Структурно-функціональні основи організації поперекового відділу хребта людини в онтогенезі

Біомеханічні властивості різноманітних елементів моделі узяті з літератури і даних власних досліджень. В заданих умовах іспиту верхній хребець знаходився під дією спрямованої вертикально донизу сили 1331 Н, що взята з розрахунку дії сили ваги тіла на L1 людини масою 76 кг, при цьому нижній хребець був нерухомо фіксований. Модель досліджувалася при таких станах:

1) статичний стиск (вертикальне положення тіла);

2) статичний стиск в сполученні із силами по 100 Н, прикладених у протилежних напрямках до поперечних відтростків верхнього хребця (обертання навколо вертикальної осі);

3) статичний стиск в сполученні із силою 100 Н, спрямованої вперед і прикладеної до верхнього хребця (згинання в сагітальній площині);

4) статичний стиск в сполученні із силою 100 Н, спрямованої назад і прикладеної до верхнього хребця (розгинання у сагітальній площині);

5) статичний стиск в сполученні із силою 100 Н, спрямованої вліво і прикладеної до верхнього хребця (нахил у фронтальній площині). Таким чином, ми змоделювали всі основні рухі в хребтових сегментах.

Розрахунки 3-D моделі на статичний стиск показали наступне: максимальні напруги розподілялися рівномірно по корковій речовині хребців і гасилися трабекулярною структурою і міжхребцевими дисками.

В результаті кінцево-елементного аналізу були визначені такі рівні напруг: на верхньому хребці - 9,34 МПа, середньому - 10,66 МПа і нижньому - 8,99 МПа; на верхньому міжхребцевому диску - 0,58 МПа, а на нижньому - 0,69 МПа; на передній поздовжній зв'язці - 0,02 МПа; на задній поздовжній зв'язці - 0,05 МПа; на верхніх міжпоперечних зв'язках (справа і зліва) - 0,01 МПа, а на нижніх - 0,04 МПа; на міжостьових зв'язках (верхній і нижній) - 0,02 МПа і на надостьовій - 0,03 МПа. Ці дані були надалі використані в якості контрольних значень при вивченні змін рівня напруг елементів системи при різноманітних рухах. Дослідження зміщень показало, що за даних умов зміщення елементів системи не перевищувало 0,3 мм і було максимальним для верхнього хребця, рівномірно зменшуючись донизу. Максимальним відносним деформаціям піддавалося волокнисте кільце міжхребцевих дисків: у момент стиску воно розтягувалося в місці контакту із драглистим ядром до 1,13%, а потім (за рахунок пружних властивостей) деформація зменшувалася до 0,5% у напрямку до периферії диска.

В другому випадку, при вивченні впливу ротації навколо вертикальної осі максимальним напругам піддаються кортикальна речовина бічних поверхонь хребців, ніжки дуги хребця і поперечні відростки. При аналізі розподілу напруг у цій 3-D моделі, нами отримані наступні результати: їх рівень на верхній замикальній пластинці верхнього хребця - 7,84 МПа, на нижній - 0,95 МПа, на верхньому хребці - 10,89 МПа, середньому - 11,25 МПа, нижньому - 9,04 МПа. Напруги на верхньому міжхребцевому диску досягали 0,68 МПа, а на нижньому - 0,72 МПа. На передній поздовжній зв'язці зареєстровані напруги в 0,02 МПа, на задній - 0,01 МПа; на верхніх міжпоперечних - 0,16 МПа, а на нижніх - 0,29 МПа; на верхніх і нижніх міжостьових - 0,07 МПа і 0,15 МПа, відповідно; на надостьовій - 0,16 МПа і 0,26 МПа на рівні верхнього і нижнього хребців. Таким чином, при ротації навколо вертикальної осі рівень напруг у системі зростає: у верхньому хребці на 17%, середньому - на 6% і нижньому - на 1%, у верхньому міжхребцевому диску - на 17%, а нижньому - на 4%. Жорсткість системи підвищується: у місці навантаження - на верхній поверхні верхнього хребця напруги підвищуються на 23%, а в місці фіксації - на нижній поверхні нижнього хребця - на 32%. Але найбільші напруги фіксуються у зв'язковому апараті: рівень напруг у верхніх міжпоперечних зв'язках зростає в 16 разів, а в нижніх - у 7,3 разу; у верхніх міжостьових - у 3,5 рази, а в нижніх - у 7,5 разів. І якщо передня і задня поздовжні зв'язки не беруть участь в обмеженні цих рухів, й напруги в них практично не відрізняються від контрольних, то в надостьвій зв'язці вони вище в 5,3 - 6,5 рази. Максимальний рівень напруг зареєстрований у нижньому хребці, в його задньобічних відділах.

