Сравнительный анализ реконструкции поясничного отдела позвоночника имплантатами из однородного PEEK и титанов
Автор: Шошева О.П., Жмайло М.А., Маслов Л.Б., Садовченко Е.А., Боровков А.И., Заборовский Н.С., Пташников Д.А.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 1 т.29, 2025 года.
Бесплатный доступ
Несмотря на значительные успехи в области нейрохирургии, стабильная реконструкция позвоночника после проведения тотальной спондилэктомии единым блоком продолжает представлять собой сложную задачу. Как правило, для этого выполняется замена позвонка имплантатом и транспедикулярная фиксация. Используемые при этом стандартные серийные имплантаты не всегда позволяют обеспечить достаточную поддержку и адекватное распределение нагрузки, что повышает риск возникновения нестабильности, деформаций и проседания имплантата. В связи с этим актуальной является разработка индивидуальных имплантатов, изготовляемых с помощью аддитивных технологий. В настоящем исследовании было рассмотрено три варианта конструкции искусственного позвонка: два полимерных имплантата из однородного полиэфирэфиркетона с задней и латеральной фиксацией и имплантат из решетчатого аддитивного титанового биометаматериала с латеральной фиксацией. Для каждого из них был проведен расчет напряженнодеформированного состояния реконструированного позвоночника при выполнении шести основных видов его движения: наклонов вперед и назад, наклонов вправо и влево, и поворотов вправо и влево. Полученные результаты позволили сделать вывод, что наиболее рациональным с точки зрения прочности может быть применение полимерного имплантата с задней фиксацией, вызывающего в субхондральных замыкательных пластинках наименьшие напряжения. При этом также обеспечивается стабильность транспедикулярной фиксации, а имплантат из метаматериала, хотя и имеет определенные преимущества, требует доработки способа крепления к позвонкам для предотвращения его деформации и расшатывания.
Тотальная спондилэктомия, транспедикулярная фиксация, индивидуальный имплантат, титановый метаматериал, PEEK, конечно-элементный анализ, напряженно-деформированное состояние
Короткий адрес: https://sciup.org/146283122
IDR: 146283122 | УДК: 004.942/539.3: [57+61] | DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2025.1.04
Comparative analysis of lumbar spine reconstruction using implants made of homogeneous PEEK and lattice
Despite significant advances in neurosurgery, stable spinal reconstruction after total en bloc spondylectomy (TES) remains a challenge. This procedure standardly consists of replacing the vertebra with an implant and performing transpedicular fixation. However, standard serial implants do not always provide sufficient support and adequate load distribution, increasing the risks of instability, deformations and subsidence of the implant. It is therefore crucial to develop customized implants based on additive technologies. Three different implants were examined in this study: two polymeric implants made of homogeneous polyetheretherketone (PEEK) with posterior and lateral fixation and an additively manufactured implant made of titanium-based lattice meta-biomaterial with lateral fixation. Calculations of the stress–strain state of the reconstructed spine were performed for each of them for six basic actions: flexion, extension, right bending, left bending, right rotation and left rotation. Our findings indicate that the polymeric implant with posterior fixation might be the best candidate of all the implants considered, inducing the lowest stresses in bony endplates. Additionally, this type of implant ensures the stability of transpedicular fixation. On the other hand, while the metamaterial implant also offers certain advantages, the technique for anchoring the implant to the vertebrae should be further refined to prevent the implant's deformation and loosening.