Автореферат и диссертация по медицине (14.01.15) на тему:Клинико-биомеханические особенности оперативного лечения оскольчатых диафизарных переломов голени

На правах рукописи

ВЕРХОВОД Алексей Юрьевич

КЛИНИКО-БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОПЕРАТИВНОГО ЛЕЧЕНИЯ ОСКОЛЬЧАТЫХ ДИАФИЗАРНЫХ ПЕРЕЛОМОВ ГОЛЕНИ

14.01.15 - травматология и ортопедия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

з 1 (ЖТ 2053

Москва-2013

005536632

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный университет»

Научный руководитель: Доктор медицинских наук, профессор

Мельцер Рудольф Ионтелевич

Официальные оппоненты: Дубров Вадим Эрикович

Доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой общей специализированной хирургии факультета фундаментальной медицины МГУ им. М.В.Ломоносова

Скороглядов Александр Васильевич

Доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой травматологии и ортопедии РНИМУ им. Н.И.Пирогова

Ведущая организация: ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет»

Защита диссертации состоится «/У» 2013 года в /3 часов

на заседании диссертационного совета Д212.203.09 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении РУДН: 117198 г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования РУДН по адресу 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6 и на сайте www.vak.ed.gov.ru.

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета, / ~ Персов

кандидат медицинских наук / / Михаил Юрьевич

Актуальность темы

Лечение пострадавших с высокоэнергетическими оскольчатыми диафизарными переломами голени (ОДПГ) продолжает оставаться сложной задачей современной травматологии. Переломы этого сегмента занимают первое место среди аналогичных травм длинных трубчатых костей и от 20 до 37,7% всех повреждений скелета (Городниченко А.И., 2002; Мякота С.С., 2003; Анкин JI.H., 2005). Наибольшую трудность для лечения представляют те виды диафизарных фрактур голени, при которых, наряду с тяжелым повреждением мягких тканей, имеет место многооскольчатый характер перелома, подчас сопровождающийся утратой части костного вещества и значительным смещением костных отломков. Это создает большие трудности в процессе репозиции и фиксации, так как во многих случаях не удается восстановить торцевой упор и обеспечить достаточную площадь соприкосновения всех фрагментов поврежденной кости (Шевцов В.И., 2002; Карасев А.Г., 2007). На долю этих переломов приходится до 57,7% закрытых фрактур голени (Трошкин Ю.В., 2005; Столбиков С.А., 2010). При этом открытые переломы данной локализации составляют 64,3 - 77,8% от всех открытых переломов конечностей (Бялик И.Ф., 1999; Гордиенко Д.И., 2003; Шаповалов В.М., 2006; Соколов В.А., 2007; Бондаренко A.B., 2008). Тяжелые повреждения мягких тканей, характерные для данной локализации травмы, создают дополнительные возможности для развития инфекционных осложнений, инфицирования костной раны и развития остеомиелитического процесса, что, в свою очередь, негативно влияет на регенерацию костной ткани. Частота гнойных осложнений при подобных травмах достигает 57,4% (Соколовский В.В., 2000; Писарев В.В., 2008), что сопровождается увеличением итогового количества случаев несращений, ложных суставов и формированием дефектов костной ткани. Раневая инфекция является одним из наиболее распространенных факторов, обуславливающих осложненное течение и удлиняющих сроки лечения больных с открытой травмой (Мубарак Х.Т., 2006; Дзюба Г.Г., 2007; Ring D., 1999). В структуре политравмы, столь характерной для настоящего времени, переломы голени в сочетании с повреждениями других локализаций встречаются в 4250,7% случаев (Файн A.M., 2001; Литвина Е.И., 2003; Гиршин С.Г., 2004; Соколов В.А., 2006; Шаповалов В.М., 2006; Бондаренко A.B., 2008; Иванов П.А., 2009). Статистические данные исследований по возрастным группа показали, что 60-70% переломов костей голени получают люди в наиболее трудоспособном возрасте, что еще раз подчеркивает социально-экономическую значимость проблемы (Шапиро К.И., 1993; Складчиков Ю.М., 1994; Баракат М.Ф., 2007 MacKenzie E.J., 2000; Court-Brown С.М. 2003). Длительную нетрудоспособность и высокий процент первичного выхода на инвалидность (29,8-43%), можно объяснить как тяжестью подобных травм, так и дефектами в лечении (Розовская Т.П., 1972; Мякота С.С., 2003; Прокопьев А.Н., 2003; Редько К.Г., 2006; Абдулхаков Н.Т., 2006; Себякин Ю.В., 2008), например, ошибками в выборе оптимального метода остеофиксации, в том числе и с точки

зрения биомеханической концепции (Бардеев А.Ю., 2005). Учет биомеханических особенностей ОДПГ позволяет создавать наиболее стабильные послеоперационные системы «кость-фиксатор» и «кость-аппарат внеочаговой фиксации» («кость-АВФ»), предупреждая тем самым развитие осложнений и создавая оптимальные условия для сращения перелома. (Беленький В.Е., 1996; Ткачева A.B., 2006; Бейдик О.В., 2009; Левченко К.К., 2010; Акулич Ю.В., 2011; Chao E.Y.,1997; Peindl R. D„ 2004, Antoci V., 2004;).

