Анализ результатов лечения пострадавших с переломами костей губчатого строения при применении традиционных методов лечения. Частота, причины и механизмы сохранения посттравматических импрессионных деформаций. Показания к применению костной пластики.
Аннотация к работе
Более 50 % среди инвалидов от травм составляют пострадавшие с переломами костей конечностей, в основном, бедра и голени [Устьянцев В.И., 2006]. Травмы этой части костей сопровождаются переломом не только кортикальной пластинки, но и переломом губчатой кости в виде импрессионной деформации костного вещества. Консервативными методами лечения далеко не всегда удается устранить нарушение анатомии кости, возникшее в результате импрессии костного вещества. После удачной закрытой репозиции сохраняется опасность асептического некроза трабекул, подвергшихся травме, и, как следствие, рассасывания фрагментов костей. Провести анализ результатов лечения пострадавших с переломами костей губчатого строения при применении традиционных методов лечения.
Список литературы
По теме диссертации
1) опубликовано: - 49 печатных работ: 16 - в рецензируемых журналах, 1 зарубежная статья, 3- в международных сборниках;
- 5 информационных писем для врачей практического здравоохранения;
- 2 учебно-методических пособия для студентов, два видеофильма;
2) получено 6 патентов РФ - из них 4 на изобретение, 2 - на полезную модель, 11 рацпредложений, одно свидетельство о регистрации интеллектуальной собственности.
Объем и структура работы
Диссертация изложена на 304 страницах машинописного текста, включает 170 рисунков, 42 таблицы.
Работа состоит из следующих разделов: введения, семи глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения.
Указатель литературы включает 352 источника, из них 112 - иностранных.
Диссертация выполнена по инициативному плану НИР ГБОУ ВПО «Ижевская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России.
Тема диссертации утверждена на ученом совете 27.11.2007 г. (протокол № 4). Номер государственной регистрации темы 01200874942.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Материалы и методы исследования
Работа состоит из двух частей - клинической и экспериментальной.
Общая характеристика клинических наблюдений
Клинические наблюдения основаны на анализе и сравнении результатов лечения пациентов основной группы и группы сравнения. Для отбора пациентов в группу сравнения были изучены истории болезни 866 пострадавших с переломами эпиметафизарной части костей нижних конечностей, лечившихся традиционными методами как консервативно, так и оперативно. Из них в группу сравнения выделены пациенты с импрессионными переломами в количестве 311 человек. У данных больных изучены отдаленные результаты лечения.
С применением авторских методов лечения прооперированы 106 человек. В основную группу включены 93 пациента, у которых изучены отдаленные результаты.
В основной группе около 4/5 больных (80,6%) составили лица трудоспособного возраста. С момента травмы до оперативного лечения прошло от 1 месяца и более 10 лет, в среднем 27 месяцев (2 года 3 мес.). При этом у 12 человек срок оперативного лечения со дня травмы составил более 5 лет. При госпитализации в клинику проводились стандартное обследование (анализы, рентгенография, последний год при необходимости спиральная томография) и подготовка к оперативному лечению в зависимости от возраста и сопутствующих заболеваний.
Оперативное лечение произведено на 3-7-й день после госпитализации (в среднем дооперационный день равнялся 3,9) под спинномозговой или проводниковой анестезией в зависимости от объема предстоящей операции. В 91,4% случаев (85 человек) в послеоперационном периоде была наложена гипсовая иммобилизация. На второй-третий день после операции рекомендована ходьба на костылях. Швы снимались на 9-14-й день после оперативного вмешательства. Больные были выписаны на 11-15-й день после операции (в среднем на 14-й день). Средний койко-день составил 16,2 и колебался от 13 до 23 дней.
При выписке было рекомендовано амбулаторное наблюдение травматолога, повторная госпитализация на сроках от 1,5 мес. до 8 мес. в зависимости от области оперативного воздействия. После повторной госпитализации для удаления трансартикулярных спиц (через 1,5 мес.) или удаления металлических конструкций (через 5-8 мес.), контрольной рентгенографии решался вопрос о дальнейшей тактике. Всем больным через три месяца гипсовая иммобилизация была снята с рекомендацией полной нагрузки (после артродеза) или дозированной нагрузки при помощи костылей или тросточки (при костной пластике на шейке бедра или мыщелке большеберцовой кости) в течение еще 3 месяцев.
