Применение методики определения давления в запястном канале: сравнение двух случаев

Применение методики определения давления в запястном канале: сравнение двух случаев

Автор: Пешин С.Е., Каракулова Ю.В., Кучумов А.Г.

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 4 (102) т.27, 2023 года.

Бесплатный доступ

Синдром запястного канала или карпальный туннельный синдром (КТС) - заболевание периферической нервной системы, связанное с пережатием срединного нерва окружающими тканями в области запястного канала кисти человека. КТС часто может наблюдаться на фоне ряда других заболеваний. Однако оказанное давление на срединный нерв в любом случае является первичной причиной неврологических осложнений. При этом не существует методик, позволяющих неинвазивно измерить давление внутри запястного канала, а инвазивная технология является спорной, травмирующей и не рекомендуется в медицинской практике. Также известно, что КТС может возникать не только фоне других болезней, а в связи с длительными механическими нагрузками на кисть. При этом экспериментальное измерение давления внутри запястного канала при таких нагрузках затруднительно. В данной статье рассматривается разработка и применение методики определения давления в запястном канале на основе биомеханического моделирования. Методика состоит из нескольких связанных между собой этапов (компьютерная томография, сегментация, захват движения, создание расчетной модели и модерирование различных движений кисти). В основу разработки методики был положен принцип персонализации. Показано применение данной методики для двух пациентов. Внутризапястное давление одного пациента, полученное на основании расчетов, оказалось почти в три раза выше, чем у другого, однако значения, полученные обеими моделями, находятся в допустимом диапазоне и соответствуют экспериментальным данным.

Еще

Синдром запястного канала, карпальный туннельный синдром, метод конечных элементов, захват движения, кисть, срединный нерв

Короткий адрес: https://sciup.org/146282789

IDR: 146282789   |   DOI: 10.15593/RZhBiomech/2023.4.11

Список литературы Применение методики определения давления в запястном канале: сравнение двух случаев