При дослідженні рівня зміщень елементів моделі було з'ясовано, що вони максимальні для дуги і відростків верхнього хребця (де вони досягають 0,785 мм), поступово зменшуючись донизу. Таким чином, при ротації рівень зміщень в моделі збільшується в 2,6 рази і досягає 0,7є, що збігається з результатами гоніометричних вимірів рухливості хребтових сегментів Polikeit A. (2003) і дослідження 3-D моделей поперекового стовпа при різноманітних варіантах ламінектомії Zander T. (2003), що підтверджує валідність нашої моделі.

При вивченні деформацій моделі в умовах стиску і ротації було з'ясовано, що в середньому він зростає в 1,6 рази в порівнянні з розрахунками на статичний стиск. Максимуму (1,86%) деформації сягають у задніх відділах волокнистого кільця міжхребцевих дисків та в міжостьових зв'язках у місцях їх зрощення з остистими відтростками. Рівень напруг вищий, ніж в умовах статичного стиску, сягає максимуму в міжпоперечних зв'язках (зростає в 16 разів), а рівень деформацій збільшується в 1,6 рази і максимальний - у задніх відділах міжхребцевих дисків.

Наступним етапом проводилися розрахунки 3-D моделі на стиск у сполученні зі згинанням. При дослідженні рівня напруг у моделі при цих умовах були отримані такі результати: на верхньому хребці - 8,19 МПа, на середньому - 11,93 МПа і на нижньому - 11,27 МПа; на верхньому міжхребцевому диску - 0,97 МПа, а на нижньому - 1,23 МПа. На зв'язках були зареєстровані наспупні напруги: передня поздовжня - 0,036 МПа, 0,037 МПа і 0,049 МПа (на рівні верхнього, середнього і нижнього хребців), для задньої поздовжньої аналогічні значення склали - 0,32 МПа, 0,27 МПа і 0,26 МПа і для надостьової - 0,01 МПа, 0,01 МПа і 0,06 МПа, відповідно. У міжпоперечних - 0,63 МПа і 0,24 МПа - у верхніх і нижніх, відповідно, а для міжостьових аналогічні значення - 0,04 МПа і 0,03 МПа. Жорсткість системи в цілому знижується: рівень напруг на верхній замикальній пластинці складав 4,46 МПа, а на нижній - 0,15 МПа. Таким чином, при згинанні, рівень напруг у верхньому хребці знижується на 12%, у середньому - зростає на 12%, а в нижньому - вище контрольних на 25%. Максимальні напруги зареєстровані в передніх ділянках тіл хребців у районі “талії”. У міжхребцевих дисках напруги зростають на 67% і 78% (для верхнього і нижнього, відповідно). Рівень напруг у зв'язках хребтового стовпа істотно підвищується: у верхній поздовжній зв'язці у 1,8 - 2,5 рази, у нижній поздовжній зв'язці - у 26 - 32 рази, у верхніх міжпоперечних - у 63 рази, у нижніх - у 6 разів і в міжостьових верхніх - у 2 рази, у нижніх - у 1,5 рази.

При аналізі зміщень елементів системи з'ясовано, що максимальними вони є для переднє-верхнього края тіла верхнього хребця і досягають 0,593 мм, що вище, ніж при статичному стиску в 2 рази. При аналізі деформацій було з'ясовано, що їх максимальні значення не перевищують аналогічних при статичному стиску (1,15 %) і спостерігаються в передніх відділах міжхребцевих дисків, які в момент стиску і згину вип'ячуються вперед.

Таким чином, особливостями напружено-деформованого стану моделі при згинанні є те, що максимальні напруги в тілах хребців розташовані по передній поверхні в районі талії (більше 10 МПа). У зв'язку з цим, різке зростання рівня напруг визначається у верхніх міжпоперечніх (у 63 разу) і задній поздовжній (у 26 - 32 рази) зв'язках. Максимальним деформаціям піддаються передні відділи волокнистого кільця міжхребцевих дисків.

При розрахунках 3-D моделі хребтових сегментів на стиск у сполученні з розгинанням, були отримані наступні результати: рівень напруг у тілах хребців склав для верхнього - 6,9 МПа, середнього - 11,37 МПа і нижнього - 8,35 МПа. Напруги у верхньому міжхребцевому диску спостерігалися 0,62 МПа, а в нижньому - 0,48 МПа. У передній подовжній зв'язці напруги склали: на рівні верхнього і середнього хребців - 0,03 МПа, а нижнього - 0,05 МПа. Для задньої поздовжньої зв'язки аналогічні значення складали - 0,02 МПа, 0,04 МПа і 0,06 МПа і для надостьової - 0,03 МПа, 0,05 МПа і 0,05 МПа. Рівень зареєстрованих напруг для верхніх міжпоперечних зв'язок склав 0,16 МПа і для нижніх - 0,19 МПа, аналогічні значення для міжостьових складали 0,06 МПа і 0,09 МПа. Ділянки хребців, у яких напруги були максимальні і перевищували заданий поріг у 10 МПа, були розташовані на заднє-бічній поверхні тіл хребців. Загальна жорсткість системи за таких умов іспитів падає: напруги в місці навантаження 3,35 МПа (на 48% менше ніж при статичному стиску), а в місці фіксації лише 0,1 МПа (на 86 % менше).

