Автореферат и диссертация по медицине (14.00.35) на тему:Хирургическая и аппаратная коррекция деформаций грудной клетки у детей (Клинико-экспериментальное исследование)

С о *?'

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИИ ИНСТИТУТ ПЕДИАТРИИ

На правах рукописи

БОЙКО ЛЮБОВЬ ИВАНОВНА

ХИРУРГИЧЕСКАЯ И АППАРАТНАЯ КОРРЕКЦИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ У ДЕТЕЙ

Клинико-экспериментальное исследование 14.00.35 — Детская хирургия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени , доктора медицинских наук

.-У .■ } / > ^--г У

/

Москва 1992

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Внамсии Днепропетровском медицинском институте

Научный консультант: доктор медицинских паук, профессор

П. Т. СЯГАПЛО.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор медицинских наук, профессор Э. А. СТЕПАНОВ доктор медицинских наук, профессор Э. В. УЛЬРИХ доктор медицинских наук, А. М. МЫТНИКОВ

Ведущая организация — Центральный ордена Ленина институт усовершенствования врачей ^

Защита диссертации состоится « ... 1992 г. в

13 часов на заседании специализированного совета Д 001.24.01 в НИИ педиатрии Российской АМН по адресу 117963, Москва ГСП-1, Ломоносовский проспект 2/62.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ педиатрии Российской АМН.

Ш......ЛМ.............

Автореферат разослан «¿71/.........\Ла..1.1м.Ь.^.............1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат медицинских наук Р. Н. РЫЛЕЕВА

РОССИПСКЛЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК ОРДЕЫА ЛЕНИНА II ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИИ ИНСТИТУТ ПЕДИАТРИИ

На правах рукописи

БОЙКО ЛЮБОВЬ ИВАНОВНА

ХИРУРГИЧЕСКАЯ И АППАРАТНАЯ КОРРЕКЦИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ У ДЕТЕЙ

Клинико-экспсрнменталыюе исследование 14. 00. 35 — Детская хирургия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Москва 199 2

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ ПРИНЯТЫЕ В РАБОТЕ

ВДГК — воронкообразная деформация грудной клетки ГРК — грудино-реберный комплекс ДГК — деформация грудной клетки КДГК — килевидная деформация грудной клетки ИС — изгиб-сгибание ИР — изгиб-разгибание СВ — сжатие вертикальное СП — сжатие плоское ИСН — измерение силы натяжения ДС — датчик с^лы

Актуальность проблемы. Проблема лечения тяжелых деформаций грудной клетки у детей, из них, наиболее часто встречающихся воронкообразной и килевндпон, до сих пор остается нерешенной (В. К. Урмопас, Н. И. Кондрашпн, 1985, Г. Л. Баиров,

A. А. Фокин, 1986; С. С. Рудаков, 1988; П. Т. Сягайло, 1986; Л. Н. Тихая, 1990 и др.). Недостаточная оценка косметических нарушений, а зачастую и функциональных изменений со стороны сердечно-легочной деятельности, несвоевременное и неполноценное лечение может способствовать развитию неустойчивости психоэмоциональной сферы у таких детей, и быть причиной стойкого нарушения их трудоспособности (И. Т. Кныш, 1974; В. И. Гераськип, Ю. П. Воронцов, Б. Г. Розин, 1982; Н. И. Кондрашпн, 1984; S. A. Calsos, 1983; С. Hecher, M. Нарр, 1986 и др.).

Несмотря на то, что консервативные методы лечения этой патологии, особенно у маленьких детей, полностью не отвергаются, большинство хирургов признают преимущество хирургического лечения (В. К. Урмопас, 1982; 10. Ф. Исаков, 1983; Н. И. Кондрашпн, 1984;

B. С. Кононов, Г. К. Атахапов, 1988; Л. Энное, Я. Гауенс 1989; J. A. Hawl <ins, 1984; T. Toth et al., 1986 и др.). Считается, чем раньше лечение проведено, тем достигается больший функциональный эффект и тем раньше устраняется возможность возникновения патогенетического порочного круга, обусловливающего и усугубляющего нарушения со стороны органов дыхания и кровообращения (Л. К. Градаускас, В. К. Урмопас, 1980; 10. П. Воронцов, А. А. Ручкнп и др., 1983; Г.И.Нечаева, 1986; Е. Concina et al., 1976 и др.).

Известные методы хирургического лечения воронкообразной и килевидной ДГК, предусматривающие отслойку мышц передней поверхности грудной клетки на большом протяжении, обширную резекцию деформированных участков ребер и грудины, их транспозицию, очень травматичны и не всегда способны устранить и удержать ГРК передней стенки грудной клетки в исправленном во время операции положении (А. А. Корж и соавт., 1971; Н. И. Кондрашпн, 1986; M. Ravitch, 1977; R. Howard, 1978 и др.).

Одномоментное устранение ДГК, удержание ребер п грудппь различными металлическими конструкциями, костными трансплантатами и др. не может быть физиологичным для растущегс организма. Различие деформатнвных свойств является одной и: основных причин рассасывания хрящевой ткани в зонах контакта ее с металлическими конструкциями. Возможны переломы спиц миграции их, нагноение тканей, образование сером и др. Кроме этого, применение металлических конструкций вызывает необходимость повторных операций для их удаления (О. В. Долышцкпй Л. Н. Дирдовская, 1978; J. Krause, В. Paplow, 1977; К- Е. Rehm 1983 и др.). Использование костных трансплантатов связано также с большой травматичностыо, длительным послеоперационные постельным режимом, отсутствием возможности придать необходимый изгиб ребрам. Известные тракцнонные аппараты, предусматривающие жесткую мобилизацию ГРК, исключают возможность в послеоперационном периоде исправлять при необходимости ДГК локально и с усилием, необходимым для падежной ста билизации передней стенки грудной клетки в корригированное положении (А. И. Птицпн, Е. С. Захаров, 1980; R. Е. Gross, 1946 и др.).

Таким образом, поиск новых методов лечения как воронко образной, так и килевидной ДГК у детей вполне закономерен.

