Оценка влияния угла наклона тибиального плато на усилия в передней крестообразной связке

Abstract

На сегодня определен ряд факторов, которые теоретически повышают риск повреждения имплантата передней крестообразной связки (ПКС). Они разделены на две группы: модифицируемые и немодифицируемые [2]. К первой относятся нейромышечный контроль человека и факторы окружающей среды, такие как применение функциональных ортезов при занятиях спортом, свойства поверхностей, на которых происходят эти занятия в послеоперационном периоде и т. д. Немодифицируемые факторы — пол, гормональный фон и анатомические особенности строения коленного сустава [2]. Увеличенный кзади наклон суставной поверхности большеберцовой кости, который также называют тибиальным слопом, считается потенциальным фактором риска повреждения имплантата ПКС. Биомеханические исследования показали, что угол слопа является важным показателем, влияющим на стабильность коленного сустава. Цель работы: изучить влияние угла наклона суставной поверхности большеберцовой кости на усилия в передней крестообразной связке. Today, a number of factors have been identified that theoretically increase the risk of anterior cruciate ligament (ACL) graft rupture. An increased posterior tibial slope is considered one of the potential risk factor. Objective: to investigate the influence of posterior tibial slope angle on the loading forces in the ACL. Conclusions: in all angles of posterior tibial slope (0°, 5°, 10°, 15°), the increase in loading forces didn’t exceed 15 %. The forces are higher in the model without axial displacement. The proposed mathematical model is quite effective in studying the loading in ACL, however, it is necessary to expand the modifiable components of this model to approach the biomechanics of the human knee. Сьогодні визначено низку чинників, які теоретично підвищують ризик пошкодження імплантата передньої схрещеної зв’язки (ПСЗ), серед яких збільшений назад нахил суглобової поверхні великогомілкової кістки. Мета: вивчити вплив кута нахилу суглобової поверхні великогомілкової кістки (кут α) на зусилля в ПСЗ. Методи: дослідження виконано в програмному комплексі для проектування та розрахунку будівельних конструкцій ЛІРА-САПР 2013 R5. Визначали зусилля в ПСЗ за різних величин кута α — 0°, 5°, 10°, 15°. Для спрощення побудови моделі суглоб зображено у вигляді двох характерних площин, які відповідають зрізам стегнової та великогомілкової кісток на рівні кріплення зв’язок. Виконано два варіанти навантаження: 1-й — задавали переміщення (10 мм) фрагмента стегнової кістки в горизонтальній площині в напрямку «вперед – назад»; 2-й — додатково до 1-го задавали вертикальне (осьове) переміщення (5 мм) у напрямку дії фізіологічного навантаження. Висновки: за умов величин кута α 0°, 5°, 10° і 15° зростання зусиль у ПСЗ не перевищило 15 %. Більшими виявилися зусилля в моделі без осьового переміщення. Запропонована математична модель є досить ефективною у вивченні навантаження ПСЗ, проте необхідно розширити її складові для наближення до біомеханіки колінного суглоба людини.