Таким чином, при розгинанні в хребтових сегментах рівень напруг у тілах верхніх і нижніх хребців знижується на 26% і 7%, відповідно, а в середньому хребці, навпаки зростає на 7%. У верхньому міжхребцевому диску напруги знижуються на 7%, а в нижньому підвищуються на 30%. У передній і задній подовжніх з'вязках напруги зростають, відповідно, у 1,5 - 2,5 рази й у 2 - 6 разів. У верхніх міжпоперечних з'вязках напруги збільшується в 16 разів, а в нижніх - у 4,8 разу, аналогічні значення для міжостьових з'вязок складали 3 і 4,5 рази.

При вивченні зміщень, було з'ясовано, що при розгинанні найбільше зміщуються заднє-верхні відділи тіла верхнього хребця і його відтростки. Максимальний рівень зміщень склав 0,434 мм, що в 1,4 разу перевищує контрольні значення.

При розгляді ступеня деформації різноманітних елементів 3-D моделі було виявлено, що максимальний рівень деформацій (1,19%) спостерігається в задніх відділах міжхребцевих дисків, де драглисте ядро розтягує задній відділ волокнистого кільця і задньої поздовжньої зв'язки, крім того високий рівень деформацій спостерігається на суглобних відростках, які обмежують рівень розгинання, та в місцях прикріплення міжостьових зв'язок до відростків.

Таким чином, при розгинанні максимальний рівень напруг спостерігається на заднє-бічних ділянках тіл хребців (більше ніж 10 МПа). Крім того, значно зростають напруги у зв'язковому апараті. До найбільших деформацій схильні задні відділи міжхребцевих дисків, суглобові відростки і міжостьові зв'язки.

При аналізі бічних рухів (нахил вліво) у 3-D моделі хребтових сегментів було з'ясовано, що максимальні напруги розташовані на бічній поверхні тіл хребців із боку нахилу. У першому хребці зліва (із боку нахилу) зареєстрована напруга 6,18 МПа, а справа (із боку протилежного нахилу) - 4,71 МПа, у другому хребці - 14,44 МПа і 3,96 МПа і у третьому - 14,41 МПа і 2,8 МПа, відповідно. У верхньому міжхребцевому диску зліва значення напруг дорівнюють 0,76 МПа, а справа - 0,48 МПа, в нижньому - 1,01 МПа і 0,32 МПа. Напруги в передній подовжній зв'язці склали 0,02 МПа, а в задній - 0,01 МПа, у міжостьових зв'язках - 0,02 МПа - 0,03 МПа, а в надостьовій - 0,01 МПа - 0,03 МПа. У верхніх міжпоперечних зв'язках напруги зліва - 0,14 МПа і справа - 0,07 МПа, аналогічні значення для нижніх міжпоперечних зв'язок склали - 0,19 МПа і 0,02 МПа.

Загальна жорсткість системи, в порівнянні зі статичним стиском, знижується: у місці навантаження напруги складали 1,32 МПа (що на 79% нижче контролю), а в місці фіксації - 0,09 МПа (на 87% нижче контрольних значень). При бічних рухах напруги в хребцях із боку нахилу (у ділянках працюючих на стиск) перевищують аналогічні з протилежної сторони (у ділянках працюючих на розтяг) у 1,3 - 5,1 рази, причому різниця наростає в каудальному напрямку. Ділянки з максимальними напругами розташовані на бічних поверхнях хребців із боку нахилу.

Таким чином, в усіх хребцях напруги нижчі аналогічних при статичному стиску: з боку протилежному нахилу на 50% - 69% (сторони працюючої на розтяг), а з боку нахилу (працюючої на стиск) - у верхньому хребці вони нижчі контролю на 34%, у середньому - вище на 35%, а в нижньому - вище контролю на 60%. Аналогічна ситуація спостерігається і для міжхребцевих дисків: із боку стиску - вище контролю на 31% і 46% (для верхнього і нижнього, відповідно), а з боку розтягу нижче на 17% і 54%. Значення напруг у передній і задній поздовжніх зв'язках при цих умовах іспитів не відрізнялися від контролю, у надостьвій були нижче на 25% - 67%. У верхніх міжпоперечних зв'язках із боку розтягу напруги зростали в 7 разів, а з боку стиску - у 14 разів. У нижніх міжпоперечних зв'язках напруги з боку розтягу були в 2 рази менше від контролю, а з боку стиску - в 4,8 рази вище.

При аналізі зміщень було з'ясовано, що максимальні значення спостерігалися для верхнє-бічних структур верхнього хребця з боку нахилу і досягали 0,423 мм, що вище контролю в 1,4 рази.

При аналізі розподілу деформацій у моделі виявлено, що зони максимальних деформацій розташовані в міжхребцевих дисках із боку нахилу, де вони досягали 3,46%, що вище контролю в 3,1 рази.

Таким чином, при бічних нахилах спостерігається зростання рівня напруг у хребцях, міжхребцевих дисках і поперечних зв'язках із боку нахилу. Максимальні деформації виявлені у фіброзному кільці міжхребцевих дисків із боку нахилу.

Створення і дослідження тривимірних комп'ютерних моделей поперекових відділів хребтового стовпа на основі отриманих даних при вивченні нативних препаратів і ЯМР-томограм дозволило розширити уявлення про розподіл напруг у поперекових хребцях, міжхребцевих дисках і зв'язках у різноманітних умовах навантаження. При аналізі методом кінцевих елементів напружено-деформованого стану 3-D моделей поперекового відділу хребтового стовпа осіб різноманітних вікових груп в умовах статичного стиску, ми з'ясували, що середній рівень напруг у поперекових хребцях і міжхребцевих дисках із віком зростає. Так, для L1 середній рівень напруг зростає від 0,18 МПа в новонарождених до 4,34 МПа в осіб старечого віку (коефіцієнт кореляції з віком склав r= 0,89 при р<0,05), аналогічні значення для L2 склали 0,15 МПа та 5,95 МПа (r= 0,95 при р<0,05), для L3 - 0,17 МПа і 8,57 МПа (r= 0,96 при р<0,05), для L4 - 0,14 МПа та 12,67 МПа (r= 0,96 при р<0,05) і для L5 - 0,15 МПа та 23,22 МПа (r= 0,95 при р<0,05).

Для міжхребцевих дисків характерна така ж тенденція, хоча середній рівень напруг в них значно нижчий, ніж в хребцях завдяки амортизаційній властивості драглистого ядра. Для L1/2 диска середня напруга зростає від 0,12 МПа у новонароджених до 0,55 МПа в осіб похилого віку, після чого знижується до 0,4 МПа в осіб старечого віку (що пов'язано з дегідратацією і падінням тургору драглистого ядра), коефіцієнт кореляції з віком r= 0,68, при р<0,05. Для L2/3 диска аналогічні значення складають: 0,12 МПа в новонароджених, 1,32 МПа в осіб похилого віку і 0,69 МПа в осіб старечого віку (кореляція з віком r= 0,68, р<0,05), для L3/4 - 0,13 МПа, 1,46 МПа і 0,71 МПа (r= 0,7 при р<0,05), для L4/5 - 0,13 МПа, 2,7 МПа і 2,43 МПа (r= 0,93, р<0,05), відповідно. Для L5/Ѕ1 диска напруги зростають протягом всього постнатального онтогенезу від 0,11 МПа до 4,65 МПа.

При подальшому дослідженні розподілів напруг між елементами досліджуваної системи (хребцями і міжхребцевими дисками) ми приймали середню напругу в L5 за еталон, перераховуючи відповідні абсолютні значення для інших елементів у відсотках стосовно нього - у відносних значеннях. Таким чином, ми з'ясували, що розподіл напруг між поперековими хребцями для осіб першого року життя (до формування поперекового лордоза) - першої і другої вікових груп абсолютно не схожі на інші вікові групи. У новонароджених і грудних дітей при вертикальному навантаженні максимум напруг припадає в місці навантаження на L1 - 120% і 169% (стосовно L5), відповідно. Відносні напруги на інших хребцях (93%-113%) і міжхребцевих дисках (73%-87%) у новонарождених розподіляються відносно рівномірно. У дітей грудного віку аналогічні значення складають 97%-100% для хребців і 46%-51% для міжхребцевих дисків.

У процесі формування поперекового лордозу розподіл напруг у системі змінюється - вони зосереджуються в елементах, які розташовані нижче, (тому нижні хребці стають більш масивними), крім того, відносні напруги в міжхребцевих дисках у 4 - 18 разів менші, ніж у відповідних хребцях. Відносні напруги в L1 із віком зростають від 6% до 19% (стосовно L5), у L2 - від 6% до 26%, у L3 - від 4% до 27% і в L4 - від 35% до 55%, для осіб третьої - одинадцятої вікових груп, відповідно. Відносні напруги в міжхребцевих дисках, на відміну від хребців, із віком істотно не змінюються і складають: для L1/2 - 1%-2%, для L2/3 - 2%-5%, для L3/4 - 3%-7%, для L4/5 - 8%-14% і для L5/Ѕ1 - 17%-26%.

Таким чином, із віком відбувається перерозподіл напруг між елементами системи: за рахунок зниження амортизаційних властивостей міжхребцевих дисків збільшується навантаження на хребці. Цей процес, у сполученні з віковим остеопорозом, призводить до підвищеного навантаження на трабекули губчастої речовини кістки, що може сприяти утворенню мікропереломів.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішена актуальна наукова проблема - вивчені структурно-функціональні основи організації поперекового відділу хребта людини на всіх етапах постнатального онтогенезу, на основі чого створені адекватні тривимірні комп'ютерні моделі, що дозволяють прогнозувати поводження цієї системи і віртуально оптимізувати оперативні втручання.

1. Авторське програмне забезпечення “MORPHOLOG” можна використовувати для морфометричних досліджень великих баз даних ЯМР-томограм. При дослідженні двох незалежних виборок методами прямої остеометрії і ЯМР-морфометрії різниця не досягає статистичної достовірності, у середньому складаючи 4,7%.

2. При дослідженні остеометричних показників поперекових хребців виявлені наступні закономірності: передня висота тіла хребця максимальна для L3, а задня мінімальна в L5; верхній сагітальний діаметр, довжина суглобових відростків, висота і ширина ніжок хребців послідовно збільшуються в каудальному напрямку; нижній сагітальний діаметр і фронтальні розміри зростають від L1 до L4, а в L5 декілька знижуються; довжина поперечних й остистих відростків максимальна для L3 і зменшується в краніальному і каудальному напрямках; фронтальний діаметр хребтового каналу розширюється в каудальному напрямку, а в сагітальний площині є звуження на рівні L3.

3. У періоді першого і другого дитинства, а також у підлітковому віці, остеометричні розміри поперекових хребців у жінок в середньому більше на 4,3%-15,7%, а в зрілому і старечому віці, навпаки, розміри в чоловіків перевищують аналогічні в жінок на 4,4%-13,7%.

4. Найбільш активний ріст поперекових хребців спостерігається в період першого і другого дитинства (1-7 років), коли темпи росту складають 28,2%-82,8%. Починаючи з другого періоду зрілого віку, спостерігається зниження висотних розмірів поперекових хребців, темпи якого складають 0,4%-4,8%, інші остеометричні показники вірогідно не змінюються.

5. При вивченні меж індивідуальної мінливості поперекових хребців встановлено, що орторахія визначається для 15,1% поперекових хребців, курторахія - для 54,6%, а койлорахія - для 30,3%. Таким чином, клиноподібна форма хребців є переважною, за рахунок чого, та форми міжхребцевих дисків формується поперековий лордоз. Крайні форми курторахії k1 ? 1,46 зареєстровані в 4 % випадків, частіше для L5. Крайні форми койлорахії k1 ? 0,7, навпаки, відзначаються для L2, L3, L4 усього лише в 0,4 % випадків.

6. Середні показники кута поперекового лордоза (145є-157є) спостерігалися в 131 (58,5%) випадку з 224. Гіперлордоз, коли кут був меншим за 145є, спостерігався в 21,9 % випадків, при цьому мінімальне значення (112є) спостерігалося лише в одному випадку. Гіполордоз, при якому значення кута було більше, ніж 157є, спостерігався в 19,6 % випадків, при цьому максимальне значення 175є спостерігалося в 3 випадках.

7. У кожній зоні губчастої речовини тіл хребців поперекового відділу є властиві їй особливості форми, розмірів і розташування трабекул, що залежать, насамперед, від механічного навантаження. Найсильніше від інших відрізняється архітектоніка передньо-верхньої зони - наявність у ній специфічних трабекул, що підтримують верхній вентральний кут хребця, і передньо-середньої зони - розташування тут сагітальних пластинчастих трабекул у формі клина.

8. Мікроструктура губчастої речовини в тілі хребця може бути описана, як кубічна система вертикальних і горизонтальних пластин або прутів, точна геометрія якої залежить від анатомічної ділянки хребця, віку і здоров'я людини. Морфометричний аналіз показав, що відносна щільність і товщина трабекул у тілах хребців зменшується з віком так, як і кількість трабекул. Створення й удосконалення комп'ютерних кінцево-елементних моделей, на сьогоднішній день, є найкращим засобом описання структурно-функціональних відношень губчастої речовини хребців.

9. Протягом усього періоду постнатального онтогенезу, в поперекових хребцях відбуваються активні процеси хімічного обміну: від народження до зрілого віку наростає вміст кальцію і фосфору, але знижується вміст натрію і калію. Потім, у похилому і старечому віці спостерігаються процеси вікового остеопорозу - втрата кальцію. Крім того, із віком у поперекових хребцях беззупинно знижується питомий вміст води й органічних речовин і наростає відсоток мінеральних речовин.

10. З віком спостерігається достовірне збільшення об'єму елементарної комірки кристалів, за рахунок цього відбувається зменшення міжплощинних відстаней. Це призводить до зменшення активної поверхні кісткового мінералу і як слідство - до зниження швидкості обмінних процесів.

11. Кістковий мінерал різноманітних зон поперекових хребців має визначені особливості, пов'язані не тільки з взаємовідношенням компактної і губчастої речовини кістки, але і з розподілом сил навантаження. У зрілому віці знижується коефіцієнт мікротекстурування, що свідчить про зростання неоднорідності розташування подовжніх вісей кристалів гідроксиапатиту. Останні орієнтуються вздовж ліній силових напруг, які виникають при осьовому навантаженні на хребтовий стовп. Водночас, змінюється фазовий склад кісткової золи: зростає доля кристалітів і знижується вміст аморфного фосфату кальцію.

12. Результати аналізу кореляційних залежностей між досліджуваними біомеханічними показниками L1 та віком суб'єкта свідчать, що лише межа міцності є показником залежним від віку (r = -0,74 і r = - 0,81 при p>0,0001 для чоловіків і жінок, відповідно), в той час як модуль Юнга і питома робота руйнації скоріше залежать від стану здоров'я конкретного індивідуума.

13. Кінцево-елементний аналіз довів, що звичайна форма поперекового хребця є оптимальною для передачі відповідних навантажень на стиск, а крайні форми індивідуальної мінливості хребців, які змінють їх геометрію, призводять до зниження функціональності системи.

14. Дані комп'ютерного моделювання методом кінцевих елементів довели, що середній кут поперекового лордоза (152є) є проміжним значенням між гіполордозом (175є) і гіперлордозом (112є) і таке розташування елементів хребтового стовпа є оптимальним із біомеханічної точки зору, забезпечуючи баланс між ступенем напруг у хребцях і міжхребцевих дисках та амортизацією маси тіла. При гіполордозі напруги стають меншими, але відсутня амортизація тіла під час ходи та бігу, при гіперлордозі підвищується амортизація, але сильно зростають напруги в елементах системи.

Рекомендації:

1. Отримані в результаті дослідження дані про хімічний склад поперекових хребців і їх біомеханічні властивості, у порівняльному віковому і статевому аспектах, повинні враховуватися при розробці планів фізичної підготовки спортсменів і дозуванні фізичних навантажень у кабінетах лікувальної фізкультури.

2. Дані про діапазони вікових і статевих особливостей розмірів поперекових хребців можуть бути використані хірургами під час проведення оперативних втручань на поперековому відділі хребта (чрезніжкова вертебропластика, корпородез та інші).

3. Створені 3-D моделі поперекового відділу хребта дозволяють аналізувати різноманітні впливи зовнішніх і внутрішніх чинників, і можуть бути використані інженерами під час проектування ергономічних крісел (у транспорті, будуванні літаків і космічної техніки), лікарями для оптимізації оперативних втручань (уточнення біомеханічних наслідків резекції тієї або іншої частини хребця, вибір матеріалу і форми трансплантату, конструювання протезів та інше).

4. Тривимірні комп'ютерні моделі сегментів хребта вперше дозволять лікарям мануальним-терапевтам точно розрахувати механізм і наслідки впливів різноманітних лікувальних маніпуляцій.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Ковешніков В.Г., Лузін B.I., Маврич В.В. Особливості морфометрії хребців поперекового відділу людини // Буковинський медичний вісник -- Чернівці, 2001. - T. 5. -№ 3-4. - С. 55-56. (пошукувачем проведено аналіз даних літератури, набір та друк матеріалу).

Ковешников В.Г., Маврич В.В., Чистолинова Л.И., Недоступ Н.Ф., Скрябина Е.Н., Овчаренко В.А. Новый способ остеометрии позвонков // Проблеми остеології. - 2001. - Т. 4, № 1-2. - С. 73-74. (пошукувачем особисто подано ідею нового способу остеометрії хребців, проведено його удосконалення).

Маврич В.В. Сравнительный морфометрический анализ позвонков поясничного отдела // Український медичний альманах. - 2001. - Т. 4, № 3. - С. 112-114.

Маврич В.В., Овчаренко В.В., Жигунов А.Ю., Фоменко В.А. Сравнительный анализ содержания фосфора в различных зонах позвонков поясничного отдела позвоночника человека // Український медичний альманах. - 2001. - Т. 4, № 4. - С. 102-104. (пошукувачем проведено аналіз отриманих даних, біохімічні дослідження набір та друк тексту).

Маврич В.В. Особенности содержания минеральных веществ в различных зонах позвонков поясничного отдела // Український медичний альманах. - 2001. - Т. 4, № 5. - С. 85-87.

Маврич В.В. Особливості вмісту органічних речовин у різних зонах хребців поперекового відділу // Український медичний альманах. - 2001. - Т. 4, № 6. - С. 103-105.

Ковешніков В.Г., Маврич В.В., Недоступ М.Ф., Чистолінова Л.І. Аналіз розподілу заліза в різних зонах поперекових хребців людини // Проблеми остеології. - 2002. - Т. 5, № 2-3., С. 63-66. (пошукувачем проведено набір матеріалу, біохімічні дослідження зразків, аналіз даних).

Маврич В.В. Особенности гидратации различных зон позвонков поясничного отдела человека // Український медичний альманах. - 2002. - Т. 5, № 1. - С. 187-189.

Маврич В.В. Морфометрический анализ поясничного отдела позвоночного канала // Український медичний альманах. - 2002. - Т. 5, №2. - С. 62-63.

Маврич В.В. Сравнительный анализ биомеханических параметров и содержания минеральных веществ в поясничных позвонках человека // Український медичний альманах. - 2002. - Т. 5, № 5. - С. 87-89.

Ковешніков В.Г., Маврич В.В. Аналіз розподілу кальцію в різних зонах поперекових хребців людини // Український морфологічний альманах. - 2003. - Т. 1, № 1. - С. 24-26. (пошукувачем проведено набір матеріалу, біохімічні дослідження зразків, аналіз даних).

Ковешников В.Г. Маврич В.В. Сравнительный анализ минерализации различных зон поясничных позвонков новорожденных и лиц зрелого возраста // Український медичний альманах. - 2003. - Т. 6, №2. - С. 90-93. (пошукувачем проведена обробка отриманих даних, набір та друк матеріалу).

Ковешников В.Г., Маврич В.В., Кащенко С.А. Алгоритм остеометрического исследования // Буковинський медичний вісник. - 2003. - Т. 7, № 3. - С. 180-186. (пошукувачем проведено аналіз даних, друк тексту та підготовку ілюстрацій стосовно поперекових хребців людини).

Маврич В.В. Морфометричний аналіз трабекулярної структури різних зон першого поперекового хребця // Вісник морфології. - 2003. - Т. 9, № 2. - С. 180-181.

Маврич В.В. Сравнительный анализ распределения воды и органических веществ в различных зонах поясничных позвонков новорожденных // Український медичний альманах. - 2003. - Т. 6, № 1. - С. 71-74.

Маврич В.В. Особливості будови й хімічного складу різних зон поперекових хребців людини // Проблеми остеології. - 2003. - Т. 6, № 1-2. - С. 88-90.

Маврич В.В. Рентгеноструктурный анализ различных зон поясничных позвонков новорожденных и лиц зрелого возраста // Український морфологічний альманах. - 2003. - Т. 1, № 2. - С. 52-56.

Маврич В.В. Особливості будови губчастої речовини різних зон поперекових хребців людини на горизонтальних розпилах // Проблеми остеології. - 2003. - Т. 6, № 3. - С. 51 - 53.

Маврич В.В. Сравнительный морфологический анализ различных зон тел поясничных позвонков человека на фронтальных срезах // Український медичний альманах. - 2003. - Т. 6, № 3. - С. 100-103.

Маврич В.В. Морфометрический анализ различных зон губчатого вещества тел поясничных позвонков новорожденных // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2003. - № 4. - С. 26-29.

Маврич В.В. Особенности архитектоники губчатого вещества различных зон тел поясничных позвонков человека // Таврический медико-биологический вестник. - 2003. - Т. 6, № 4. - С. 98-104.

Маврич В.В. Исследование межтрабекулярных пространств различных зон губчатого вещества тел поясничных позвонков человека // Український медичний альманах. - 2003. - Т. 6, № 4. - С. 90-92.

Маврич В.В., Єрьомін А.В. Вікова динаміка концентрації макроелементів кісткової тканини в різних зонах поперекових хребців людини // Український медичний альманах. - 2003. - Т. 6, № 5. - С. 103-106. (пошукувачем проведено аналіз отриманих даних, біохімічні дослідження, набір та друк тексту).

Маврич В.В. Исследование микроструктурных свойств губчатой кости тел поясничных позвонков человека с использованием трехмерных структурных моделей // Український медичний альманах. - 2003. - Т. 6, № 6. - С. 199-201.

Ковешніков В.Г., Кащенко С.А., Маврич В.В. Метод морфометричного дослідження та оцінки структурно-функціонального стану кісток // Клінічна анатомія та оперативна хірургія. - 2004. - Т. 3, № 2. - С. 59-62. (пошукувачем проведено аналіз даних, друк тексту та підготовку ілюстрацій стосовно поперекових хребців людини).

Маврич В.В. Биомеханические свойства замыкательных пластинок поясничных позвонков человека // Український медичний альманах. - 2004. - Т. 7, № 1. - С. 100-102.

Маврич В.В. Использование компьютерных методов анализа при морфометрическом исследовании губчатой кости тел позвонков человека в возрастном аспекте // Медицина сегодня и завтра. - 2004. - № 1. - С. 34-37.

Маврич В.В. Фазовый состав различных зон поясничных позвонков по данным рентгеноструктурного анализа // Український морфологічний альманах. - 2004. - Т. 2, № 1. - С. 51-54.

Маврич В.В. Біомеханічні властивості різних зон тіл поперекових хребців людини на горизонтальних розтинах // Український медичний альманах. - 2004. - Т. 7, № 2. - С. 108-110.

Маврич В.В. Исследование губчатой кости поясничных позвонков на горизонтальных распилах и рентгенограммах с использованием программы "MORPHOLOG": сравнительный анализ // Український медичний альманах. - 2004. - Т. 7, № 3 (додаток). - С. 69-71.

Маврич В.В. Використання комп'ютерної програми "MORPHOLOG" для морфометричного дослідження губчастої кістки // Таврический медико-биологический вестник. - 2004. - Т. 7, № 4. - С. 181-183.

Маврич В.В. Ножки поясничных позвонков: клинико-анатомическое исследование // Український медичний альманах. - 2004. - Т. 7, № 6. - С. 97-99.

Ковешников В.Г., Маврич В.В., Еремин А.В. Конечно-элементные модели поясничного отдела позвоночника // Український морфологічний альманах. - 2005. - Т. 3, №1. - С. 34-39. (пошукувачем особисто подано ідею створення моделей, проведено їх удосконалення).

Маврич В.В., Болгова Е.С., Попов О.В. Возрастные особенности морфометрических показателей поясничного отдела позвоночника человека по данным ЯМР-томографии // Український медичний альманах. - Том 8, №2 - 2005. - С. 89 - 92. (пошукувачем проведено морфометричні дослідження великої бази ЯМР-томограмм, аналіз отриманих результатів).

Маврич В.В. Крайние формы индивидуальной изменчивости поясничных позвонков // Український морфологічний альманах - 2005. - Т. 3, № 2.- С. 52 - 56

Маврич В.В. Применение методов компьютерного трехмерного моделирования в современных научных исследованиях // Український медичний альманах. - 2005. - Т. 8, № 4. - С. 102-105.

Деклараційний патент на винахід 64175 А Україна, А61В17/00. Пристрій для виготовлення серійних розпилів кісток скелета. Деклараційний патент на винахід 64175 А Україна. А61В17/00/ Ковешніков В.Г., Маврич В.В., Кащенко С.А.; Заявл. 05.03.03; Опубл. 16.02.04; Бюл. №2. (пошукувачем виконано 40% роботи: особисто здобувачем подано ідею винаходу, виготовлено та удосконалено пристрій).

Ковешніков В.Г., Маврич В.В., Недоступ М.Ф., Чистолінова Л.І. Комп'ютерне моделювання поперекових хребців людини // Труди IX Конгресу Світової Федерації Українських Лікарських Товариств. - Луганськ-Київ-Чикаго. - 2002. - С. 447. (пошукувачем проведено аналіз даних літератури, розроблені методи моделювання хребців, набір та друк тексту).

Ковешников В.Г., Маврич В.В., Недоступ Н.Ф., Чистолинова Л.И. Сравнительный анализ химического состава и прочности позвонков человека // Морфология. - 2002. - Т. 121, № 2-3. - С. 73. (пошукувачем проведено аналіз отриманих даних, біохімічні та біомеханічні дослідження).

Ковешников В.Г., Маврич В.В. Особенности строения и химического состава позвонков поясничного отдела под влиянием экологических факторов промышленного региона Донбасса // Саміт нормальних анатомів України та Росії. - Тернопіль: Укрмедкнига, 2003. - С. 53-58. (пошукувачем проведено аналіз отриманих даних, біохімічні та гістоморфометричні дослідження).

Маврич В.В. Сравнительный анализ размеров позвоночного канала поясничного отдела у лиц разного возраста // Наук. прац. I Міжрегіон. конф. молод. вчених „Актуальні питання біології та медицини”. - Луганськ: АЛЬМА-МАТЕР, 2003. - С. 58-60.

Ковешников В.Г., Маврич В.В., Еремин А.В. Трехмерные структурные модели губчатой кости тел позвонков // Морфология. - 2004. - Т. 126, №4. - С. 60. (пошукувачем проведено аналіз даних літератури, розроблені концептуальні підходи до моделювання губчастої кістки, набір та друк тексту).

Размещено на Allbest.ru