Цель работы — повысить эффективность лечения деформаций грудной клетки у детей путем применения щадящих методо! оперативного вмешательства и новых корригирующих устройств.

Задачи:

1. Разработать щадящий метод торакопластики у детей с воронкообразной и килевидной ДГК.

2. Изучить в эксперименте физпко-механические свойства i гистоструктуриые изменения в реберных хрящах и грудине расту щего организма в зависимости от методов механического воздействия на их формообразование.

3. Разработать методику определения усилий, необходимы: для коррекции ДГК у детей, путем создания математической модели и решения составляющих ее уравнений.

4. Разработать новые устройства и аппараты по коррекцш ДГК во время операции и в послеоперационном периоде.

5. Изучить ближайшие и отдаленные результаты оперативной лечения воронкообразной н килевидной деформации трудно! клетки.

Научная новизна. Разработан комбинированный спо соб хирургической и аппаратной коррекции воронкообразной i килевидной деформации грудной клетки у детей.

Созданы устройства и аппараты, позволяющие дополнительно исправлять деформацию после операций и, одновременно удерживать переднюю стснку грудной клетки в правильном анатомическом положении до полной ее стабилизации.

Впервые проведено экспериментальное изучение физико-механических свойств ребер и грудины детей в возрасте от 1 года до 14 лет при различных методах механического воздействия па их формообразование. Впервые разработана методика определения усилии, необходимых для коррекции патологических деформаций грудной клетки у детей различных возрастных групп, базирующаяся на построении математической модели коррекции деформации, решении составляющих ее уравнений. Представлены номограммы.

Впервые изучено становление формы и объема грудной клетки после оперативной коррекции воронкообразной деформации в процессе роста ребенка.

П р а к т и ч е екая ценность.

Унифицированный способ лечения детей с воронкообразной и кнлевидной деформацией грудной клетки путем хирургической и послеоперационной коррекции деформации с помощью предложенных устройств и аппаратов позволил сократить объем и продолжительность операции, значительно уменьшить ее травматнчпость.

Разработанные устройства и аппараты дали возможность после операции дополнительно в широком диапазоне корригировать деформацию и надежно удерживать переднюю стенку грудной клетки в правильном анатомическом положении до полной ее стабилизации.

Экспериментальные данные о биомеханических свойствах ребер п грудины, гнстоструктуриых изменениях при механическом воздействии па их формообразование дали возможность дифференцированно подходить к лечению детей в зависимости от возраста и тяжести патологии, определить оптимальный возраст (3—5 лет) оперативной коррекции деформации. Разработанные номограммы, отражающие функциональную связь между исходными данными торакометрии п физико-механическими свойствами ребер и грудины детей различных возрастных групп, дали возможность определять, а затем, с помошыо предложенных устройств создавать и регулировать величину усилия, необходимую для устранения деформации грудной клетки.

Определение формы и объема грудной клетки после хирургической и аппаратной коррекции деформации дало возможность объективно судить о физическом развитии ребенка в процессе :го роста.

Комплексный, дифференцированный подход к лечению детей с деформацией грудной клетки по предложенной методике позволил

добиться положительных результатов по восстановлению анатомической формы грудной клетки и улучшению функции сердечнососудистой системы у 94,3 % больных, снизить рецидив деформации до 5,7 %.

Предложенные щадящие методы оперативного лечения детей с ДГК, устройства и аппараты вцедрены в хирургических и орто-педо-травматологических отделениях детских областных больниц г. Днепропетровска, г. Одессы, г. Запорожья, г. Мары (Туркменистан) .

Основные положения диссертации включены в учебный курс для студентов, интернов-хирургов, клинических ординаторов лечебного и педиатрического факультетов Днепропетровского медицинского института.

Материалы диссертации защищены .авторскими свидетельствами:

1. Устройство для натяжения «ребер» — а. с. № 1047470, 1983 г.

2. Устройство для коррекции килевндной деформации грудной клетки — а. с. № 1475627, 1989 г. ,

Устройство для натяжения ребер экспонировалось на ВДНХ СССР (1987 г.) и было удостоено бронзовой медали. Днепропетровским НИИ технологии машиностроения в 1991 г. начат выпуск указанных устройств.

Результаты работы обсуждены на XXXI Всесоюзном съезде хирургов (г. Ташкент, 1986), XI съезде травматологов-ортопедов (г. Одесса, 1987), VI Всесоюзной конференции детских хирургов (г. Суздаль, 1988), XVI Украинском съезде хирургов (г. Одесса, 1988 ), областных научно-практических конференциях и заседаниях обществ ортопедов-травматологов и работников протезного дела (г. Днепропетровск, 1987—1991 гг., г. Запорожье, 1991 ).

Предложенные методы щадящих операций при ДГК у детей, устройства и аппараты рекомендуются использовать и специализированных детских хирургических п ортопедо-травматологических отделениях.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, указателя литературы н приложений. Написана на 225 страницах машинописного текста. Иллюстрирована 20 таблицами и 64 рисунками. Указатель литературы содержит 376 источников: отечественных — 252, иностранных — 124. Приложения представлены на 201 странице.

1. МАТЕРИАЛ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ II ИХ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Для решения поставленных задач:

а) произведены эксперименты по изучению физнко-механнчес-кнх свойств (модуль упругости, предел прочности, нзгнбпая жесткость, ползучесть и др.) 218 образцов реберных хрящей и грудины, взятых в первые часы после смерти у 28 трупов детей различных (от 2 мес. до 14 лет) возрастных групп при изгибе и сжатии;

б) гистологические исследования 535 объектов по определению морфологических особенностей ребер и грудины после различных методов механического воздействия па их формообразование;

в) разработана математическая модель коррекции ДГК. Построены графики-номограммы, отражающие функциональную связь между исходными данными торакометрии н искомой величиной корригирующих усилий для каждой возрастной группы детей;

г) разработаны устройства н аппараты для послеоперационной коррекции воронкообразной п кнлевндной ДГК и регистрации корригирующих усилий;

д) предложен щадящий метод лечения детей с воронкообразной и кнлевпдпой ДГК, отличающийся минимальной травматично-стыо торакопластики и позволяющий после операции производить аппаратную управляемую дополнительную коррекцию деформации грудной клетки;

е) изучены непосредственные и отдаленные результаты оперативного лечения 107 детей: с воронкообразной — 94 и КДГК — 23 детей в возрасте от 3 до 16 лет. I

Экспериментальные исследования по изучению физико-механических свойств реберных хрящей и грудины растущего организма, при механическом воздействии па их формообразование проведены в институте технической механики Академии Наук Украины. Гистологическая часть исследовании выполнена в ЦНИЛ Днепропетровского медицинского института.

Возможность применения унифицированного метода исправления деформации, включающего щадящую торакопластику и послеоперационную аппаратную коррекцию ВД и КДГК находится в прямой зависимости как от биологических, так и физико-механн-ческих свойств ребер и грудины, их прочностной характеристики, способности изменят!, свою форму под воздействием определенных механических усилий. Изучить эти свойства в клинических условиях очень сложно, т. к. не известны размеры мышечных усилий и характер воздействия мышечной среды, при которой развивалась патологическая ДГК. Поэтому были изучены в эксперименте локальные и пегиональные физико-мехапические свойства грудной

клетки, которые характеризуют свойства грудной клетки, как механической системы. Локальные свойства изучали путем изменения формы отдельно взятых участков хрящевой ткани ребер иод воздействием кратковременного иагруженпя. Региональные свойства — путем изменения формы части грудной клетки. Первые определяли путем испытания на сжатие материала реберных хрящей, вторые — при испытании па изгиб фрагментов ребер и грудины. Исследованию подвергали хрящевую часть III — IV реберных сегментов правой и левой сторон грудной клетки, а также грудину, взятых непосредственно после смерти детей обоего пола.

Учитывая анизотропную структуру реберного хряща, исследовали фнзико-механпчеекпе свойства его при сжатии в трех взанм-поортогональных направлениях — осевом, вертикальном и плоском. Изгиб осуществляли как в направлении естественной выпуклости образца — сгибание, так п в противоположном — разгибание.

Для этого использовали оборудование: испытательную нагрузочную машину УММ-10 с ценой деления шкалы нагрузок 20 и, пидпкатор деформаций часового тнна модель И 410 ми с ценой деления 0,01 мм, а также самопишущий измерительный прибор СИП-250. Разработано необходимое техническое оборудование для фиксации образцов в требуемом положении. Для задания малых нагрузок использовали нагрузочную платформу со стандартными мерными грузами в диапазоне абсолютных усилий 5 ... 20. Статистическая обработка полученных экспериментальных данных по изучению фпзико-механпчеекпх свойств ребер и грудины (модуль упругости, изгибиая жесткость, предел прочности, ползучесть и др.) проведены па ЭВМ БЭСМ-G и IBM PC/AT.

Использование различных корригирующих устройств, направленных на устранение деформаций ГК требует точных представлений не только о разнообразных фпзпко-мсханпческнх свойствах реберных хрящей п грудины растущего организма, по и гнето-структурпых изменениях при различных методах механического воздействия па пх формообразование. Ибо костная ткань — в основном механическая структура, ее морфология — отражение этой функции (В. Стецула, А. Г. Бруско, 1976; В. К. Урмопас, 1976; В. М. Курицпн, 1985, 1987 и др.) Поэтому сочетание данных механических испытаний с результатами гистологического анализа реберных хрящей и грудины, подвергшихся исследованию, даст возможность судить об их состоянии в процессе формообразования.

В связи с этим нами проведено изучение гистоструктуры реберных хрящей и грудины после изгиба (сгибание и разгибание), а также после сжатия (плоское, вертикальное, осевое). Для этого образцы реберных хрящей и грудины после исследования фнзнко-

механических свойств, помещали в 10% нейтральный формалин, 1 затем после декальцинации в растворе Рихмапа, Гельфапда — 3ГХ (Лплли, 1969; Ыекачалов, 1971) проводили в спиртах восходящей крепости 50—96 %, заливали целлоидином. На замораживающем микротоме проводили срезы, идущие параллельно плоскости ребра, толщиной 5—7 мк, а затем окрашивали гематоксилин — эозином и по Слнпченко.

Для определения диапазона требуемых корригирующих усилии, которые должны быть приложены к патологически измененным (астям г рудной клетки у детей па основе полеченных в эксперименте данных о физико-механических свойствах ребер и грудины в юзрастном аспекте, разработана математическая модель коррекции ДГК. Построены графики номограмм, отражающие фупкцио-тльную связь между исходными данными торакомстрип и исковой величиной корригирующих усилий для каждой возрастной руппы детей.

Создание экспериментальной модели процесса коррекции ДГК тослужило разработке клинического оборудования, включающего I себя' установленные во время операции па груди ребенка кон-:трукщш для задания требуемых воздействий па деформированное участки ребер п грудины. Так: разработано «Устройство для гатяжепия ребер» для лечения детей с ВДГК (рис. 1.1.)

Устройство содержит П-образный перфорированный корсет. Па ¡ершппе корсета установлены па винтах тракцпоипые платы. Па шиты между корсетом и платами установлены пружины, оппраю-цнеся па шайбы. Платы фиксируются па винтах посредством прп-кпмной гайки через прижимную шайбу. Тракцпоипые нити, пролитые во время операции за остеотомпровлппыс участки ребер и •рудины, проходят сквозь перфорацию корсета и отверстия, вынол-1сниые в платах, па которых их завязывают. Фиксация корсета на 'еле больного осуществляется с помощью ремней.

Для определения необходимых усилий, способствующих полной (оррекцнн ВДГК, предложен также прибор ИСН-1, с помощью ко--орого возможно измерение силы натяжения каждой_ тракнноппои 1НТН, прошитой через ребро или грудину, в диапазоне 0—1 кг с -очностыо ±5%. Суммарное усилие, необходимое для полной ;оррекции всех деформированных участков передней стенки груд-юй клетки, получали путем сложения показателей силы иатяже-шя каждой нити. Прибор ИСН-1 состоит из усилительпо-коммута-шонного блока, блока питания и регистрации результатов пзмсрс-шя, датчиков силы натяжеиця и фишек — заместителей. Принцип [.ействия прибора основан на эффекте изменения сопротивления епзорезпеторов при деформации упругих элементов датчиков илы.