В настоящем исследовании все пациенты обеих групп разделены на подгруппы в соответствии с локализацией переломов: 1) импрессионные переломы проксимального эпиметафиза бедренной кости в части зон субкапитальных, трансцервикальных и базальных переломов шейки (по АО 31-В1, 31-В2, 31-В3) - 23 пациента в основной и 96 в группе сравнения;
2) внутрисуставные импрессионные переломы мыщелков большеберцовой кости (по АО 41-В1, 41-В2, 41-В3, 41-С1, 41-С2, 41-С3) - 19 пациентов в основной и 71 в группе сравнения;
3) переломы дистального эпиметафиза большеберцовой кости, включающие переломы лодыжек с импрессией суставной поверхности (по АО 43-В1, 43-В2, 43-В3, 43-С1.1, 43-С1.2, 43-С2.1, 43-С2.2) - 27 пациентов в основной и 87 в группе сравнения;
4) внутрисуставные импрессионные переломы пяточной кости (по АО 8) - 24 пациента в основной и 57 в группе сравнения.
Клиническая характеристика пациентов с переломами шейки бедренной кости
Больные с переломами шейки бедренной кости, начиная с 2006 года, в травматологическом и ортопедическом отделениях 1 Республиканской клинической больницы г. Ижевска лечатся по федеральной программе эндопротезирования. Анализ лечения больных с переломами и последствиями переломов шейки бедра (ШБК) проведен в период с 1996 по 2004 г. Длительность нахождения больных на стационарном лечении в среднем составила 25,5 ± 8 дней. Средний возраст больных составил 57,7 года и колебался от 15 до 85 лет. Распределение пострадавших по возрасту: до 40 лет - 12,6% (20 чел); от 41 года до 60 лет - 39,6% (63 чел.); свыше 61 года - 47,8% (76 чел.) Людей работоспособного возраста до 60 лет было госпитализировано 52,2%. Жители города составили 37,0% (59 чел.)
Нами выявлено, что в 50,3% случаев больные были госпитализированы в срок более 7 дней, что неблагоприятно сказалось на результате лечения ввиду рассасывания шейки бедренной кости. При госпитализации всем больным производились диагностические исследования: рентгенография в стандартной проекции, исследования крови и мочи, ЭКГ. При необходимости применялась компьютерная томография.
Средний дооперационный койко-день равен 5±0,43. При оперативном лечении средний койко-день составил 25,8 ± 5,2. Применялись следующие методики оперативного лечения (см. табл.1).
В группу сравнения взяты 96 пациентов, которым была выполнена операция на сроках от 2 до 5 лет после травмы. Половой состав: мужчин и женщин по 48 человек. Возрастная структура пациентов включает: лиц до 60 лет - 55,2% (53 чел.), от 61 года до 70 лет - 27,1% (26 чел.), старше 70 лет - 7,7% (17 чел.), т.е. старше 60 лет - 43 человека (44,8%).
По авторской методике выполнены операции 26 пациентам. В основную группу включены 23 человека, у которых изучены отдаленные результаты операции. Мужчин было 15 (65,2%), женщин 8 (34,8%) (табл. 2).
Таблица 1
Половой состав, возраст и результаты оперативного лечения пациентов группы сравнения (отдаленные результаты)
Метод лечения Всего изучено результатов Мужчины Женщины До 60 лет Старше 60 лет Сра-ще- ние Ложный сустав или АНГБК
В среднем оперативное лечение после травмы выполнено через 14 месяцев. Минимальный срок проведения операции после травмы составлял 2 мес., максимальный - 10 лет (120 мес.)
Таблица 2
Возрастной и половой состав пациентов основной группы с несросшимся переломом и ложным суставом шейки бедра
Женщины Мужчины Итог
До 20 лет 0 (0%) 0 (0%) 0 (0%)
21-60 лет 4 (17,4%) 13 (56,5%) 17 (73,9%)
Старше 60 л. 4 (17,4%) 2 (8,7%) 6 (26,1%)
Всего 8 (34,8%) 15 (65,2%) 23 (100%)
Клиническая характеристика больных с переломами мыщелков большеберцовой кости
За период с 2003 по 2010 год на стационарном лечении с переломами костей, образующих коленный сустав, находились 168 человек. Открытые повреждения встречались в 7,4% случаев переломов костей коленного сустава. В 60,7% случаев (102 чел.) переломы мыщелков коленного сустава наблюдались у мужчин, в 39,3% случаев (66 чел.) - у женщин. Наибольшее число переломов мыщелков коленного сустава было получено лицами трудоспособного возраста от 20 до 60 лет - 68,5%; людьми старше 60 лет -19,0%, моложе 20 лет - 12,5% травм.
В 15,5% случаев переломов костей коленного сустава (26 чел.) одновременно имелись повреждения связок и/или менисков. Диагностика этих повреждений была затруднена ввиду выраженного отека и гемартроза коленного сустава. Переломы мыщелков большеберцовой кости (изолированно или вместе) диагностированы у 109 пострадавших (64,9%); при этом наружный мыщелок большеберцовой кости травмировался чаще других - у 41 человека (24,4%). Среди переломов мыщелков большеберцовой кости преобладают переломы со смещением - в 82 случаях (75,2%) (табл. 3).