Несмотря на достаточно длительную историю остеосинтеза, единого мнения хирургов в отношении выбора его оптимального варианта при оперативном лечении переломов костей голени нет. Продолжается поиск критериев, уточнение показаний и оценка адекватности тех или иных методов лечения в зависимости от локализации травмы, характера повреждений мягких тканей сегмента и степени разрушения его скелетной основы (Столбиков С.А., 2010; Bhandaiy М., Guyatt G. et al., 2001).

Цель работы

Улучшение результатов оперативного лечения больных с оскольчатыми диафизарными переломами голени путем сравнительной клинико-биомеханической оценки систем «кость - блокируемый стержень», «кость-аппарат внеочаговой фиксации» («кость-АВФ») и уточнения показаний к выбору оптимального варианта хирургического вмешательства.

Задачи исследования

1. Выполнить компьютерное моделирование систем «кость - блокируемый стержень», «кость - АВФ» в условиях остеосинтеза оскольчатых диафизарных переломов голени типа В1, В2, С2 и дать сравнительную биомеханическую оценку их стабильности.

2. Изучить особенности и дать оценку сроков и тактического варианта оперативного лечения больных с открытыми оскольчатыми диафизарными переломами голени, являющихся компонентом политравмы в условиях шока.

3. Провести анализ осложнений оперативного лечения неопорных оскольчатых диафизарных переломов голени, связанных с преждевременной дестабилизацией системы «кость - фиксатор», на основе биомеханических принципов фиксации отломков и разработать меры их профилактики.

4. Произвести сравнительную оценку отдаленных результатов остеосинтеза оскольчатых диафизарных переломов голени в зависимости от тактического варианта лечения.

5. Разработать методику послеоперационного ведения больных с оскольчатыми диафизарными переломами голени в условиях инструментального контроля дозированной нагрузки.

Научная новизна исследования

• На основе данных компьютерной томографии созданы модели оскольчатых диафизарных переломов голени, в соответствии с биологическим прототипом. С помощью комплексного исследования методом конечных элементов и компьютерного моделирования проанализирована стабильность различных послеоперационных систем «кость - блокируемый стержень» и «кость - АВФ».

• Определены биомеханически оптимальные варианты фиксации отломков при разных видах оскольчатых диафизарных переломах голени, что позволило повысить качество остеосинтеза и дифференцировано подойти к выбору оптимальной оперативной тактики.

• Разработана система дозирования послеоперационной нагрузки на оперированную конечность с учетом особенностей конкретного варианта перелома и несущих возможностей использованного металлофиксатора. (положительное решение Роспатента № 2012114367 от 11.04.2012)

• Предложен тренажер для обучения футлярной новокаиновой блокаде на уровне бедра, в условиях политравмы и шока (Биомеханический тренажер футлярной новокаиновой блокады сегментов конечностей: патент РФ № 115139 от 27.04.2012).

• Разработана специализированная система оценки отдаленных результатов оскольчатых диафизарных переломов голени.

Практическая значимость работы

1. Уточнены оптимальные варианты оперативного лечения при различных типах оскольчатых диафизарных переломов голени с учетом клинико-биомеханической концепции. Разработан и внедрен в практику модифицированный подход к лечению больных после применения внеочагового и погружного остеосинтеза.

2. Использование клинически и биомеханически обоснованных методов хирургического лечения больных с данной патологией позволяет уменьшить число осложнений, улучшить результаты лечения больных с оскольчатыми диафизарными переломами голени, сократить сроки их медицинской и социальной реабилитации.

3. Внедрение инструментального контроля осевой нагрузки в послеоперационном периоде позволяет предупреждать различные виды осложнений, связанных с преждевременной дестабилизацией систем «кость - блокируемый стержень» и «кость-АВФ», тем самым стимулируя остеогенез и восстановление мионеврального аппарата голени.

Апробация работы

Основные положения исследования нашли отражение в материалах или были обсуждены на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах: X Всероссийская конференция по биомеханике, г. Саратов, 2010 г; II международная научно-практическая конференция "Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине", том 2, г. Санкт-Петербург, 2011 г; VI научная конференция хирургов Республики Карелия (РК) и Северо-Западного федерального округа России, г. Петрозаводск, 2011 г; 63 научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Петрозаводск, 2011 г.; Общебольничная научно-практическая конференция ГБУЗ БСМП «Актуальные вопросы неотложных состояний», г. Петрозаводск, 2011 г.; Ежегодные конференции хирургов больницы скорой медицинской помощи г. Петрозаводска в 2011, 2012 гг.; Электронный журнал «Современные проблемы науки и образования», №4,2012 г., 16 печатных страниц; Электронный журнал «Фундаментальные исследования», 2012 г., 12 печатных страниц; Заседание Карельского республиканского регионарного отделения Общероссийской общественной организации «Российское общество хирургов», г.Петрозаводск, 2012 г.; VII Всероссийская научно-практическая конференция «Успенские чтения», г. Тверь, 2012 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, четыре из которых в журналах, рекомендованных ВАК РФ для опубликования результатов исследований, выполненных на соискание ученой степени кандидата медицинских наук.

Внедрение результатов работы

Результаты исследования применяются в процессе лечения пострадавших с оскольчатыми диафизарными переломами голени в травматологических отделения Больницы скорой медицинской помощи г. Петрозаводска и Республиканской больницы РК им. В.А. Баранова, являющихся базовыми для курса травматологии и ортопедии Петрозаводского Государственного университета, а также используются при обучении студентов медицинского факультета, повышении квалификации и профессиональной переподготовки врачей ряда ЛПУ Северо-Западного региона. Автор данной работы в составе группы врачей ГБУЗ БСМП г. Петрозаводска был награжден МЗ Карелии Почетной грамотой по итогам 2011.

Положения, выносимые на защиту

1. Компьютерное моделирование позволяет дать сравнительную оценку стабильности послеоперационных систем «кость - блокируемый стержень» и «кость-АВФ» при оперативном лечении различных типов оскольчатых диафизарных переломов голени.

2. Клинико-биомеханическое обоснование выбора оптимального метода остеосинтеза в зависимости от характера, локализации перелома и на основе минимизации интраоперационной травмы, а также тщательного сохранения кровоснабжения костных отломков и осколков, обеспечивает оптимальные условия для сращения перелома за счет создания достаточной площади контакта всех раневых поверхностей кости, что позволяет улучшить результаты лечения.

3. Инструментальное дозирование осевой нагрузки в послеоперационном периоде позволяется добиться увеличения положительных анатомо-функциональных исходов лечения за счет снижения числа типичных осложнений.

Объем и структура работы

Диссертация изложена на 210 машинописных страницах, состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя, включающего 238 источников литературы (154 отечественных и 84 зарубежных). Работа иллюстрирована 116 рисунками и 27 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования

Состав клинических наблюдений был сформирован таким образом, чтобы получить наиболее объективное представление о качестве решения проблемы лечения ОДПГ на современном этапе, устранив или существенно нивелировав влияние внутренних установочных факторов, традиционных для какого-либо конкретного лечебного учреждения.

В основу работы положен полилокальный вариант подбора материала. С целью более взвешенного исследования алгоритмов и результатов лечения изучены истории лечения 146 пациентов, 6 из которых имели переломы обеих голеней, находившихся на лечении в травматологических отделениях Больниц скорой медицинской помощи (БСМП) г. Петрозаводска и г. Мурманска, Республиканской больницы Карелии им. В. А. Баранова (РБ), Мурманской областной клинической больницы им. П. А. Баяндина (МОКБ) и Медсанчасти (МСЧ) «Севрыба» в период с 2005 по 2011 год. Исследованы особенности подготовки, оперативной тактики и последующего ведения больных,

пролеченных такими методами остеосинтеза как интрамедуллярный остеосинтез блокируемыми стержнями, а также с помощью внеочаговой фиксации, где основным был аппарат Г.А. Илизарова. В силу географического положения, в стационары для обследования и оперативного лечения по поводу переломов данной локализации поступали пациенты из соответствующих районов Карелии и Мурманской области.

Возраст больных колебался в пределах от 18 до 76 лет и в среднем составил 41 ±0,95, что еще раз подтверждает социальную значимость данного вида повреждений. Современный динамичный стиль жизни предъявляет свои требования к возможности скорейшего возвращения пациентов с ОДПГ к привычному образу жизни (Неверов В.А., Хромов A.A., 2007), а страховые компании, в свою очередь, требуют снижение уровня материальных затрат, понесенных индивидом и обществом при неблагоприятном течении посттравматического периода или развившихся осложнениях (Копысова В.А., 2008; MacKenzie E.J., 2005; Arangio G.A., 1997; Saddawi-Konefka D., 2008).

