Сравнительный анализ реконструкции поясничного отдела позвоночника с применением имплантатов из аддитивно-производимых метаматериалов на основе ячеек периодичности с различной топологией

Несмотря на существенный прогресс в области нейрохирургии, стабильная реконструкция позвоночника после тотальной спондилэктомии единым блоком по-прежнему является сложной задачей. Зачастую для этого проводится замена тела позвонка имплантатом и транспедикулярная фиксация. Однако применяемые стандартные имплантаты не всегда способны обеспечить необходимую поддержку и естественное распределение нагрузки, что увеличивает вероятность возникновения нестабильности и проседания имплантата. Этим обусловлена актуальность создания персонализированных имплантатов с применением аддитивных технологий. В настоящем исследовании было рассмотрено пять имплантатов: один из полимера и четыре из метаматериалов, близких по свойствам к кортикальной костной ткани позвонков. Среди них было два решетчатых (Body-centered Cube и Diamond) и два ТПМП-метаматериала (Fischer-Koch и Gyroid). Для каждого имплантата был выполнен расчет напряженно-деформированного состояния реконструированного позвоночника при шести основных его движениях: наклонах вперед, назад, вправо и влево и поворотах вправо и влево. Полученные результаты привели к выводу, что с точки зрения прочности рассмотренные имплантаты из метаматериалов оказывают почти идентичное влияние на биомеханику поясничного отдела позвоночника. А также, несмотря на то что их использование вызывает более высокий уровень напряжений в системе, оно предпочтительнее из-за способности метаматериалов стимулировать прорастание в имплантат костной ткани.