Таблица 3
Распределение больных по характеру перелома мыщелка большеберцовой кости (109 пациентов)
Перелом мыщелка большеберцовой кости со значительным смещением с незначительным смещением Всего
Всем поступившим больным производились рентгенограммы поврежденного коленного сустава в двух проекциях. В приемном покое проводилось обезболивание места перелома, как правило, по Белеру - раствором новокаина 1,0% в количестве до 15 мл, чаще всего проводилась спица через пяточную кость для скелетного вытяжения.
В 90,5% случаев (152 больных) выявлен гемартроз, и при поступлении была проведена пункция коленного сустава.
Показанием для одномоментной репозиции с наложением гипсовой иммобилизации было незначительное смещение отломков или тяжелое соматическое состояние. При поступлении после закрытой одномоментной ручной репозиции гипсовая иммобилизация применена у 35 больных (20,8%), скелетное вытяжение - у 29 человек (17,3%).
У 104 больных (61,9%) ввиду отсутствия эффекта консервативного лечения был применен оперативный метод на 8-12-й день после травмы, из них у 42 пациентов (25,0%) фиксация отломков производилась аппаратом Илизарова.
В группу сравнения нами взят 71 пациент с импрессионными переломами мыщелков большеберцовой кости, лечившийся оперативными традиционными методами в травматологическом отделении I РКБ МЗ УР (табл. 4,5) без применения костной пластики. В данной группе мужчин было 37 человек (52,1%), женщин - 34 человека (47,9%).
Таблица 4
Статистические показатели в группе сравнения при импрессионных переломах мыщелков коленного сустава (71 пациент)
Метод лечения Число больных (N) Средний срок стационарного лечения (в днях) Средний срок иммобилизации Средний срок амбулаторного лечения Сроки временной нетрудоспособности
Возрастной и половой состав пациентов группы сравнения с импрессионными переломами проксимального эпиметафиза большеберцовой кости (71 чел.)
Женщины Мужчины Итог
До 20 лет 2 (2,8%) 2 (2,8%) 4 (5,6%)
21-60 лет 25 (35,2%) 32 (45,1%) 57 (80,3%)
Старше 60 л. 7 (9,9%) 3 (4,2%) 10 (14,1%)
Всего 34 (47,9%) 37 (52,1%) 71 (100%)
По авторской методике выполнены операции 22 пациентам. В основную группу включены 19 человек, у которых изучены отдаленные результаты операции. Мужчин было 11 (57,9%), женщин 8 (42,1%) (табл. 6). Оперативное лечение после травмы произведено в среднем через 11 месяцев - от 1 месяца до 3 лет. 50% больных были старше 50 лет.
Таблица 6
Возрастной и половой состав пациентов основной группы с импрессионными переломами проксимального эпиметафиза большеберцовой кости
ЖЕНЩИНЫМУЖЧИНЫИТОГ
До 20 лет 0 (0%) 1 (4,6%) 1 (5,3%)
21-60 лет 6 (31,6%) 8 (42,1%) 12 (63,2%)
Старше 60 л. 5 (26,3%) 1 (4,6%) 6 (31,6%)
Всего 8 (42,1%) 11 (57,9%) 19 (100%)
Клиническая характеристика больных с переломами лодыжек
В период 2006-2010 годы в травматологическом отделении 1 РКБ МЗ УР находились на лечении 360 пострадавших с переломами костей, образующих голеностопный сустав (табл. 7).
Перелом одной лодыжки с повреждением ДМС или без повреждения ДМС 144 (40,0%)
Перелом обеих лодыжек с подвывихом стопы 182 (50,6%)
Всего 360
Среди 360 пострадавших было 185 мужчин (51,4%) и 175 женщин (48,6%). Таким образом, лица обоих полов примерно в одинаковой степени подвержены переломам костей, образующих голеностопный сустав.
Преобладающее количество составили пациенты в возрасте от 20 до 60 лет - 287 чел. (79,7%), от 60 лет и старше было 73 чел. (30,3%).
При поступлении в РКБ № 1 всем больным были проведены: первичный осмотр, рентгенография в двух стандартных проекциях, обезболивание по Белеру, закрытая репозиция, наложение U-образной гипсовой лонгеты, рентгенконтроль, наложение задней гипсовой лонгеты при хорошем стоянии отломков. После рентгенконтроля 37 пациентам (10,3%) было наложено скелетное вытяжение.
С прогностической точки зрения наибольший интерес представляют травмы с повреждением обеих лодыжек и подвывихом стопы. Именно при данной травме часто возникает импрессия суставной поверхности дистального эпиметафиза большеберцовой кости в латеральной половине. Большое значение имеют также сроки госпитализации с момента травмы, так как при отсутствии своевременной репозиции губчатая кость дистального эпиметафиза большеберцовой кости, подвергшаяся импрессии, теряет свою способность к ремоделированию (восстановлению своей первоначальной формы).