  • Аль-Замиль М.Х. Карпальный синдром // Клиническая Неврология. - 2008, - №. 1. - С. 41-45.
  • Лызиков А.А., Шилько С.В., Дробыш Т.В., Каплан М.Л., Тихманович В.Е., Куликович Ю.К. Анализ прочности большой подкожной вены человека как материала для протезирования артерий // Российский журнал биомеханики. -2022. - Т. 26, № 1. - С. 85-94.
  • Немавхола Ф., Панделани Т., Нгвангва Г. Применение гиперупругих моделей для описания поведения разных областей овечьего сердца на основе двухосных механических испытаний // Российский журнал биомеханики. - 2022. - Т. 26. - № 2. - С. 19-30.
  • Пешин С.Е., Каракулова Ю.В., Няшин Ю.И., Няшин М.М. Синдром запястного канала с точки зрения биомеханики. Обзор литературы // Российский журнал биомеханики. -2022. - Т. 26. - № 2. - С. 13-18.
  • Сабир К., Кучумов А.Г., Нгуен-Кван Т. Использование анализа соответствий и лог-линейных моделей для исследования факторов, влияющих на сердечно-сосудистые заболевания // Российский журнал биомеханики. - 2023. - Т. 27, -№ 1. - С. 74-86.
  • Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023665020 Российская Федерация. Программный продукт по захвату движения руки для определения угла поворота между фалангами пальцев руки в реальном времени: № 2023664414: заявл. 11.07.2023: опубл. 11.07.2023 / С. Е. Пешин, А. Г. Кучумов
  • Федорова Н.В., Ларичкин А.Ю., Шевела А.А. Моделирование нагрузок, создаваемых мостовидным зубным протезом с опорой на имплантаты верхней челюсти // Российский журнал биомеханики. -2022. - Т. 26, № 2. - С. 56-66.
  • Яриков А.В., Туткин А.В., Бояршинов А.А., Фраерман А.П., Перльмуттер О.А., Карпальный туннельный синдром: клиника, диагностика и современные подходы к лечению (краткий обзор) // Медицинский альманах. - 2020. -Т. 3, - № 64. - С. 27-35.
  • Клинические рекомендации - Мононевропатии - 20222023-2024 [Электронный ресурс]. URL: http://disuria.ru/ ld/12/1212 kr22G54G59MZ.pdf. (дата обращения: 01.11.2023)
  • Ahn S.Y., Hong Y.H., Koh Y.H., Chung Y.S., Lee S.H., Yang H.J. Pressure measurement in carpal tunnel syndrome: correlation with electrodiagnostic and ultrasonographic findings // J. Korean Neurosurg. Soc. - 2009. - Vol. 46, No. 3. - P. 199-204. DOI: 10.3340/jkns.2009.46.3.199
  • Alfonso C., Jann S., Massa R., Torreggiani A. Diagnosis, treatment and follow-up of the carpal tunnel syndrome: a review // Neurol. Sci. - 2010. - Vol. 31, No. 3. - P. 243-252. DOI: 10.1007/s10072-009-0213-9
  • Amadio P.C. The First Carpal tunnel release? // J. Hand Surg. British Eur. Vol. - 1995. - Vol. 20, No. 1. - P. 40-41. DOI: 10.1016/s0266-7681 (05 )80013-0
  • Bauman T.D., Gelberman R.H., Mubarak S.J., Garfin S.R. The acute carpal tunnel syndrome // Clin. Orthop. Relat. Res. -1981. - Vol. 156. - P. 151-156.
  • Erel E., Dilley A., Greening J., Morris V., Cohen B., Lynn B. Longitudinal sliding of the median nerve in patients with carpal tunnel syndrome // J. Hand Surg. Am. - 2003. - Vol. 28, No. 5. - P. 439-443.
  • Faudot B., Milan J.L., Goislard de Monsabert B., Corroller T. Le, Vigouroux L. Estimation of joint contact pressure in the index finger using a hybrid finite element musculoskeletal approach // Comput. Methods Biomech. Biomed. Engin. 2020.
  • Fischer J., Thompson N.W., Harrison J. W.K. The carpal tunnel syndrome. a study of carpal canal pressures // Classic Papers in Orthopaedics. - 2014. - Vol. 23, No. 15. - P. 1225-1235. DOI: 10.1080/10255842.2020.1793965
  • Ghasemi-rad M. A handy review of carpal tunnel syndrome: From anatomy to diagnosis and treatment // World J. Radiol. -2014. - Vol. 6, No. 6. - P. 284-300. DOI: 10.4329/wjr.v6.i6.284
  • Gilveg A.S., Parfenov V.A., Evzikov G.Y. Carpal tunnel syndrome: Issues of diagnosis and treatment // Nevrol. Neirop-sikhiatriya, Psikhosomatika. - 2019. - Vol. 11. - P. 46-51.
  • Goss B.C., Agee J.M. Dynamics of intracarpal tunnel pressure in patients with carpal tunnel syndrome // J. Hand Surg. Am. -2010. - Vol. 35, No. 2.
