age-related changes of the spinal cord: A biomechanical study. Exp Ther Med. 2018;15(3):2824–2829. DOI: 10.3892/etm.2018.5796.

Whyte T., Melnyk A.D., Van Toen C., Yamamoto S., Street J., Oxland T.R., Cripton P.A. A neck compression injury criterion incorporating lateral eccentricity. Sci Rep. 2020;10(1):7114. DOI: 10.1038/s41598-020-63974-w.

Yakovlev E.V., Ovsepyan A.L., Smirnov A.A., Safro­nova A.A., Starchik D.A., Zhivolupov S.A. et al. Reproducing morphological features of intervertebral disc using finite element modeling to predict the course of cervical spine dorsopathy. Russian Open Medical Journal. 2022;11(1):118. DOI: 10.15275/rusomj.2022.0118.

Опубликован
2024-09-04
Как цитировать
Яковлев, Е. В., Живолупов, С. А., Бутко, Д. Ю., Конева, Е. С., Василенко, В. С., Гневышев, Е. Н., & Давыдов, А. Т. (2024). ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА В ИЗУЧЕНИИ ПРЕДИКТОРОВ РЕАБИЛИТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА У ПАЦИЕНТОВ С ШЕЙНОЙ ДИСКОГЕННОЙ РАДИКУЛОПАТИЕЙ. Медицина: теория и практика, 9(2), 5-13. https://doi.org/10.56871/MTP.2024.52.40.001
Выпуск
Том 9 № 2 (2024)
Раздел
Статьи

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)