Біомеханічне моделювання та проблемні питання хірургічної корекції вродженої лійкоподібної деформації грудної клітки

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15574/PS.2021.71.58

Ключові слова:

лійкоподібна деформація, торакопластика, біомеханіка

Анотація

Вроджена лійкоподібна деформація грудної клітки (ВЛДГК) відзначається у 0,6–2,3% населення і становить 90% усіх вроджених деформацій грудної клітки. Торакопластика за методикою D. Nuss є найпоширенішим способом лікування ВЛДГК, яка вважається мініінвазивною технологією та дає швидкий косметичний ефект.

Мета – провести пошук моделей ВЛДГК та її хірургічної корекції для створення найбільш наближеної до реальності методики, яка дасть змогу оптимально планувати та раціонально виконувати майбутню операцію.

Аналіз літературних джерел виявив, що, з одного боку, побудова спрощених моделей грудної клітки дає змогу швидко проводити дослідження, але ці спрощення не дозволяють об’єктивно оцінити вплив і взаємодію різних елементів складної біомеханічної системи «грудина–ребра–хребет». З іншого боку, складні моделі мають більшу достовірність, але малодоступні в реалізації у зв’язку з надвисокою технологічністю і вартістю. Крім того, у дослідженнях напружено-деформованого стану на моделях грудної клітки наявність хребетного стовпа або взаємодія ребер із хребцями вивчалася недостатньо. Якщо в роботах із моделювання транспортних аварій це виправдано внаслідок опори хребта на сидіння, то при моделюванні виправлення деформацій грудної клітки відсутність урахування рухомості суглобових з’єднань і гнучкості хребетного стовпа може привести до некоректних і хибних результатів. Перспективним є створення методики моделювання ВЛДГК та її хірургічної корекції за умов, наближених до реальності. Це дасть можливість розробити раціональну модифікацію торакопластики ВЛДГК на основі операції D. Nuss за умов одномоментної повноцінної стабільної корекції та мінімальних біомеханічних навантажень у системі «грудина–ребра–хребет».

Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів.

Посилання

Awrejcewicz J, Luczak B. (2005). Minimally invasive pectus excavatum repair procedure - numerical study. 8th conference on Dynamical Systems Theory and Application: 12-15.

Awrejcewicz J, Luczak B. (2006). Dynamics of human thorax with Lorenz pectus bar. XXII SYMPOSIUM - VIBRATIONS IN PHYSICAL SYSTEMS. Poznań-Będlewo.

Brochhausen C, Turial S, Muller FK, Schmitt VH, Coerdt W, Wihlm JM, Schier F, Kirkpatrick CJ. (2012). Pectus excavatum: history, hypotheses and treatment options. Interactive cardiovascular and thoracic surgery. 14 (6): 801-806. https://doi.org/10.1093/icvts/ivs045; PMid:22394989 PMCid:PMC3352718

Chang PY, Hsu ZY, Lai JY, Wang CJ, Ching YT. (2010). Increase in Intrathoracic Volume in Pectus Excavatum Patients after the Nuss Procedure. Medical Biological Engineering Computing. 48: 133-137. https://doi.org/10.1007/s11517-009-0570-9; PMid:20041310

Dean C, Etienne D, Hindson D, Matusz P, Tubbs RS, Loukas M. (2012). Pectus excavatum (funnel chest): a historical and current prospective. Surgical and radiologic anatomy: SRA. 34 (7): 573-579. https://doi.org/10.1007/s00276-012-0938-7; PMid:22323132

Fokin AA, Steuerwald NM, Ahrens WA, Allen KE. (2009). Anatomical, histologic, and genetic characteristics of congenital chest wall deformities. Seminars in thoracic and cardiovascular surgery. 21 (1): 44-57. https://doi.org/10.1053/j.semtcvs.2009.03.001; PMid:19632563

Gavryushin SS, Kuzmichev VA, Gribov DA. (2014). Biomechanical modeling of surgical treatment of chest deformity. Russian Journal of Biomechanics, 18 (1): 36-47.

Goremykin IV, Pogosyan KL, Lukyanenko EA. (2012). Correlation of the degree of funnel chest deformity with the severity of connective tissue dysplasia in children. Saratov Journal of Medical Scientific Research. 8 (3): 842-84.

Hebra A, Calder BW, Lesher A. (2016). Minimally invasive repair of pectus excavatum. Journal of visualized surgery. 2: 73. https://doi.org/10.21037/jovs.2016.03.21; PMid:29078501 PMCid:PMC5637818

Hebra A, Kelly RE, Ferro MM, Yuksel M, Campos J, Nuss D. (2018). Life-threatening complications and mortality of minimally invasive pectus surgery. Journal of pediatric surgery. 53 (4): 728-732. https://doi.org/10.1016/j.jpedsurg.2017.07.020; PMid:28822540

Huang YJ, Lin KH, Chen YY, Wu TH, Huang HK, Chang H, Lee SC, Chen JE, Huang TW. (2019). Feasibility and Clinical Effectiveness of Three-Dimensional Printed Model-Assisted Nuss Procedure. The Annals of thoracic surgery. 107 (4): 1089-1096. https://doi.org/10.1016/j.athoracsur.2018.09.021; PMid:30389445

Komolkin IA, Agranovich OE. (2017). Clinical variants of chest deformities (literature review). The genius of orthopedics. 23 (2): 241-247. https://doi.org/10.18019/1028-4427-2017-23-2-241-247

Kotzot D, Schwabegger AH. (2009). Etiology of chest wall deformities a genetic review for the treating physician. Journal of pediatric surgery. 44 (10): 2004-2011. https://doi.org/10.1016/j.jpedsurg.2009.07.029; PMid:19853763

Lin KH, Huang YJ, Hsu HH, Lee SC, Huang HK, Chen YY, Chang H, Chen JE, Huang TW. (2018). The Role of Three-Dimensional Printing in the Nuss Procedure: Three-Dimensional Printed Model-Assisted Nuss Procedure. Ann Thorac Surg. 105 (2): 413-417. https://doi.org/10.1016/j.athoracsur.2017.09.031; PMid:29254650

Lo PC, Tzeng IS, Hsieh MS, Yang MC, Wei BC, Cheng YL. (2020). The Nuss procedure for pectus excavatum: An effective and safe approach using bilateral thoracoscopy and a selective approach to use multiple bars in 296 adolescent and adult patients. PLoS One. May 29; 15 (5): e0233547. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0233547; PMid:32470011 PMCid:PMC7259695

Nagasao T, Miyamoto J, Tamaki T, Ichihara K, Jiang H, Taguchi T, Yozu R, Nakajima T. (2007). Stress distribution on the thorax after the Nuss procedure for pectus excavatum results in different patterns between adult and child patients. The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 134 (6): 1502-1507. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2007.08.013; PMid:18023673

Nagasao T, Noguchi M, Miyamoto J, Jiang H, Ding W, Shimizu Y, Kishi K. (2010). Dynamic effects of the Nuss procedure on the spine in asymmetric pectus excavatum. The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 140 (6): 1294-1299.e1. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2010.06.025; PMid:20650473

Notrica DM. (2018). Modifications to the Nuss procedure for pectus excavatum repair: A 20-year review. Semin Pediatr Surg. 27 (3): 133-150. https://doi.org/10.1053/j.sempedsurg.2018.05.004; PMid:30078484

Nuss D, Obermeyer RJ, Kelly RE. (2016). Nuss bar procedure: past, present and future. Ann Cardiothorac Surg. 5 (5): 422-433. https://doi.org/10.21037/acs.2016.08.05; PMid:27747175 PMCid:PMC5056934

Park CH, Kim TH, Haam SJ, Lee S. (2015). Rib overgrowth may be a contributing factor for pectus excavatum: Evaluation of prepubertal patients younger than 10years old. Journal of pediatric surgery. 50 (11): 1945-1948. https://doi.org/10.1016/j.jpedsurg.2015.07.010; PMid:26251368

Razumovsky AYu, Alkhasov AB, Mitupov ZB et al. (2017). Comparative evaluation of treatment results with different methods of thoracoplasty in children with funnel chest deformity. Russian Bulletin of Pediatric Surgery, Anesthesiology and Reanimatology. 7 (2): 7-12. https://doi.org/10.17816/PTORS615-13

Stelmakhovich VN, Dudenkov VV, Dyukov AA. (2017). Treatment of funnel chest deformity in children. PediatricTraumatology, Orthopedics and Reconstructive Surgery. 5 (3): 17-21. https://doi.org/10.17816/PTORS5317-24

Wang L, Guo T, Zhang H, Yang S, Liang J, Guo Y, Shao Q, Cao T, Li X, Huang L. (2020). Three-dimensional printing flexible models: a novel technique for Nuss procedure planning of pectus excavatum repair. Annals of translational medicine. 8 (4): 110. https://doi.org/10.21037/atm.2019.12.124; PMid:32175403 PMCid:PMC7049001

Xie L, Cai S, Xie L, Chen G, Zhou H. (2017). Development of a computer-aided design and finite-element analysis combined method for customized Nuss bar in pectus excavatum surgery. Sci Rep. 14; 7 (1): 3543. https://doi.org/10.1038/s41598-017-03622-y; PMid:28615652 PMCid:PMC5471251

Zhao Q, Safdar N, Duan C, Sandler A, Linguraru MG. (2014). Chest Modeling and Personalized Surgical Planning for Pectus Excavatum. 17. 512-519. https://doi.org/10.1007/978-3-319-10404-1_64; PMid:25333157

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-26