  • Guo X., Fan Y., Li Z.M. Effects of dividing the transverse carpal ligament on the mechanical behavior of the carpal bones under axial compressive load: a finite element study // Med. Eng. Phys. - 2009. - Vol. 31, No. 2. - P. 188-194. DOI: 10.1016/j .medengphy.2008.08.001
  • Hamanaka I., Okutsu I., Shimizu K., Takatori Y., Ninomiya S. Evaluation of carpal canal pressure in carpal tunnel syndrome // J. Hand Surg. Am. - 1995. - Vol. 20, No. 5. - P. 848-854. DOI: 10.1016/S0363-5023(05)80442-3
  • Henderson J., Thoreson A., Yoshii Y., Zhao K.D., Amadio P.C., An K.N. Finite element model of subsynovial connective tissue deformation due to tendon excursion in the human carpal tunnel // J. Biomech. - 2011. - Vol. 44, No. 1. - P. 150-155. DOI: 10.1016/j .jbiomech.2010.09.001
  • Housley S.B., Vakharia K., Winograd E.K., Siddiqui A.H. Endoscopic carpal tunnel release // World Neurosurg. - 2020. -Vol. 139. - P. 548.
  • Ko C., Brown T.D. A fluid-immersed multi-body contact finite element formulation for median nerve stress in the carpal tunnel // Comput. Methods Biomech. Biomed. Engin. - 2007. - Vol. 10, No. 5. - P. 343-349. DOI: 10.1080/10255840701430480
  • KozakA., Schedlbauer G., Wirth T., Euler U., Westermann C., Nienhaus A. Association between work-related biomechanical risk factors and the occurrence of carpal tunnel syndrome: An overview of systematic reviews and a meta-analysis of current research // BMC Musculoskelet. Disord. - 2015. - Vol. 16, No. 1. DOI: 10.1186/s12891-015-0685-0
  • Kuchumov A. G., Doroshenko O. ., Golub M.V., Saychenko N.D., Rakisheva I.O., Shekhmametyev R.M. Numerical method for geometrical feature extraction and identification of patient-specific aorta models in pediatric congenital heart disease // Mathematics. - 2023. - Vol. 11, No. 13. DOI: 10.3390/math11132871
  • Kursa K., Lattanza L., Diao E., Rempel D. In vivo flexor tendon forces increase with finger and wrist flexion during active finger flexion and extension // J. Orthop. Res. - 2006. - Vol. 24, No. 4. - P. 763-769. DOI: 10.1002/jor.20110
  • Luchetti R., Schoenhuber R., Alfarano M., Deluca S., Cicco G. De, Landi A. Carpal tunnel syndrome: correlations between pressure measurement and intraoperative electrophysiological nerve study // Muscle Nerve. - 1990. - Vol. 13, No. 12. - P. 1164-1168. DOI: 10.1002/mus.880131211
  • Luchetti R., Schoenhuber R., Alfarano M., Deluca S., Cicco G. De, Landi A. Serial overnight recordings of intracarpal canal pressure in carpal tunnel syndrome patients with and without wrist splinting // J. Hand Surg. Am. - 1994. - Vol. 19, No. 1. -P. 35-37. DOI: 10.1016/0266-7681(94)90045-0
  • Ludlow K.S., Merla J.L., Cox J.A., Hurst L.N. Pillar pain as a postoperative complication of carpal tunnel release: a review of the literature // J. Hand Ther. - 1997. - Vol. 10, No. 4. - P. 277282. DOI: 10.1016/s0894-1130(97)80042-7
  • Lundborg G., Gelberman R.H., Minteer-Convery M., Lee Y.F., Hargens A.R. Median nerve compression in the carpal tunnel Functional response to experimentally induced controlled pressure // J. Hand Surg. Am. - 1982. - Vol. 7, No. 3. - P. 252-259. DOI: 10.1016/s0363-5023(82)80175-5
  • Lv Y., Zheng Q., Chen X., Hou C., An M. Analysis on syner-gistic cocontraction of extrinsic finger flexors and extensors during flexion movements: a finite element digital human hand model // PLoS One. - 2022. - Vol. 17, No. 5. - P. 1-15.
  • Main E.K., Goetz J.E., Baer T.E., Klocke N.F., Brown T.D. Volar/dorsal compressive mechanical behavior of the transverse carpal ligament // J. Biomech. -2012. - Vol. 45, No. 7. - P. 1180-11855. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2012.01.048
  • Main E.K., Goetz J.E., James Rudert M., Goreham-Voss C.M., Brown T.D. Apparent transverse compressive material properties of the digital flexor tendons and the median nerve in the carpal tunnel // J. Biomech. - 2011. - Vol. 44, No. 5. - P. 863868. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2010.12.005
