Биомеханика операции по исправлению воронкообразного дефекта грудной клетки

Изложены алгоритм и программная реализация численного моделирования процесса хирургической коррекции воронкообразной деформации грудной клетки. Рассмотрен случай симметричной деформации грудной клетки у пациента мужского пола. Трехмерная конечно-элементная модель грудной клетки пациента и процесс моделирования малоинвазивной коррекции воронкообразной деформации (операция Насса) выполнены с помощью современных программных комплексов. Построенная модель включает в себя ребра, грудину, реберные хрящи, позвонки, межпозвоночные диски, корректирующие пластины. Соединения реберных хрящей с ребрами и грудиной, а также соединения ребер с позвонками принимались неподвижными. Учет взаимодействия пластин с грудиной осуществлялся путем создания поверхности контакта из трехмерных контактных конечных элементов. Проведен анализ напряженно-деформированного состояния грудной клетки и корректирующих пластин после операции. Адекватность этих результатов установлена на основе обработки имеющихся экспериментальных данных.

Литература

[1] Кузьмичев В.А. Информационный ресурс о реконструктивной и эстетической хирургии грудной клетки: [Электронный ресурс]. URL: http://www.pectusexcavatum.ru (Дата обращения: 01.04.2013).

[2] Nuss D., Kelly R.E., Croitoru D.P., Katz M.E. A 10-year review of minimally invasive technique to the correction of pectus excavatum // J. of Pediatric Surgery. 1998. No 33. P. 545-552.

[3] Kurutz M. Finite element modelling of human lumbar spine: [Электронный ресурс] // Budapest University of Technology and Economics. 2010. Ch. 9. P. 209236. InTech. URL: http://www.intechopen.com/books/finiteelement-analysis/finite-element-modelling-of-human-lumbar-spine (Дата обращения: 01.04.2013).

[4] Pei Yeh Chang, Zhen-Yu Hsu, Da-Pan Chen, Jin-Yao Lai, Chao-Jan Wang. Preliminary analysis of the forces on the thoracic cage of patients with pectus excavatum after the Nuss procedure // Clinical Biomechanics. 2008. No 23. P. 881-885.

[5] Vaziri A., Nayeb-Hashemi H., Akhavan-Tafti B. Computational model of rib movement and its application in studying the effects of the age-related thoracic cage calcification on respiratory system // Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 2010. Vol. 13. Issue 2. P. 257-264.

[6] Nagasao T, Miуamoto J., Tamaki T., Ichihara K., Jiang H., Taguchi T. et al. Stress distribution on the thorax after the Nuss procedure for pectus excavatum results in different patterns between adult and child patients // The J. of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2007. No 134. P. 1502-1507.

[7] Nagasao T., Noguchi M., Miyamoto J., Jiang H., Ding W., Shimizu Y. et al. Dynamic effect of the Nuss procedure on the spine in asymmetric pectus excavatum // The J. of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2010. No 140. P. 1294-1299.

[8] Weber P.G., Huemmer H.P., Reingruber B. Forces to be overcome in correction of pectus excavatum // J. of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2006. No 132. P. 1369-1373.

[9] Niedbala A., Adams M., Boswell W.C., Considine J.M. Acquired thoracic scoliosis following minimally invasive repair of pectus excavatum // American Surgeon. 2003. No 69. P. 530-533.