Рис 1.1. Устройство для иатижешш ребер

Для коррекции КДГК предложено устройство, которое содержит изогнутую опорную пластину, укрепляемую па грудной клетке ребенка с помощью ремней, узлы коррекции в виде резьбовых стержней с костными фиксаторами, подпружиненными для создания дозированной нагрузки на деформированные участки ребер, направляющую планку с отверстиями для размещения узлов коррекции и установленную па опорной пластине с помощью регулировочных болтов. Узел коррекции содержит полный резьбовой стержень с продольной прорезыо с фиксирующими гайками. На нем нанесена шкала, отражающая силу давления па выступающие части грудной клетки и установочная метка. В стержне сооспо установлен регулировочный винт, ганка с указателем, контактирующая с пружиной и держатель с ограничителем. В полой части держателя выполнен паз для установки костного фиксатора посредством упругого элемента (рнс. 1.2.).

Предложенные устройства для коррекции воронкообразной и КДГК соответствуют следующим техническим требованиям:

1. Дают возможность относительной свободы движения пациента в течение 2-х и более месяцев после операции.

2. Усилия натяжения (или давления) реберных хрящей п грудины могут прикладываться к любой точке деформации.

3. Рабочие части конструкции выступают над поверхностью грудной клетки максимально на 6—3 см.

Рис 1.2. Устройство для коррекции килевпднон деформации грудной клетки

4. Конструкции рассчитаны на динамические перегрузки, связанные с перемещением пациента.

5. Конструкции отличаются простотой установки и съема с груди пациента.

6. Устройства крепятся на грудной клетке ребенка и снимаются с минимальным хирургическим вмешательством.

7. Конструкции предусматривают возможность задания и контроля усилий натяжения и давления.

8. Устройства позволяют дозпроваино атравматнчио п широком диапазоне корригировать деформацию.

9. Масса конструкции не превышает 0,5—0,7 кг.

Кроме изучения анамнеза и объективного осмотра ребенка для. решения вопроса о ,тяжести состояния и выбора метода лечения, всем 107 оперированным детям, проводились в динамике как до операции, так и после нее в сроки до 10 лет антропометрические и функциональные исследования: рост, вес, торакометрия, определение индексов грудной клетки, объем, глубина и ширина воронкообразной впадины, функциональные пробы с нагрузкой и без пес, спирометрия, электрокардиография, поперечная реография, оксп-

/1,1

гемометрия, электромиография, рентгенография, рентген-полн-пиевмографня, лабораторные исследования крови и мочи. Сравнительная характеристика данных, полученных в результате антропометрических и -функциональных исследований у оперированных нами детей с деформацией грудной клетки п контрольной группы, в основном, представлена в работе Л. Н. Тнхой, 1990.

Наряду с выше указанным, с целью сопоставительного анализа развития грудной клетки на основе данных торакометрпи, как до операции, так и в различные сроки после ее, произведена приближенная оценка наружного объема грудной клетки у детей различного возраста. Для этого использованы объем прямого некругового цилиндра, аппроксимирующего исходное тело (грудную клетку), и объем прямого конуса (или пирамиды) аппроксимирующего впадину па патологически деформированной грудной клетке. Объем грудной клетки рассчитывался как разность объемов цилиндра и конуса. Изменение наружного объема грудной клетки указывало на относительно соответствующее изменение объема грудной полости, а, следовательно, па положение и взаимосвязанную с этим функцию ее органов.

По данным торакометрип изучен индекс формы грудной клетки у детей различных возрастных групп, рассчитанный по формуле А. М. Кашулина (1974). Это дало возможность судить о соответствии формы грудной клетки (плоская, цилиндрическая, коническая) различным возрастным периодам жизни ребенка.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Для решения вопроса о выборе максимально щадящего метода лечения детей с патологической (воронкообразной и кнлевпдпой) деформацией грудной клетки, позволяющего достичь устойчиво правильной анатомической ее формы и улучшения функции сердечно-легочной деятельности, нами проведен анализ экспериментальных данных, полученных в результате изучения физико-механических свойств ребер и грудины.

Исследования показали, что физико-механические свойства грудины и ребер с обеих сторон грудной клетки как у мальчиков так и девочек практически одинаковы. При сжатии моделью поведения реберного хряща с достаточно хорошим приближением может служить реологическая модель Гука, характеристикой которой является модуль упругости. Модуль упругости характеризует линейную зависимость между величиной приложенной силы и величиной относительной деформации в результате ее воздействия. В связи с неоднородностью строения реберный хрящ имеет анизотропию упруговязких свойств вдоль каждой из осей сжатия. Так, при плоском сжатии образцов у детей в возрасте до 1 года модуль

упругости составил 1,7 ± 0,23 кгс/мм2, при вертикальном сжатии — 1,05 ± 0,16 кгс/мм2, при осевом сжатии — 3,12 ± 0,23 кгс/мм2.

Позже, в возрасте от 1 до 3 лет упругость реберного хряща несколько увеличивается, и модуль упругости достигает при плоском сжатии 2,26 ± 0,34 кгс/мм2, при вертикальном — 1,55 ± 0,42 кгс/мм2.

К 10-летнему возрасту упругость реберных хрящей почти вдвое возрастает по сравнению с возрастом до 1 года. Однако, позже, в период пубертатного развития, интенсивность нарастания модуля упругости реберных хрящей снижается п составляет в среднем 2,01 + 0,5 кгс/мм2, что очевидно обусловлено гормональными изменениями в организме ребенка в этот период развития.

Увеличение нагрузки на образцах каждой возрастной группы независимо от направления механического воздействия (сжатия) на реберный хрящ приводит к образованию макро- и микроскопических трещин, что позволяет классифицировать образцы ребер как хрупкий материал и, оставаясь в рамках первой теории прочности, определить предел прочности или, иначе, предельное напряжение. Наибольшая прочность реберного хряща отмечена при плоском сжатии у детей в возрасте от 3 до 7 лет (0,99 ± 0,36 кгс/мм2) В возрасте от 10 до 14 лет предел прочности составил 0,34 ± 0,08 кгс/мм2.

Таким образом, предел прочности реберного хряща, как и модуль упругости в возрасте от 10 до 14 лет также уменьшается.

Для изучения способности реберного хряща сопротивляться образованию (или исправлению) деформации исследована нзгнб-ная жесткость. Результаты исследований показали рост жесткости реберного хряща после 7-и летнего возраста. Если в возрасте до 1 года жесткость при сгибании реберного хряща составляла 223 ± 63 кгс/мм2, а при разгибании и того меньше (91 ± 15,35 кг. мм2), после 7-1! летнего возраста она достигла 458 ±54 кг. мм2 при разгибании.

В свою очередь, в раннем детском возрасте при испытании реберных хрящей на изгиб выявлено ярко выраженное свойство ползучести. Этот процесс может быть описан реологической моделью Кельвина. Экспериментально определен диапазон изменения основной характеристики этого процесса — скорости ползучести. При сгибании скорость ползучести особенно была выражена у детей до 3-х летнего возраста. Затем до 7-и летнего возраста она постепенно снижалась. Так, при сгибании в возрасте до 1 года скорость ползучести = 0,59... 3,27 мм/мин., при разгибании — 0,36 ... 2,26 мм/мин, а к 3-м годам она соответственно была уже равна 0,60 .. .2,17 мм/мин и 0,45 ± 2,30 мм/мин. К 7-и летнему воз-

расту скорость ползучести заметно снижалась соответственно в зависимости от вида изгиба до 0,29... 2,30 мм/мин, и 0,35... 0,40 мм/мни. Все это указывает на пластичность реберного хряща у детей раннего возраста, способность его, по достижении определенного напряжения, течь, т. е. деформация его увеличивается без увеличения напряжения.

Исследования механических свойств грудины в возрастном аспекте показали, что она обладает значительно большей изгибной жесткостью, нежели ребра. Так, при сгибании у детей до 1 года она равна в среднем 1015,5 кгс. мм2, с возрастом она усиливается и к 14 годам достигает в среднем 9520,89 кгс. мм2. При разгибании показатели жесткости грудины в 1,5—2 раза ниже.

Таким образом, полученные нами в результате эксперимента сведения указывают па высокую прочность реберного хряща у детей, его пластичность, анизотропию. Особенно это ярко проявляется в возрасте до 7—10 лет. Позже на первый план выступает рост жесткости хряща, чем и объясняется его хрупкость, проявляющаяся при максимальных нагрузках в виде микро- и макроскопических трещин. Аналогичными свойствами, но более выраженными, обладает и грудина.

Изучение состояния морфоструктуры реберного хряща и грудины после механического воздействия на их формообразование показало, что независимо от метода механического воздействия в хрящевой части ребер и грудины особых гистоструктурпых изменений не наблюдается. Так, у детей до 1 года хондроциты, как правило мелкие, располагаются в одиночку или группами. Ядра клеток маленькие, компактные. Межклеточное вещество вокруг одиночных и изогенных групп хондроцптов окрашивается оксн-фильно, что характерно для молодого хряща в норме.

У детей в возрасте от 1 до 3 лет межклеточное вещество окрашивается несколько базофильно, что говорит о большой се диффе-репцировке. Сосуды не изменены, вокруг пнх развита соединительная ткань. Хондроциты большей частью целые, но отдельные ядра разорванные. Надкостница рыхлая.

У детей от 3 до 7 лет хондроциты крупные по размеру, располагаются равномерно. Ядра клеток округлой формы, отдельные из них разорваны или сморщены, возможно в результате механического воздействия. У детей после 7-и летнего возраста надхрящница разрыхлена больше, чем в младшей возрастной группе, однако, хондроциты, расположенные непосредственно под ней, изменены в меньшей степени, чем залегающие в глубине хряща.

Таким образом, данные гистологического исследования показали, что внешнее механическое воздействие на хрящевую ткань с целью изменения ее формы не вызывает глубоких изменений в ее

микроструктуре, что имеет важное значение при использовании устройств для коррекции деформации грудной клетки.

Данные о фпзнко-мехапических свойствах реберных хрящей и грудины растущего организма, а также отсутствие грубых гпсто-егруктурных изменений при различных методах механического воздействия на их формообразование послужили основой для разработки математической модели коррекции деформации грудной клетки, позволяющей определить диапазон требуемых корректирующих усилий, которые должны быть приложены к патологически измененным частям грудной клетки.

Результаты расчетов представлены в виде номограмм для каждой возрастной группы, вида и степени тяжести патологической деформации. Полученные номограммы позволили, зная возраст ребенка п размеры деформированной части грудной клетки — глубину воронки пли высоту киля, а также их ширину — легко определить величину усилия, требующегося для коррекции этой деформации. Например, при исправлении воронки шириной 5 см и глубиной 1, 5 см у ребенка в возрасте 2-х лет требуется усилие = 610...620 грамм.

На основе информации о фнзико-мсхапическнх свойствах реберных хрящей и грудины, их гпстоструктуре, данных о величине корректирующих усилий в зависимости от возраста, вида и тяжести патологии разработаны устройства, описанные выше, для удержания достигнутой коррекции передней стенки грудной клетки но время операции и, при необходимости, дополнительной послеоперационной коррекции се деформации. Предложены также измерительные средства, позволяющие определить диапазон создаваемых усилий, вести контроль и наблюдение за их изменениями во времени.

Такой подход к решению проблемы лечения детей с ВД I! КДГК дал нам возможность применить унифицированный метод коррекции деформации путем щадящей торакопластики, что значительно уменьшило объем операции, ее продолжительность, а, следовательно, и трав.матнчность. При этом выполняли продольный разрез через центр грудины (у девочек старше 11 —12 летнего возраста — субмаммарный разрез). Во избежание нарушения питания ребер н грудины, а также длительного нарушения функции грудных мышц в послеоперационном периоде, указанные мышцы не отсекали, широко не отслаивали от грудины и ребер. Область остеотомии ребер выделяли путем тупого расслоения мышц по ходу ребра. Мечевидный отросток поперечно отсекали от тела грудины, оттягивали книзу, пересекали загрудинную связку. Проводили анестезию загруднпиого пространства 1 % раствором новокаина, тупо пальцем производили отслойку париетальной плевры от

задней поверхности грудины, парастериальной области до границы деформации ребер. А затем, техника торакопластики зависела от возраста больного, формы и степени деформации грудной клетки. Так, из 40 детей в возрасте от 3 до 7 лет, оперированных нами по поводу ВДГК, 37 больным со II степенью деформации была выполнена билатеральная парастернальная и на вершине деформации хондротомия, продольная стернотомия и лишь 3 из них (III степень) дополнительно поднадхрящпично рассечены ребра на протяжении между вышеуказанными участками хондротомпи. Детям в возрасте 8—11 лет, среди которых 25 имели тяжелую степень патологии, выполнена билатеральная парастернальная, на вершине деформации и между ними хондротомия ребер, продольная стернотомия, 2-е детей этого возраста со средней степенью тяжести оперированы по методике, применяемой для младшей возрастной группы.

Дети старшего возраста (12—16 лет), в основном, имели тяжелую степень патологии, поэтому 23 произведена билатеральная хондротомия, клиновидная резекция реберных хрящей па вершине деформации, Т-образная стернотомия и только 4 детям этого возраста резекцию хрящей не производили, а выполнили торакопластику аналогично предыдущей возрастной группы,-

Затем всем детям после мобилизации грудипо-реберного сегмента оба конца ребер, пересеченных у края грудины, поочередно прошивали лавсановыми или капроновыми нитями, которые выводили черезкожно за каждую половину тела грудины накладывали продольно по 1—2 аналогичных тракцнонных шва (рис. 2.1.).

Рис. 2.1. Схема коррекции воронкообразной деформации грудной клетки

У места отсечения мечевидного отростка обе половины грудины прошивали единой нптыо, которую также выводили черезкож-но. lía операционном столе на грудную клетку больного одевали предложенное нами устройство для натяжения ребер на подпружиненных платах которого тракцноппые нити завязывали. Исходную величину усилия, необходимую для коррекции деформации грудной клетки при определенной ширине и глубине воронкообразной впадины, определяли по номограмме, рассчитанной на основании данных пзгпбной жесткости реберных хрящей соответствующей возрастной группы детей, полученных в результате экспериментальных исследований по изучению их физико-механических свойств. Л затем, в послеоперационном периоде, при ослаблении силы натяжения нитей или необходимости дополнительной коррекции, производили тракцшо с помощью прижимной гайки без .манипуляции с тракциоппымн нитями. Силу натяжения нитей определяли с помощью тензодатчпков, установленных па подпружиненных платах и подключенных к аппарату для измерения силы натяжения нитей. Степень коррекции и гиперкоррекции деформации определяли визуально.

При КДГК у 13 детей мы также избегали обширной отслойки мягких тканей и резекции деформированных реберных хрящей н грудины, загрудинное пространство не вскрывали. Производили клиновидную продольную или поперечную (в зависимости от направления деформации) стернотомию до задней ее пластинки на уровне максимального выступаппя грудины кпереди с основанием клипа, обращенным кпереди (рис. 2.2.).

Р н с. 2. 2. Схема коррекции кнлевиднон деформации грудной клетки

2 — 2-7669

17

Выполняла поднадхрящнпчпую билатеральную иарастерпаль-пую и на границе деформаций хондротомшо ребер. Обе половники грудины без натяжения сшивали между собой двумя капроновыми пли лавсановыми нитями. Затем па обе половинки тела грудины устанавливали по 2 (или более) коррекцнонные иглы, один конец которых упирали в вершину деформации грудины, удерживая достигнутую ее коррекцию во время операции, другой выводили че-резкожпо. Рапу послойно ушивали. На грудную клетку больного одевали устройство для коррекции килевндноп деформации грудной клетки, в узлах коррекции фиксировали выведенные через-кожно концы коррекциопных игл (рис. 2.3.).

Р п с. 2. 3. Устройство для коррекции КДГК на груди больного (схема)

Через сутки после операции с помощью узла коррекции па протяжении 7—10 дней через коррекцнонные иглы создавали постепенное давление спереди назад на деформированные участки грудины п ребер до достижения правильной анатомической формы трудной клетки. Усилие, необходимое для коррекции деформированных участков грудной клетки, обеспечивалось пружиной, расположенной в корпусе узла коррекции. Величина усилия определялась по тарировочной метке узла коррекции и составляла в сумме

п среднем, в зависимости от возраста ребенка, соответственно номограмме, от 3 до 7 кг.

При лечении детей с деформацией грудной клетки у которых имели место одновременно элементы выпячивания и западения грудной клетки по отношению к плоскости нормальной ее формы, а чаще всего это бывает при корпорокостальпом или костальном типе деформации, мы после мобилизации передней степки грудной клетки одним из способов, перечисленных выше, в послеоперационном периоде для дальнейшей коррекции деформации применяли комбинацию двух предложенных нами устройств, помещая тракцнонпые платы и узлы коррекции на одном корпусе устройства (рис. 2.4.).

(Щ

Л:

I

У;

II ).

ни-. 'О" <;! У/ -

А .....•'.••:}

И','

v-.j--.e-v" е

' У

, К Г? \

/ и

сг/.:.::--™

К! "й!

^ -

"У

>" /

II

V

'Чд ч

)

Р н с. 2. 4. Схема коррекции кпле-воронкообразной деформации грудной клетки

Через 3—6—8 недель, в зависимости от возраста больного и соответственно консолидации остеотомнровапных участков ребер и грудины, устройства снимали. Назначали комплекс восстановительного послеоперационного лечения.

Предложенный комбинированный способ исправления ВД и КДГК, является максимально щадящим, значительно сокращает время операции (до 30—40 минут), позволяет посегментно в любой точке грудной клетки постепенно после операции исправлять любой вид деформации, способствует достижению правильной анатомической формы грудной клетки без уменьшения объема грудной полости, значительному улучшению сердечно-легочной деятельности.

Об этом наглядно свидетельствуют показатели торакометрии,

2*

•19

становление объема и формы грудной клетки, данные электрокардиографии, спирометрии и другие, изучение которых проводилось у всех оперированных памп детей как до операции, так и в разные сроки (до 10 лет) после операции.

Так, при определении наружного объема грудной клетки (см3) прослеживалась положительная тенденция в развитии грудной клетки. Так, у мальчиков в возрасте 3—7 лет до операции он был равен 4581 ± 230, через 3 года после операции оп достигал уже 9061 ± 496. У детей аналогичного возраста контрольной группы он составлял 5123 ± 231 и 8643 ± 314 соответственно. То есть до операции наружный объем грудной клетки у детей этого возраста был па 9,6 % меньше, чем в контрольной группе, а после операции он наоборот, увеличился на 5,3 %.

Активное развитие грудной клетки после операции способствует правильному становлению и формы грудной клетки. Если до операции показатели индекса формы грудной клетки у исследованных детей не давали нам четкого определения формы грудной клетки, а лишь указывали па основные элементы плоской груди, то после операции у детей каждой возрастной группы четко прослеживалось становление формы грудной клетки. Так, у детей 3—5 лет индекс был равен 10,9, т. с. согласно классификации Л. М. Ка-шулпна (1974), была резко плоская форма грудной клетки, через 1—3 года после операции отмечена тенденция к изменению формы грудной клетки — менее плоской, цилиндрической формы грудной клетки. Темпы формирования грудной клетки особенно выражены были у детей 12—16 лет. До операции индекс формы был равен 3,56 ± 0,2, через 1 год после операции 5,72 ± 0,1, а через 5 лет — 4,79 ± 0,08. То есть из плоской формы до операции в процессе развития ребенка после операции грудная клетка приобрела коническую форму. Аналогичная картина отмечена и у девочек. Объясняется это, больше всего, не только высокими темпами развития детей в пубертатном периоде, но и соответствующими предпосылками для нормального развития грудной клетки, созданными путем коррекции патологической деформации.

Полученные нами сведения дают право сделать вывод, что оперативное исправление деформации грудной клетки прерывает порочный круг патогенеза ДГК, способствует стимуляции сил роста и развития организма, устраняет смещение и ротацию сердца, способствует улучшению функции сердечно-легочной системы. Об этом наглядно свидетельствуют данные, полученные в результате исследования функции сердечно-легочной деятельности у 94 оперированных нами детей с ВДГК в различные сроки после операции (Л. Н. Тихая, 1990).

Ближайшие хорошие результаты получены у всех 107 оперпро-

ванных нами детей (с ВДГК — 94, с КДГК — 13). Отдаленные результаты лечения изучены у 89 детей, перенесших операции по поводу ВДГК,. Хорошие результаты получены у 78,7 % (69 больных), удовлетворительные — у 15,6% (15 больных), неудовлетворительные — у 5,7% (5 больных).

Из 13 детей, оперированных по поводу КДГК, у одного мальчика 13 лет через 3 года после операции определено выпячивание до 1 см в парастериальпой области 5 ребра слева.

Оценивая в общем результаты лечения детей, перенесших операции по поводу ВД и КДГК, следует отметить, что уже в ближайшие 3—5 месяцев после операции у большинства из них (94,7%) отмечалось улучшение общего самочувствия, повышался аппетит, исчезала слабость, головокружение, одышка, боль в области сердца и сердцебиение, реже дети подвергались простудным заболеваниям, отмечался повышенный темп развития. Уже в ближайшие 3—5 лет после операции они достигали уровня физического развития здоровых детей, восстанавливалась анатомическая форма грудной клетки. Причем, чем меньше был ребенок, тем быстрее у него восстанавливались все показатели нормально развитого, физически здорового ребенка.

Таким образом, предложенный нами унифицированный способ коррекции воронкообразной и килевидной деформаций грудной клетки, предусматривающий выполнение максимально щадящей мобилизации передней стенки грудной клетки, значительно сокращает продолжительность операции и дает возможность в послеоперационном периоде с помощью устройств удерживать ГРК передней стенки грудной клетки в достигнутом во время операции положении, а также дополнительно после операции постепенно, управляемо в необходимых пределах коррегировать деформацию, способствует нормализации функции сердечно-легочной деятельности.

Все это дает нам право рекомендовать его для широкого внедрения в практическое здравоохранение.

ВЫВОДЫ

1. Воронкообразная и килевидная деформации грудной клетки у детей, особенно тяжелой степени, подлежащие хирургическому лечению, требуют дополнительной коррекции после операции с помощью предложенных устройств и аппаратов, основу которых составляет управляемое механическое воздействие на деформированные участки ребер п грудины.

2. Применение разработанных устройств н аппаратов для лечения детей с воронкообразной и килевидной деформацией грудной клетки дает возможность значительно уменьшить объем, продол-

жительность (до 30—40 минут) операции и ее травматичность.

3. Устройства и аппараты позволяют в послеоперационном периоде посегментно в любой точке грудной клетки исправлять деформацию без уменьшения объема грудной полости, удерживать переднюю стенку грудной клетки в правильном анатомическом положении до полной ее стабилизации.

4. В основу создания устройств и аппаратов положены экспериментальные данные по изучению биомеханических свойств реберных хрящей и грудины в возрастном аспекте.

5. При экспериментальном изучении физико-мехаипческих свойств (модуль упругости, предел прочности, жесткость, скорость ползучести н др.) ребер и грудины путем механического воздействия на их формообразование выявлена зависимость этих свойств от возраста и индивидуальных особенностей ребенка. У детей до 7—10 лет реберные хрящи и грудина обладают высокой прочностью, пластичностью, анизотропией, что в более старшем возрасте сменяется ростом жесткости этих тканей п возможностью образования микро- и макроскопических трещин при максимальных нагрузках.

6. Механическое воздействие на реберные хрящи и грудину с помощью разработанных устройств не вызывает в этих тканях выраженных гистоструктурных изменений.

7. Знание биомеханических свойств, гистоструктуры ребер и грудины при механическом воздействии на их формообразование дает возможность дифференцировано подходить к лечению детей в зависимости от возраста и тяжести патологии, определять оптимальный возраст (3—5 лет) оперативной коррекции деформации.

8. Разработанные номограммы, отражающие функциональную связь между исходными данными торакометрии и физико-мехапи-ческимн свойствами ребер и грудины детей различных возрастных групп, позволяют определять, а затем с помощью предложенных устройств создавать н регулировать величину усилия, необходимую для устранения деформации грудной клетки составляющую, в среднем, в зависимости от возраста ребенка, 2—7 кг.

9. Становление формы и объема грудной клетки после хирургической и аппаратной коррекции деформации является одним из достоверных объективных показателей физического развития ребенка в процессе его роста.

10. Комплексный, дифференцированный подход к лечению детей с воронкообразной и килевидной деформацией грудной клетки по предложенной методике позволяет добиться положительных результатов по восстановлению, анатомической формы грудной клетки, улучшению функции сердечно-сосудистой системы у 94,3% оперированных больных и сократить частоту рецидивов до 5,7%.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Авторское свидетельство «Устройство для натяжения ребер» ,'/' Б. II. — 1983. Лг38.—№ 1047470 (соавт. П. Т. Сягайло, Л. С. Немцова).

2. Реабилитация детей с воронкообразной деформацией грудной клетки // Ортопедия, травматология и протезирование. — 1986. — № 7. — с. 75 (соавт. П. Т. Сягайло, П. М. Гладкий и др.).

3. Реабилитация детей с воронкообразной деформацией грудной клетки // XXXI Всесоюзный съезд хирургов: Тез. докл. — Ташкент, УзССР,

1986. с. 116—117 \(соавт., П. Т.. Сяганло, П. М. Гладкий и др.).

4. Управляемая коррекция воронкообразной деформации грудной клетки // Ортопедия, травматология и протезирование. — 1987. — № 1. — с. 43 (соавт. П. Т. Сягайло, Л. Н. Тихая).

5. Некоторые аспекты послеоперационной коррекции воронкообразной деформации грудной клетки у детей // X съезд травматологов-ортопедов Украины: Тез. докл. — Одесса, 1987- — Т- П. — с. 77 (соавт. П. Т. Сягайло, Л. Н. Тихая).

6. Медицинская реабилитация детей с пороками развития грудной клетки // III областная научно-практическая конференция по региональной комплексно-целевой программе «Здоровье»: Тез. докл. Днепропетровск,

1987, —с. 298—299 (соавт. П. Т. Сягайло, П. М. Гладкий).

7. Функциональные показатели нервно-мышечной, дыхательной и сердечно-сосудистой системы у детей с деформацией грудной клетки // Ортопедия, травматология и протезирование- — 1988. № 12. — с. 65 (соавт. Л. Н. Тихая).

8- Управляемая коррекция деформаций грудной клетки // XVI съезд хирургов Украины: Тез. докл. —• Одесса, 1988. — с. 108—109 (соавт. П- Т. Сягайло).

9. Физико-механические свойства реберных хрящей и разработка активных методов воздействия на их формообразование в возрастном аспекте // Новые направления п диагностике и лечении хирургической инфекции у детей: Матер. VI Всесоюзной конф. детских хирупгов. — М., 1988. — с. 193—194 (соавт. П. Т. Сягайло, А. П. Алпатов, О." Г. Ивлез и др.).

10. О механической прочности реберных хрящей растущего организма // V областная научно-практическая конференция по региональной комплексно-целевой программе «Здоровье»: Тез- докл. — Днепропетровск, 1989. — с. 173 (соавт. Л. Т- Сяганло, А. П. Алпатов и др.),

11- Коррекция килевидной деформации грудной клетки v детей. — Там псе. — с. 147 (соавт. П. Т. Сягайло).

1.2. Авторское свидетельство «Устройство для коррекции килевидной деформации грудной клетки» // Б. И. — 1989. — №' 1,6. — № 1475627 (соавт. П- Т. Сяганло, А. П. Сягайло).

13. Гистоструктурные изменения в реберных хрящах и грудине растущего организма при различных методах воздействия на их формообразование // Спид п другие инфекции, передаваемые половым путем: Научно-практическая конференция, посвященная 75-летнему юбилею Днепропетровского медицинского института- Аннотированная программа. Днепропетровск, 1991. — с. 55 (соавт. П. Т. Сягайло, А. П. Алпатов, П. А. Бело-ножко).

14. Механогенеа килевидной деформации грудной клетки у детей. — Там же- — с, 89 (соавт. П- Т. Сягайло, С. Д. Величко).

1,5. Щадящие операции при воронкообразной и килевидной деформации грудной клетки // VII съезд хирургов Молдовы: Тез. докл. — Кишинев. 1991.— с. :227—228 (соавт. П. Т. Сягайло, Л. Н. Тихая и др.).

16. Сравнительная оценка формы и объема грудной клетки у детей с воронкообразной деформацией до и в различные сроки после операции И Спид и другие инфекции, передаваемые половым путем: Научно-практическая конференция, посвященная 75-летнему юбилею Днепропетровского медицинского института. Аннотированная программа. — Днепропетровск, 1991- с. 89 (соавт. П- Т. Сягайлй, А. П. Алпатов и др.).

17. Гистоструктурные изменения реберных хрящей при моделировании кплевидиой деформации грудной клетки в эксперименте // Спид и другие инфекции, передаваемые половым путем: Научно-практическая конференция, посвященная 75-летнему юбилею Днепропетровского медицинского института. Аннотированная программа. Днепропетровск, 1991. — с. 90 (соавт. П. Т- Сягайло, П. М. Гладкий и др.).

Н/1С. Сдано в набор 31.03.02. Подписано п печать 29.04.02. Формат G0x84'/'s. Бумага газетная. Гарнитура литературная. Печать высока!!. Усл. печ. л. 1,39. Уел tip.-отт. 1,30. Уч.-изд. л. 1,3. Тираж 150. Заказ 2-7669. Бесплатно. Типография издательства «Зоря>, 320079, г. Днепропетровск, ул. Журналистов, 7.