Таблица 8
Методы оперативного лечения, выполненные при переломах лодыжек
Оперативные методы Количество случаев применения (уд. вес)
Остеосинтез пластинами 103 (36,9%)
Остеосинтез спицами, винтами 91 (32,6%)
Трансартикулярная фиксация 12 (4,3%)
Остеосинтез аппаратом Илизарова 24 (8,6%)
Шов дельтовидной связки 14 (5,0%)
Корригирующая остеотомия. 11 (3,9%)
Большеберцово-таранный артродез 15 (5,4%)
Пластинка по Хахутову 9 (3,2%)
Итого 279 (100%)
Анализ показал, что только 50,6% поступивших в 1 РКБ пациентов госпитализированы в специализированное отделение в течение суток после получения травмы. Оперативное лечение было выполнено в 77,5% (279 человек) случаев (табл. 8). Консервативные методы лечения применены в 22,5% случаев. При анализе отдаленных результатов мы обратили внимание, что часто импрессионные переломы дистального эпиметафиза большеберцовой кости бывают с вальгусной установкой стопы и возникают при пронационном переломе - подвывихе стопы кнаружи (завершенный или незавершенный Дюпюитрена). При этом импрессионные изменения разной степени выраженности на рентгенограмме видны сразу же после репозиции. Крайне редко импрессионные изменения возникают при супинационных переломах. По нашим данным, варусная импрессия имела место в 1,7% (6 человек) случаев и степень ее была в пределах 40.
В группу сравнения из числа больных с переломами дистального эпиметафиза большеберцовой кости взяты 87 пострадавших (табл. 9) с пронационными переломами. Среди них женщин было 47 человек (54,0%), мужчин 40 человек (46,0%). В трудоспособном возрасте находились 76 человек (87,4%), в возрасте до 20 лет - 4 человека (4,6%), старше 60 лет 7 человек (8,0%). Для лечения больных данной подгруппы использованы оперативные способы - открытая репозиция, остеосинтез спицами, винтами, пластинкой. Для фиксации дистального межберцового синдесмоза в основном использовались винты. В шести случаях был применен аппарат Илизарова. Примерно в половине случаев произведена трансартикулярная фиксация (через пяточную кость) спицами до снятия швов. В послеоперационном периоде применена лонгетная повязка.
Таблица 9
Половой и возрастной состав пациентов группы сравнения с пронационными переломами
Женщины Мужчины Итог
До 20 лет 1 (1,2%) 3 (3,4%) 4(4,6%)
21-60 лет 42 (48,3%) 34 (39,1%) 76 (87,4%)
Старше 60 л. 3 (3,4%) 4 (4,6%) 7 (8,0%).
Всего 47 (54,0%) 40 (46,0%) 87 (100%)
По авторской методике выполнены операции 34 пациентам. В основную группу включены 27 человек, у которых изучены отдаленные результаты операции. Мужчин было 19 (70,4%), женщин 8 (29,6%) (табл.10). Оперативное лечение после травмы произведено в среднем через 10 месяцев с момента травмы - от 10 дней до 10 лет (у 5 человек свыше 5 лет со дня травмы). Все пациенты трудоспособного возраста.
Таблица 10
Возрастной и половой состав пациентов основной группы с травмой области голеностопного сустава
Женщины Мужчины Итог
До 20 лет 0 (0%) 1 (3,7%) 1 (3,7%)
21-60 лет 9 (33,3%) 17 (63,0%) 26 (96,3%)
Старше 60 л. 0 (0%) 0 (0%) (0%)
Всего 9 (33,3%) 18 (66,7%) 27 (100%)
Клиническая характеристика больных с переломами пяточной кости
Нами проведен клинико-биомеханический анализ результатов лечения 179 больных с переломами пяточной кости, находившихся в травматологическом отделении 1-й РКБ МЗ УР с 2006 по 2011 годы включительно. Пострадавшие с переломами пяточной кости составили 2,9% от количества госпитализированных с переломами костей, из них 156 мужчин (87,2%) и 23 женщины (12,8%). Наибольшее количество больных - 137 (76,5%) - были в возрасте от 21 до 50 лет. У 173 (96,6%) человек переломы были закрытые. В первые сутки после травмы госпитализировано 149 пострадавших, что составляет 83,2% случаев, в срок до 3 суток - 13 человек (7,3%), остальные 17 человек - свыше 3 суток.
Переломы пяточной кости у 168 (93,8%) больных произошли в результате падения с высоты (кататравмы). Переломы обеих пяточных костей были в 22,9% (41 чел.) случаев. При этом сочетанные и множественные повреждения наблюдались у 17,8% (32 чел.) пострадавших.