  • Matsuura Y., Thoreson A.R., Zhao C., Amadio P.C., An K.N. Development of a hyperelastic material model of subsynovial connective tissue using finite element modeling // J. Biomech. - 2016. - Vol. 49, No. 1. - P. 119-122. DOI: 10.1016/j.jbio-mech.2015.09.048
  • Mouzakis D.E., Rachiotis G., Zaoutsos S., Eleftheriou A., Mal-izos K.N. Finite element simulation of the mechanical impact of computer work on the carpal tunnel syndrome // J. Biomech. - 2014. - Vol. 47, No. 12. - P. 2989-2994. DOI: 10.1016/j.jbio-mech.2014.07.004
  • Mubarak S.J., Hargens A.R., Owen C.A., Garetto L.P., Akeson W.H. The wick catheter technique for measurement of intramuscular pressure. a new research and clinical tool // J. Bone Jt. Surg. - Ser. A. - 1976. - Vol. 58, No. 7.
  • Ogden R. Non-linear elastic deformations // Eng. Anal. Bound. Elem. - 1984. - Vol. 1, No. 2. - P. 1016-1020.
  • Okutsu I., Ninomiya S., Hamanaka I., Kuroshima N., Inanami H. Measurement of pressure in the carpal canal before and after endoscopic management of carpal tunnel syndrome // J. Bone Jt. Surg. - 1989. - Vol. 71, No. 5. - P. 679-683.
  • Peshin S., Karakulova Y., Kuchumov A.G. Finite element modeling of the fingers and wrist flexion/extension effect on median nerve compression // Appl. Sci. - 2023. - Vol. 13, No. 2. DOI: 10.3390/app13021219
  • Pil N., Kuchumov A.G., Kadyraliev B., Arutunyan V. Influence of aortic valve leaflet material model on hemodynamic features in healthy and pathological states // Mathematics. - 2023. - Vol. 11, No. 2. DOI: 10.3390/math11020428
  • Pistoia W., Rietbergen B. Van, Lochmuller E.M., Lill C.A., Eckstein F., Ruegsegger P. Estimation of distal radius failure load with micro-finite element analysis models based on three-dimensional peripheral quantitative computed tomography images // Bone. - 2002. - Vol. 30, No. 6. - P. 842-848. DOI: 10.1016/s8756-3282(02)00736-6
  • Reddy M., Sundram R., Eid Abdemagyd H. Application of finite element model in implant dentistry: a systematic review // J. Pharm. Bioallied Sci. - 2019. - Vol. 11, No. 6. - P. 85-91. DOI: 10.4103/JPBS.JPBS_296_18
  • Rempel D., Dahlin L., Lundborg G. Pathophysiology of nerve compression syndromes: response of peripheral nerves to loading // J. Bone Jt. Surg. - 1999. - Vol. 81, No. 11. DOI: 10.2106/00004623-199911000-00013
  • Rojviroj S., Sirichativapee W., Kowsuwon W., Wongwiwat-tananon J., Tamnanthong N., Jeeravipoolvarn P. Pressures in the carpal tunnel. A comparison between patients with carpal tunnel syndrome and normal subjects // J. Bone Jt. Surg. - 1990. - Vol. 72, No. 3. - P. 516-518. DOI: 10.1302/0301-620X.72B3.2187880
  • Seradge H., Jia Y.C., Owens W. In vivo measurement of carpal tunnel pressure in the functioning hand // J. Hand Surg. Am. -1995. - Vol. 20, No. 5. - P. 855-859. DOI: 10.1016/S0363-5023(05)80443-5
  • Staden R.C. van, Guan H., Loo Y.C. Application of the finite element method in dental implant research // Comput. Methods Biomech. Biomed. Engin. - 2006. - Vol. 9, No. 4. - P. 257-270. DOI: 10.1080/10255840600837074
  • Szabo R.M., Chidgey L.K. Stress carpal tunnel pressures in patients with carpal tunnel syndrome and normal patients // J. Hand Surg. Am. - 1989. - Vol. 14, No. 4. - P. 624-627. DOI: 10.1016/0363-5023(89)90178-0
  • Takashima K., Teramoto A., Aoki M., Miyamoto H., Hidaka E., Shirato R., Ozasa Y., Saito A., Emori M., Yamashita T., Iba K. Measurement of the median nerve strain within the carpal tunnel using a capacitance-type strain sensor: A cadaver study // Clin. Biomech. - 2023. - Vol. 102. DOI: 10.1016/j.clinbio-mech.2023.105894
  • Wei Y., Zou Z., Wei G., Ren L., Qian Z. Subject-specific finite element modelling of the human hand complex: muscle-driven simulations and experimental validation // Ann. Biomed. Eng. - 2020 - Vol. 48, No. 4. - P. 1181-1195. DOI: 10.1007/s10439-019-02439-2
  • Werner C.O., Elmqvist D., Ohlin P. Pressure and nerve lesion in the carpal tunnel // Acta Orthop. - 1983. - Vol. 54, No. 2. -P. 312-316. DOI: 10.3109/17453678308996576
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp