No abstract

Objective. To analyze mathematical model of the efficiency of the compensatory mechanism of the deformed spine. Material and Methods. The developed basic kinematic model of the spine was used. The restoration of the position of the projection of the general center of mass (GCM) was mathematically modeled, and mechanogenesis of the spinal deformity and possibility of its compensation were evaluated. To assess the reliability of the mathematical model, spinal skiagrams taken from patients with clinically confirmed pathology and sagittal imbalance were used. Results. On the basis of quantitative characteristics of the primary spine deformity of a certain clinical case and using the developed algorithm, it is possible to create a model of both a primary deformity and a compensatory response from intact segments of the spine taking into account the influencing factors. This makes it possible to use the proposed kinematic model in scientific research on predicting the course of various types of spinal deformities. Conclusion. The proposed algorithms simulating the development of spinal deformities based on the restoration of the position of the GCM projection reflect their mechanogenesis and can be used to model various pathological conditions of the spine. A complete correction of the deformity does not mean a complete cure, since the required spinal fusion creates a new, prognostically less significant, but pathological situation.

Вопросы механогенеза деформации позвоночника при различной его патологии по-прежнему являются актуальными как с научной, так и с практической точки зрения. Решение их возможно путем проведения экспериментальных исследований с использованием различных моделей. Цель работы -выявить зависимость изменения формы и ориентации позвоночника в сагиттальной плоскости как от уровня, вида и величины первичной деформации, так и от компенсаторных реакций со стороны интактных сегментов. Для проведения экспериментов использована созданная нами кинематическая параметрическая модель позвоночника. Для ее разработки были использованы координаты реперных точек позвонков, снятых с 460 рентгенограмм каждого позвонка в отдельности, и рассчитан ряд параметров, характеризующих особенности их формы. Программными средствами путем сопоставления контуров суставных поверхностей суставных отростков сочленяющихся позвонков были воссозданы форма и ориентация позвоночника в сагиттальной плоскости. Разработанная кинематическая модель показала, что наиболее значимым видом деформации позвоночника для изменения его формы и ориентации является кифоз (его величина, локализация и протяженность). Смещение позвонка в горизонтальной плоскости приводит к нарушению постурального баланса, кифоз требует включения компенсаторных механизмов, но независимо от локализации первичной деформации. Наибольшие нарушения постурального баланса возникают при кифотической деформации на уровне L5-S1 сегментов в сочетании с горизонтальным смещением L5 позвонка. Предложенная параметрическая кинематическая модель позвоночника позволяет получать достоверные результаты изменения формы и ориентации позвоночника при моделировании различной патологии позвоночника. Ключевые слова: позвоночник, модель, деформации, форма, ориентация, параметры.