Большинство пациентов составили мужчины - 89 (60,96%). Существенное прогностическое значение имеет высокоэнергетичность современной травмы, связанная с развитием скоростного автотранспорта и многоэтажной городской застройки. Высокий процент именно таких травмирующих воздействий (65%) является характерным для механогенеза ОДПГ (Табл. 1).

Таблица 1.

Распределение переломов по АО в зависимости от вида остеосинтеза

Тип перелома и вид остеосинтеза В 1 Ii iE в: И г в: # t 1! С » ; ч с: Я 1 С. 3 W ri

Внеочаговый остеосинтез 11,11% 41,66% 16,67% 5,56% 5,56% 19,44%

БИОС 22,22% 26,67% 17,78% 11,11% 17,78% 4,44%

Работающие составили более половины всех наблюдений, то есть экономический ущерб, связанный с затратностью и длительностью лечения, а также простоями на производстве, был, очевидно, весьма значителен. Среднее время, проведенное в больнице в период первичного поступления, составило 31,69±2,01 койко-дня (от 10 до 210 дней), а общая продолжительность пребывания в стационаре, включавшая в себя повторные госпитализации для коррекции аппарата, динамизации стержня, восстановительного лечения и т.д., составляла в отдельных случаях 9 месяцев и более.

Среди больных, поступивших с интеркуррентной патологией, при некоторых сопутствующих заболеваниях потребовалось дополнительное обследование и лечение, предшествовавшее оперативному вмешательству. Заметное преобладание прямого, часто высокоэнергетического механизма

травмы, характерного для ОДГТГ, привело к тому, что открытые переломы составили более трети всех наблюдений. Зона повреждения тканей при ОДПГ, по нашим данным, намного превышала внешние изменения. Как известно, при данном виде травмы условия и, соответственно, скорость консолидации переломов продолжают зависеть от ее уровня. Наиболее частыми были переломы на субистмальном уровне - 75 наблюдений (51,37%). В то же время, вышеуказанная локализация перелома характеризуется подкожным расположением большеберцовой кости практически на 2/3 окружности, недостаточностью мышечного футляра и, как следствие, ущербным кровоснабжением костной основы на данном сегменте, что может вести к высокому уровню осложнений, в том числе и замедленной консолидации.

Существенное влияние на исходы лечения оказывает, как известно, своевременность оперативного пособия. По времени, прошедшему с момента травмы до поступления в больницу, больные распределились следующим образом: до истечения 1 суток - 102, со 2 до 5 суток - 19, более 5 суток - 25. Больные поступали в городские стационары в среднем через 90,32±7,65 минут (от 20 до 480 минут), если исключить из подсчета 44 случаев (30,27%), когда имели место сложности транспортировки больных в специализированный стационар. Экстренные операции (до 5 часов) были выполнены в 37 случаях (25,34%) - это хирургические вмешательства, выполняемые безотлагательно вне зависимости от тяжести состояния больного. Многие авторы называют их «компонентом реанимационных мероприятий». Срочные - оперативные вмешательства, выполняемые в первые 3 суток, были выполнены у 49 пациентов (33,56%). В большинстве случаев (35%) больные были прооперированы в срок 8-14 суток. Те или иные виды осложнений отмечены в 36 случаях, что составило 24,77% всех наблюдений, а такое грозное, как остеомиелит - в 7% случаев.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Сравнительная оценка стабильности остеосинтеза оскольчатых

диафизарных переломов костей голени групп В, С блокируемым интрамедуллярным стержнем и аппаратом Г.А. Илизарова

В ходе поиска дальнейших возможностей улучшения исходов лечения ОДПГ было произведено биомеханическое исследования качественных характеристик их остеосинтеза различными способами в зависимости от степени и варианта фрагментации большеберцовой кости, тяжести повреждения ее мягкотканного футляра, то есть классификационного типа перелома.

При создании математической модели использовалась подготовка предварительных вариантов с помощью рентгенограмм и скиаграмм переломов, а также серии томограмм большеберцовой кости, импортируемых с мультиспирального компьютерного томографа фирмы SIEMENS.

Компьютерное моделирование с применением метода конечных элементов на основе томограмм, выполненных с шагом 0,5 мм обеспечило создание качественной модели болыиеберцовой кости, подобной биологическому прототипу; кроме этого рассматривалось напряженно-деформированное состояние фиксатора при функциональной нагрузке. Сложные геометрические модели биологических объектов создавались в системе трехмерного проектирования по результатам данных компьютерной томографии. Срезы в поперечном сечении кости обработаны в системе трехмерного проектирования 8оИсГУ/огк8. На их основе построены плоские сечения, которые объединялись в объемную модель кости. Затем формировалась ЗО модель. Трехмерные геометрические модели фиксирующих устройств строились на основе чертежей и схем с сохранением их конструкционных свойств и размеров (рис. 1, рис. 2).

Томограммы (шаг 0,5 мм)

Рисунок 1. Построение модели блокируемого стержня Chm (Польша)

Рисунок 2. Модель фиксации ОДПГ аппаратом Г.А. Илизарова (во фронтальном разрезе)

Необходимым условием стабильности остеосинтеза является, как известно, достаточная жесткость системы «кость-фиксатор». При этом должна обеспечиваться стабильность анатомически правильного положения костных отломков при всех возможных воздействиях, сопровождающих повседневные движения пациента в течение всего периода лечения и реабилитации (Корнилов Н.В., Соломин Л.Н., 2001; Ткачева A.B., Бейдик О.В., 2006). С точки зрения механики для компьютерного моделирования систем «кость - фиксатор» при лечении ОДПГ требуется знание особенностей контактного взаимодействия фрагментов травмированной кости. Учет этих особенностей возможен при

постановке и решении достаточно сложной задачи биомеханики в целях обеспечения стабильной фиксации фрагментов травмированной кости, удерживаемых в анатомически правильном положении с помощью фиксирующего устройства. При этом в качестве эффективного инструмента исследования выступают стандартные программы конечно-элементного анализа.

В данной работе использована программа А^УБ, расчеты по которой выполнены в Институте биомеханики и нанотехнологий Саратовского государственного университета с помощью кандидата физико-математических наук Д.В. Иванова. Применение таких программ позволяет выявить биомеханические причины нестабильности и возможных осложнений при использовании различных фиксирующих устройств. Полученная при этом информация в комплексе с клиническими данными дает возможность более точно выбрать тактику лечения и объем оперативного вмешательства при лечении исследованных типов переломов.

По результатам компьютерного моделирования в системах «кость -блокируемый стержень», и «кость - АВФ» для перелома типа В2 имеет место концентрация напряжений в проксимальном, дистальном отломках и промежуточном клиновидном фрагменте диафиза ББК, максимум которых приходится на места контакта последних друг с другом и с элементами фиксаторов (рис. 3).

Рисунок 3. Общая картина деформированного состояния моделей «кость - блокируемый стержень» и «кость-АВФ», для перелома типа В2; слева снизу прототип использованной компоновки аппарата Г.А. Илизарова (в углу дана цветовая шкала величин перемещений в м)

Механическое напряжение и в первом и во втором случаях максимально в клиновидном фрагменте, однако в условиях остеосинтеза аппаратом Г.А. Илизарова концентрация напряжений выражена в большей степени (7,61 МПа) несмотря на то, что рассматривались варианты полной репозиции, что для метода блокируемого интрамедуллярного остеосинтеза по статической схеме требуется, да и является возможным далеко не всегда. Было доказано, что система «кость - блокируемый стержень» имеет преимущество, так как концентрация напряжений в отломках в этом случае меньше, чем в системе «кость-АВФ». Это особенно важно в условиях неопорного перелома, так как избыточное напряжение может вести к деформациям, остеолизу и смещению отломков. Максимальное напряжение в системе «кость-АВФ» имеет место в области проведения репозиционной спицы (39 Мпа), что в условиях избыточной нагрузки может сопровождаться разрывом или прорезыванием последней с последующим смещением фрагмента. В системе «кость -блокируемый стержень» максимальные напряжения имеют место в области, соответствующей клиновидному осколку и дистальным блокирующим винтам (24,76 МПа).

В системах «кость - блокируемый стержень» и «кость - АВФ» для перелома типа В1 имеет место концентрация напряжений в отломках ББК, однако при использовании в модели аппарата внешней фиксации концентрация напряжений в проксимальном отломке и промежуточном фрагменте больше по сравнению с системой «кость - блокируемый стержень» (рис. 4).

Рисунок 4. Общая картина деформированного состояния моделей «кость - блокируемый стержень» и «кость-АВФ» для перелома типа В1; слева снизу прототип использованной компоновки аппарата Г.А. Илизарова (в углу дана цветовая шкала величин перемещений в м)

Обратная зависимость имеет место в дистальном отломке, что, по-видимому, связано с особенностями геометрии перелома и оптимальной компоновкой аппарата Г.А. Илизарова с двумя репозиционными спицами, проведенными перпендикулярно плоскости перелома. Максимальное напряжение в системе «кость-АВФ» имеет место в области проведения репозиционных спиц (130 МПа), что в условиях избыточной нагрузки потенциально может сопровождаться переломом последних и смещением промежуточного фрагмента.

В результате компьютерного моделирования было доказано, что в системе «кость-АВФ» появляются более высокие напряжения, что делает систему «кость - блокируемый стержень» предпочтительнее для использования в условиях спирального оскольчатого диафизарного перелома ББК.

В системах «кость - блокируемый стержень» и «кость - АВФ» для перелома типа С2 имеет место неравномерность распределение концентрации напряжений в отломках ББК (рис. 5). Так максимальное механическое напряжение в обоих случаях имеет место в промежуточном фрагменте, причем для обеих систем эти напряжения сопоставимы (3,1 МПа; 2,8 МПа соответственно).

Рисунок 5. Общая картина деформированного состояния моделей «кость - блокируемый стержень» и «кость-АВФ» для перелома типа С2; слева снизу прототип использованной компоновки аппарата Г.А. Илизарова (в углу дана цветовая шкала величин перемещений в м)

По результатам компьютерного моделирования было найдено, что системы «кость - блокируемый стержень», «кость-АВФ» в условиях остеосинтеза перелома типа С2 испытывают примерно одинаковые

напряжения, что делает системы почти равнозначными для использования в условиях сегментарного оскольчатого диафизарного перелома большеберцовой кости и вопрос о рациональности показания к применению каждой из них переходит в разряд клинических.

Как показал анализ литературных данных (С1аев Ь.Е., 1988; ОоосЬЫр А.Е., 1995) идеальная аксиальная жесткость, необходимая для сращения перелома, достигается при оптимальной степени межфрагментарной аксиальной подвижности, находящейся в пределах от 0,2 до 1,0 мм. Обе системы - «кость - блокируемый стержень» и «кость-АВФ» - обеспечивают микроподвижность в зоне перелома в указанных пределах. Однако, для статического метода блокирования БИОС эта микроподвижность в случае опорного перелома типа С2 меньше необходимой (0,16 мм), что требует своевременной динамизации стержня, либо выполнения первично-динамического соединения. Не выполненная своевременно динамизация конструкции может явиться причиной замедленной консолидации, образования ложных суставов и несращений. В условиях остеосинтеза аппаратом Г.А. Илизарова возможна коррекция микроподвижности в динамическом режиме в процессе лечения с учетом рентгенологической картины, однако, использование устройств для дозирования нагрузки в послеоперационном периоде для БИОС нивелирует это преимущество.

Предпочтение в использовании ЧКДО аппаратом Г.А. Илизарова оставалось в группе наиболее сложных открытых и многооскольчатых вариантов повреждений (89 наблюдений), в остальных случаях был использован блокируемый интрамедуллярный остеосинтез

Чрескостный компрессионно-дистракционный остеосинтез был активно и обоснованно применен при разных типах оскольчатых переломов в связи с тем, что таким образом в большинстве случаев удавалось избежать широкого обнажения отломков, а репозиция выполнялась закрыто. Открытая репозиция выполнялась лишь в случае наличия интерпозиции тканей. Использование блокируемых стержней является оправданным в лечении большинства ОДПГ, учитывая тот факт, что они устанавливаются с использованием малоинвазивной технологии. Равномерная частота использования блокируемого интрамедуллярного остеосинтеза была характерна практически для всех типов переломов, с чем диссонировала в меньшую сторону ситуация при повреждениях типа СЗ. Использование методики БИОС позволяет создать стабильную послеоперационную систему «кость - блокируемый стержень» с меньшей к тенденцией к смещению костных отломков, однако достичь контакта раневых поверхностей отломков и осколков для перелома типа СЗ бывает сложно. Для большеберцовой кости, большая часть которой расположена подкожно, данный факт при использовании БИОС является более существенным, чем, например, для бедра.

По всей вероятности, вынужденная потеря времени в совокупности с особой тяжестью многооскольчатого варианта травмы голени всегда будут вносить значительную опасность развития синдрома взаимного отягощения,

что, как известно, заметно увеличивает вероятность развития инфекционного осложнения в ране. Предупреждение развития воспалительного процесса является в таких обстоятельствах, по нашему мнению, одной из главных задач в лечении данной тяжелой патологии. Общепризнанным является классический постулат, согласно которому основной мерой предупреждения гнойных осложнений являлась и является своевременная и достаточно радикальная первичная хирургическая обработка открытого перелома с последующей стабильной фиксацией отломков.