По биомеханической классификации [Соловьев В.М.], больные с переломами пяточной кости распределились следующим образом: с первым видом перелома (от разрыва) - 40%, со вторым видом (от сдвига с потерей местной устойчивости) - 6,7%, с третьим видом (разрыв и сдвиг с потерей местной устойчивости) - 30,8%, с четвертым видом (компрессионные) - 22,5% обследуемых.
При поступлении в больницу всем пациентам были проведены: первичный осмотр, рентгенография в двух стандартных проекциях, обезболивание по Белеру. У 144 (80,4%) больных со смещением отломков пяточной кости применяли ручную репозицию с учетом биомеханических особенностей каждого вида перелома. Стопа устанавливалась в положении подошвенного сгибания, угол в коленном суставе составлял 110-120°.
Рентгенологический контроль после ручной репозиции показал, что у 126 (87,6%) больных удалось улучшить стояние отломков и увеличить угол Белера (табл. 11).
После спадения отека и рентгенологического контроля лонгетную гипсовую повязку превращали в циркулярную, а через 6 недель повязку укорачивали до коленного сустава. Срок иммобилизации составил 82,0 ± 19,1 дня. После окончания иммобилизации всем больным рекомендовали опорную нагрузку с ношением стельки супинатора.
Таблица 11
Угол Белера у больных, которым произведена одномоментная ручная репозиция в день госпитализации (144 больных)
Величина угла Белера (импрессия) До репозиции После репозиции Стояние отломков улучшилось угол Белера увеличился
Колво больных (%)
0 и менее (3 ст.) 82 (56,9%) 19 (13,2%) 63 чел. = 43,8%
0 - 9°(2 ст.) 40 (27,8%) 45 (31,3%) 5 чел. = 3,5%
10 - 19° (1 ст.) 15 (11,8%) 49 (34,0%) 34 чел. = 23,6%
20 - 40° 7 (4,9%) 31 (21,5%) 24 чел. = 16,7%
Всего: 144 (100%) 144 (100%) 126 чел. = 87,6%
После безуспешной ручной репозиции (отрицательный суставно-бугорный угол) накладывали скелетное вытяжение по А.В. Каплану в двух плоскостях - у 7 пострадавших (3,9%), или проводили закрытую репозицию и металлоостеосинтез по видоизмененной методике Essex-Lopresti - 6 (3,4%) больных c фиксацией спицами 2 мм. После контрольного снимка при удовлетворительном стоянии отломков стержни удаляются, дополнительно осуществляется иммобилизация гипсовой повязкой. Спицы удаляются через 4-6 недель, гипсовая иммобилизация снимается через 8 недель. Сроки стационарного лечения составили 14,8 ± 0,2 дня.
В группу сравнения из числа больных с переломами пяточной кости взяты 57 пострадавших с внутрисуставными импрессионными переломами, у которых изучены отдаленные результаты (1-3 года). Среди них женщин было 11 человек (19,3%), мужчин 46 человек (80,7%). В трудоспособном возрасте находились 54 человека (94,7%) (табл. 12) преимущественно мужского пола.
Таблица 12
Возрастной и половой состав пациентов группы сравнения с внутрисуставными импрессионными переломами пяточной кости
Женщины Мужчины Итог
До 20 лет 1 (1,8%) 1 (1,8 %) 2 (3,6 %)
21-60 лет 9 (15,7%) 45 (79,0%) 54 (94,7%)
Старше 60 л. 1 (1,8%) 0 (0%) 1 (1,8 %)
Всего 11 (19,3%) 46 (80,7%) 57 (100%)
По авторской методике выполнены операции при внутрисуставных переломах пяточной кости 24 пациентам. В основную группу включены 24 человека, у которых изучены отдаленные результаты операции. Мужчин было 18 человек (75,0%), женщин 6 (25,0%) (табл. 13). Оперативное лечение после травмы (артродез с коррекцией порочного положения пяточной кости) произведено в среднем через 34 месяца с момента травмы - от 2 месяцев до 5 лет. 21 пациент (87,5%) трудоспособного возраста.
Таблица 13
Возрастной и половой состав пациентов основной группы с внутрисуставными импрессионными переломами пяточной кости
Женщины Мужчины Итог
До 20 лет 0 (0%) 3 (12,5%) 3 (12,5%)
21-60 лет 6 (25,0%) 15 (62,5%) 21 (87,5%)
Старше 60 л. 0 (0%) 0 (0%) 0 (0%)
Всего 6 (25,0%) 18 (75,0%) 24 (100%)
Методы исследования
Для объективной оценки результатов лечения в динамике нами разработан способ определения равномерности нагрузки на нижнюю конечность. Способ основан на том, что при патологии нижней конечности больной не полностью нагружает (щадит) травмированную конечность. В результате создается асимметричная нагрузка на ноги, а том числе и стопы, даже при одинаковом мышечном тонусе самих стоп. На этом основано разработанное нами устройство (рацпредложение № 185).
Качество рентгенограмм часто не позволяет полноценно определить степень импрессии. Поэтому мы делаем цифровые снимки рентгенограмм, а затем производим их обработку в редакторах Adobe Photoshop CS2 и ACDSEE Photo Manager 2009 (рацпредложение № 187 - метод цифровой объективизации рентгенограмм).
Для выбора тактики лечения врачу необходимо поставить диагноз, основанный на классификации, ставшей ему известной в процессе учебы или практической работы. Однако в отношении полученной при травме степени импрессии мы не нашли удовлетворяющую нас унифицированную классификацию.
Нами разработана унифицированная классификация, основанная на степени потери костного вещества, которая позволит прогнозировать исход травмы, наметить правильный алгоритм лечения и получить ожидаемый результат. Степень импрессии зависит от тяжести травмы и от способности кости восстанавливать свою первоначальную форму после воздействия травмирующего фактора. При определенной степени импрессии в случае правильной тактики лечения кость может самостоятельно восстановить свою форму. При более выраженной степени сминания или при неадекватной, несвоевременной репозиции восстановить форму можно только за счет костной пластики. Изучая отдаленные результаты, мы выделяли три степени импрессионных изменений (потери костного вещества) в кости околосуставной зоны (эпиметафиз) в зависимости от угла деформации в градусах или миллиметрах. В основу мы положили постулат: 100 костного клина соответствует 10 мм костного вещества в основе треугольника.
Дизайн диссертации представлен на рис.1
Рис. 1. Дизайн диссертации
РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследование прочностных характеристик костей губчатого строения нижних конечностей. Нами был проведен анализ сравнительной механической прочности анатомических препаратов и образцов различных зон бедренной, большеберцовой, а также пяточной кости в условиях одноосного сжатия. Кроме того, было произведено определение предела прочности образцов на разрыв. Испытание прочности кортикального и губчатого слоев на разрыв проведено на анатомических препаратах 152 образцов губчатых костей. Механические испытания анатомических препаратов производились в течение суток после их взятия в лаборатории кафедры сопротивления материалов Ижевского механического института. Испытания костных образцов на разрыв проводились на установке УМРА-1 при стандартных технических условиях одноосного растяжения. Образцы костей выпиливались хирургической дуговой пилой. Сечению образца придавали прямоугольную форму со сторонами около 5 мм, причем длина рабочей части относилась к ширине как 4:1 по ГОСТ 17370-71. Изучение прочности костей на разрыв позволило сделать предварительные выводы о том, что кортикальная кость имеет примерно одинаковую прочность как в диафизарной, так и в эпиметафизарной части; а губчатая кость также примерно имеет одинаковую прочность в костях нижней конечности.
Нами проведено моделирование переломов костей, образующих коленный сустав (4-х большеберцовых, 2-х бедренных и 4-х пяточных костей), в эксперименте на целых анатомических препаратах. Испытания проводили на установках ГРМ-500 в вертикальном копре. После фиксации кости производили статическое непрерывно возрастающее нагружение на боек штампа до появления видимых «на глаз» признаков перелома. При нагрузке свыше 10000Н (1Н = 0,102 кгс) первоначально всегда происходил перелом эпиметафиза большеберцовой кости (табл. 14).
При статической нагрузке в 9600Н (1Н = 0,102 кгс) и деформации анатомического образца около 8 мм слышен звук разрушающейся кости, но линии перелома на препарате и на произведенном рентгеновском снимке нет, а кость восстанавливает свою прежнюю форму. Увеличение нагрузки до 12700Н позволяет обнаружить повреждение кости на препарате только после контрастирования линии перелома. Возрастание нагрузки до 13300Н позволяет визуально определить линию перелома. Результаты исследований подтверждают, что губчатая кость (эпиметафиз бедренной и большеберцовой кости, пяточная кость) обладает способностью восстанавливать свои первоначальные размеры после снятия нагрузки, то есть обладает упругостью, в результате чего происходит ремоделирование - восстановление первоначальной формы .
