Грудная клетка стабилизирует грудной отдел позвоночника человека: исследование in vitro с поэтапным удалением структур грудной клетки

Стабилизирующее влияние грудной клетки на грудной отдел позвоночника человека до сих пор изучено недостаточно. Для более глубокого понимания этого эффекта, а также калибровки и валидации численных моделей грудного отдела позвоночника необходимы экспериментальные биомеханические данные. Целью настоящего исследования было определить (1) стабилизирующее влияние отдельных структур грудной клетки на грудной отдел позвоночника человека, а также влияние грудной клетки на (2) гибкость отдельных двигательных сегментов и (3) сопряженное двигательное поведение грудного отдела позвоночника. Шесть образцов грудного отдела позвоночника человека, включавших всю грудную клетку, подвергали квазистатической нагрузке чистыми моментами ±2 Н·м при сгибании/разгибании (FE), боковом наклоне (LB) и осевой ротации (AR) с использованием специально изготовленного стенда для исследования позвоночника. Во время приложения нагрузки анализ движений выполняли с помощью оптической системы отслеживания движений для определения диапазона движений (ROM) и нейтральной зоны (NZ). Образцы исследовали (1) в интактном состоянии, (2) после удаления межреберных мышц, (3) после срединной стернотомии, а также после удаления (4) передней части грудной клетки до культей ребер, (5) головок правых шестого—восьмого ребер и (6) всех головок ребер. По сравнению с предыдущим состоянием после рассечения межреберных мышц (LB: +22,4%, AR: +22,6%), передней части грудной клетки (FE: +21,1%, LB: +10,9%, AR: +72,5%) и всех головок ребер (AR: +5,8%) выявлено статистически значимое (p < 0,05) увеличение ROM. По сравнению с интактным состоянием после удаления передней части грудной клетки ROM и NZ значительно увеличились (FE: +52,2% и +45,6%; LB: +42,0% и +54,0%; AR: +94,4% и +187,8% соответственно). Срединная стернотомия (FE: +11,9%, AR: +21,9%) и частичное рассечение реберно-позвоночных соединений (AR: +11,7%) значительно увеличивали ROM по сравнению с предыдущим состоянием. Удаление всей грудной клетки увеличивало ROM как моносегментарных, так и сопряженных движений, но не изменяло качественный характер движений. Грудная клетка оказывает сильное влияние на жесткость грудного отдела позвоночника, особенно при осевой ротации.