Как известно, исход лечения переломов в значительной степени зависит от числа и тяжести осложнений. В условиях ОДПГ этот постулат приобретает особую значимость, так как при тяжелых травмах конечностей осложнения встречаются, по литературным данным, примерно в 2 раза чаще, чем при простых переломах аналогичной локализации.

Различные осложнения наблюдались после 38 из 146 оперативных вмешательств. Большинство осложнений были связаны с развитием инфекции, что наблюдалось в 20 (13,66%) из общего количества случаев. Объяснялось это наличием ряда способствующих факторов: чаще тяжестью самой травмы тканей, иногда - избыточной продолжительностью периода времени, прошедшего с момента травмы до первичной хирургической обработки и степенью ее полноценности при открытых переломах.

С применением программы ANSYS был выполнен конечноэлементный анализ систем «кость - блокируемый стержень», моделировавших неопорные переломы типа Bl, В2 по классификации AO/ASIF в условиях недостаточной репозиции либо ее утраты. Результаты показали, что фиксирующее устройство на первом этапе выполняет роль основной несущей конструкции, которая должна отвечать условиям прочности, жесткости и устойчивости. Согласно литературным данным перелом дистальных блокирующих винтов, так называемая «самодинамизация» стержня, является наиболее частым осложнением блокируемого интрамедуллярного остеосинтеза (Бондаренко A.B., 2004; Сергеев С.В, 2005) (рис. 6). По нашему материалу подобное осложнение встретилось в 5 случаях.

Рисунок 6. Напряженное состояние металлоконструкции для перелома В2 в условиях утраты репозиционного эффекта (а) и Фоторентгенограммы левой голени больной П., 38 лет (ист.болезни №5230) Имеет место перелом дистальных блокирующих винтов.

Если вышеуказанное осложнение наступает до образования костной мозоли, берущей на себя достаточную часть нагрузки в системе «кость -блокируемый стержень», происходит потеря осевой стабильности и в действие может вступить эффект телескопирования отломков, следствием которого станет укорочение длины сегмента.

Стальной блокирующий винт позволяет до определенной степени выдерживать и успешно сопротивляться осевым нагрузкам от массы тела пациента в условиях неопорного перелома. Однако под действием циклических нагрузок может произойти усталостный перелом винта.

Производители металлофиксаторов изначально закладывают в свои изделия запас прочности, потенциально обеспечивающий стабильность фиксации костных отломков при повседневных движениях пациента в течение всего периода лечения и реабилитации. Однако, в условиях неопорных оскольчатых диафизарных переломов костей голени, когда циклическая нагрузка действует на стержень в течение достаточно длительного периода времени (от 3,5 до 10 месяцев), существенно возрастает опасность усталостного разрушения фиксатора (Рис. 7).

Рисунок 7. Напряженное состояние дистальных проксимальных блокирующих винтов (слева дана цветовая шкала величин эквивалентных напряжений по von Mises, Па). Фоторентгенограммы больного Р, 43 лет (ист.болезни №2715). Имеет место перелом блокирующего винта из пары проксимальных.

По этой причине недостаточно ограничиваться расчетом биомеханической системы «кость - фиксатор» только в начальной стадии лечения перелома. При этом необходимо принимать во внимание, что лечение перелома сопровождается адаптационной перестройкой костной ткани и, как следствие, перераспределением нагрузки с фиксирующего устройства на кость. С учетом вышеизложенного может быть предложено применение устройств, дозирующих нагрузку на конечность и мониторирующих ее с помощью современных малогабаритных электронных устройств. Применение таких устройств помогает снизить частоту разрушения имплантов и улучшить результаты лечения пациентов с неопорными ОДПГ. Одной из тенденций современной травматологии является стремление к адекватному совмещению этапов консолидации и реабилитации, которое может быть осуществлено не

только за счёт создания более стабильных послеоперационных систем «кость -фиксатор», но и с помощью обеспечения более качественного инструментального контроля дозированной нагрузки (Рис. 8).

Рисунок 8. Оптимальное распределение нагрузок в процессе лечения неопорными ОДПГ (имеют место разнонаправленные тенденции)

Данное устройство может быть использовано для контролируемого процесса обучения больного ходьбе с дозированной нагрузкой перед выпиской на амбулаторный этап лечения. В амбулаторных (поликлинических) центрах реабилитации нагрузка меняется в соответствии с этапом и ходом (по данным рентгенограмм) формирования костной мозоли, то есть будут устанавливаться очередные цифровые значения. В результате больной получает возможность поддерживать необходимый стереотип ходьбы с требуемой нагрузкой в динамике всего процесса лечения.