Таблица 14
Сравнительная механическая прочность мыщелков бедра и большеберцовой кости (усилие дано в ньютонах)
Направление нагрузки Область приложения Величина усилия перелома (Н) (М±m) Локализация перелома
Вертикальная Большеберцовая кость 13300±970 Наружный и (или) внутренний мыщелки, «Т» и «Y»-образные
Вертикальная Бедренная кость 21400±1970 Надмыщелковый или в нижней трети
Боковая Коленный сустав 10500±1240 Наружный и (или) внутренний мыщелки бедра
Переднезадняя Коленный сустав 17050±600 Наружный и (или) внутренний мыщелки бедра
Нами это свойство названо предварительным формальным ремоделированием, т.к. в процессе репаративного остеогенеза существует 4-я стадия ремоделирования, которую следует называть фазой завершающего (восстанавливающего структуру) ремоделирования. В этой стадии [Корж Н.А., Дедух Н.В., 2009] «происходит полное восстановление и активация сосудистого русла, резорбция избыточного периостального и эндостального регенератов, заполняющих костномозговой канал. Грубоволокнистая кость в регенерате замещается пластинчатой, в которой остеоны располагаются параллельно оси направленной компрессии и растяжения, в соответствии с механической нагрузкой и мышечной силой, действующей в области перелома». Это и есть окончательное ремоделирование, обнаруживающееся на гистологическом уровне. В конце этого периода (5-я стадия исхода перелома) создаются условия для истинного остеогенеза и формирования костной ткани, не отличимой от окружающей неповрежденной кости, восстановления ее формы (если она была придана при первоначальном ремоделировании) и функции.
Изучение сравнительных механических характеристик кортикальной и губчатой кости в эксперименте дало представление о строении эпиметафизарной зоны как подкрепленной оболочки переменной толщины с различными прочностными свойствами, позволило определить прочность костей губчатого строения.
Оболочка (кортикальная пластинка переменной толщины) и стропила (трабекулы губчатого вещества) внутри оболочки создают значительную прочность кости в целом, т.е. появляется «биологическая напряженная целостность» [Levin S.M.]. При этом «стропила» действуют как распорки, создавая напряжение в системе эпиметафизарной кости, тем самым увеличивая прочность системы: «губчатая кость - кортикальная кость».
На серии спиральных компьютерных томограмм, выполненных на 64-срезовом спиральном компьютерном томографе LIGHTSPID VCT «GE» (СКТ), нами была изучена причина преимущественного перелома кости в одном и том же месте. Это очень хорошо прослеживается при переломе лодыжек, когда в основном подвергается импрессии наружная часть суставной поверхности дистального эпиметафиза большеберцовой кости. Нами было проведено исследование относительной плотности губчатого вещества дистального эпиметафиза большеберцовой кости в субхондральный зоне по данным СКТ. В результате оказалось, что плотность губчатой кости над поверхностью субхондрального слоя дистального эпиметафиза большеберцовой кости в латеральной половине меньше, чем в медиальной.
Заметим, что в обычных условиях (вне травмы) неравномерность оптической плотности не влияет на износ хряща - в процессе жизни происходит равномерное снижение его высоты, связанное с возрастом. Следовательно, имеется какая-то сила, которая создает равные условия нагрузки на латеральную и медиальную половины дистального эпиметафиза большеберцовой кости в области голеностопного сустава. Расчеты показывают, что равномерная прочность в области голеностопного сустава в обычных (вне травмы) условиях возможна за счет дистального межберцового синдесмоза и, естественно, малоберцовой кости, к которой прикрепляются эти связки. Волокна этой связки наподобие канатов, растягивающих матерчатую палатку (рис. 2), создают дополнительную прочность в зоне дистального эпиметафиза большеберцовой кости.
Математическое моделирование оптимальной фиксации переломов костей губчатого строения подтвердило клинические данные, что при диагностике и лечении пациентов с импрессионными переломами костей губчатого строения необходимо брать во внимание, что компрессия в зоне перелома способствует дальнейшему сминанию губчатой кости. В результате фрагменты губчатой кости подвергаются асептическому некрозу и вторичному импрессионному смещению. В итоге это приводит к тому, что губчатая кость утрачивает способность к ремоделированию в своей первоначальной форме. Для восстановления анатомии импрессионного перелома губчатых костей целесообразно применять открытую репозицию с удалением асептически измененных фрагментов и последующей костной пластикой. При лечении импрессионных переломов костей губчатого строения со смещением отломков с целью предотвращения вторичной импрессии костного вещества необходима дистракция при всех видах лечения: при консервативном лечении или в качестве предоперационной подготовки - скелетное вытяжение; в послеоперационном периоде, особенно, если не применялась пластика образовавшегося импрессионного дефекта, - с использованием разгружающегося устройства АВФ.
Очень важно: 1. Кости губчатого строения после снятия нагрузки обладают упругостью - способностью восстанавливать исходную форму (ремоделирование). 2. Для репозиции и удержания отломков эпиметафизарной зоны с целью предотвращения вторичных асептических изменений и сохранения пострепозиционного положения необходимо применять только дистракцию.
Костная пластика цилидрическим аутотрансплататом показала, что площадь контакта соприкосновения трансплантата и материнского ложа при фрезевой костной пластике будет в 1,57 - 1,76 раза больше, чем, например, при резекционном артродезе. Кроме того, выпиливая цилиндрический трансплантат, мы используем физические свойства любого тела: упругость (способность тела восстанавливать первоначальные размеры после снятия нагрузки) и пластичность (способность тела не восстанавливать, частично или полностью, первоначальные форму и размеры после снятия нагрузки). Упругостью пользуемся при выпиливании трансплантата: зубья фрезы заточены таким образом, чтобы крошки кости собирались к трансплантату, а сам трансплантат сжимался в полости цилиндра фрезы. После извлечения трансплантата он принимает свой первоначальный размер ввиду упругости, следовательно, потери кости за счет толщины стенок цилиндрической фрезы не происходит. После того, как трансплантат введен в материнское ложе - цилиндрический туннель, он почти плотно занимает пространство. Кроме того, при фрезевой костной пластике цилиндрическим аутотрансплататом нет необходимости подгонять трансплантат под материнское ложе, а это способствует сокращению времени операции.
РАЗРАБОТАННЫЕ СПОСОБЫ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ БОЛЬНЫХ С ИМПРЕССИОННЫМИ ПЕРЕЛОМАМИ КОСТЕЙ ГУБЧАТОГО СТРОЕНИЯ
Способ костной пластики при переломе и ложном суставе шейки бедра. Разработанный нами способ костной пластики шейки бедренной кости применяется клинике с 2001 года (патент на изобретение № 2126231 от 4 июля 1996 г.)
Способ заключается в костной пластике двумя губчатыми аутотрансплантатами разной длины. При помощи цилиндрической фрезы выпиливаются два разноразмерных цилиндрических губчатых трансплантата из вертельной области, шейки и головки бедренной кости, через зону перелома или ложного сустава. Трансплантаты извлекаются и вводятся обратно с их взаимоперемещением, так что длинный трансплантат перекрывает зону перелома (ложного сустава). Способ упрощает доступ к зоне ложного сустава, уменьшает травматизацию сосудов шейки бедренной кости. Для осуществления оперативного лечения сконструированы цилиндрические фрезы с подсекателем разного диаметра (от 20 до 35 мм). Цилиндрической фрезой в заданном направлении в кости выпиливается длинный цилиндрический трансплантат в вертельной части и дистальной части головки до зоны ложного сустава или перелома. Продолжается выпиливание короткого цилиндрического костного трансплантата в проксимальном отломке (части шейки и головки бедренной кости). Длинный трансплантат, полученный из вертельной области и латеральной части шейки бедренной кости, вводится до дна сформированного цилиндрического канала в шейке и головке бедренной кости; короткий трансплантат, полученный из медиальной части шейки и головки бедренной кости, - вслед за ним. Таким образом, зона перелома или ложного сустава перекрывается губчатым длинным трансплантатом. Остеосинтез перелома или ложного сустава производится 2-3-мя компрессирующими винтами так, чтобы один из них жестко фиксировал костный трансплантат. На ортопедическом столе накладывается большая тазобедренная гипсовая повязка с окном над областью операционной раны. Если операция произведена по поводу тугого ложного сустава - лечение идет без гипсовой повязки.
При болтающемся ложном суставе и при рассасывания шейки бедра 2-й степени целесообразно усилить цилиндрический костный трансплантат дополнительным аутотрансплантатом из крыла подвздошной кости на питающей мышечной ножке.
Для создания динамической компрессии аутотрансплантата, проксимального и дистального отломков, одновременно с целью улучшения вживления трансплантата, нами предложено устройство в виде пружины и пластинки - патент № 87078.
Способ костной пластики при асептическом некрозе головки бедренной кости. В клинике с 2001 года применяется разработанный способ одномоментного субхондрального костно-пластического замещения зоны асептического некроза головки бедренной кости при помощи специальной цилиндрической фрезы (рацпредложение № 151 от 20.02.2003 г.). Для осуществления оперативного лечения используется цилиндрическая фреза с подсекателем (патент на изобретение № 2126231 от 4 июля 1996 г.). Операция осуществляется по аналогии способа костной пластики при переломе и ложном суставе шейки бедра. При подходе к месту операции выполняются элементы операции Фосса: рассечение подвздошно-большеберцового тракта и отсечение мышц от малого вертела.
Способ костной пластики при импрессионном переломе мыщелка большеберцовой кости (заявка на получение патента № 99103751). Способ оперативного лечения включает приподнимание сломанного мыщелка до уровня суставной поверхности, временную фиксацию мыщелка спицами (патент № 88263), выпиливание цилиндрического костного туннеля с фрагментами сломанной кости при помощи цилиндрической фрезы. Диаметр данной фрезы позволяет иссечь область образовавшегося костного дефекта с захватом здоровой кости и части отломка. В мыщелке бедренной кости этой же ноги формируется цилиндрический костный губчатый трансплантат с кортикальной пластинкой (кортикальная пластинка для создания каркаса, губчатая кость - для заполнения дефекта и усиления жесткости) определенно