В соответствие с полученными данными (снижением неудовлетворительным исходов более чем в 3 раза), изученными через год, результаты остеосинтеза, выполненного в ранние сроки, были значительно лучше, чем исходы оперативных вмешательств, производимых позднее.

Сравнительное исследование результатов лечения многооскольчатых переломов голени в динамике убедительно продемонстрировало необходимость более длительных усилий по реабилитации этой группы пациентов с диспансерным наблюдением в течение минимум трёх лет, когда ещё удается существенно воздействовать на ход воспалительных процессов и добиться значительного улучшения исходов.

Изучение отдаленных результатов выявило преимущество остеосинтеза, проводимого в ранние сроки, что подтверждается ощутимым уменьшением неудовлетворительных исходов лечения. Исследование результатов лечения переломов группы С показывает, что конечные исходы находятся в прямой зависимости от тяжести травмы. Точно оценить результат их лечения можно только по прошествии более длительного, чем обычно периода. Это отличает данный вид травмы от монофокальных переломов.

ВЫВОДЫ

1. Компьютерное моделирование с применением метода конечных элементов показало, что в условиях остеосинтеза ОДГТГ типа В2 система «кость -блокируемый стержень» имеет преимущество перед системой «кость -АВФ». При ОДПГ типа В1 система «кость - блокируемый стержень» также предпочтительнее для использования. Созданные в результате остеосинтеза оскольчатого перелома типа С2 системы «кость - блокируемый стержень» и «кость - АВФ» являются биомеханически равнозначными для применения.

2. При открытых переломах голени 3 степени, а также у больных в условиях политравмы и шока предпочтительным является производство оперативных вмешательств в возможно более ранние сроки, что может быть обеспечено использованием конверсионной тактики, где первым темпом осуществляется малоинвазивное хирургическая стабилизация сегмента с последующим переходом на погружной вариант остеосинтеза.

3. В условиях неопорных оскольчатых диафизарных переломов голени, циклическая нагрузка действует на систему «кость — фиксатор» в течение достаточно длительного периода времени (от 3,5 месяцев и более), при этом опасность усталостного разрушения импланта возрастает до 4,79%, что требует контролируемой дозированной нагрузки на поврежденную конечность в послеоперационном периоде вплоть до сращения перелома.

4. Остеосинтез оскольчатых диафизарных переломов голени, выполняемый в ранние сроки позволяет уменьшить количество неудовлетворительных исходов лечения в отдаленном периоде (6 месяцев - 5 лет) более чем в 2 раза. Сравнительное исследование результатов лечения ОДПГ в динамике убедительно продемонстрировало необходимость более длительных усилий по реабилитации этой группы пациентов с диспансерным наблюдением в течение минимум трёх лет, когда ещё удается добиться значительного улучшения результатов.

5. Процесс перераспределения нагрузки между имплантом и формирующейся по ходу сращения перелома требует мониторинга с использованием малогабаритных электронных устройств с обратной связью. При этом наиболее оптимальное восстановление навыка ходьбы возможно в условиях динамизации обучения и последующего контроля в амбулаторных центрах реабилитации.

Практические рекомендации

1. При открытых оскольчатых диафизарных переломах голени, учитывая степень дезорганизации кровоснабжения тканей сегмента, характерную для такой высокоэнергетической травмы, оперативное вмешательство следует производить возможно раньше с целью предупреждения развития компартмент-синдрома, ишемических и воспалительных осложнений.

2. В условиях недостаточно стабильного общего состояния, связанного с тяжестью травмы, предпочтителен этапный вариант оперативного лечения, с выполнением первым темпом только хирургической стабилизации болынеберцовой кости, что не только дает определенный противошоковый эффект, но и позволяет обеспечить более комфортные условиях для активизации больного и ухода за ним.

3. В условиях открытых ОДПГ предпочтительнее использование внеочагового варианта остеосинтеза, предоставляющего более широкие возможности управления всеми фрагментами поврежденной костной основы сегмента.

4. При неопорных видах повреждений болынеберцовой кости, достаточно характерного для большинства оскольчатых переломов, наиболее реально применение статического варианта остеосинтеза блокируемыми интрамедуллярными стержнями. В послеоперационном периоде часто отсутствие торцевого упора требует тщательного динамического дозирования нагрузки на ногу при обучении ходьбе с применением специальных устройств, обеспеченных обратной связью.

5. Данный вариант тяжелого повреждения голени требует заметно более длительного периода времени на долечивания и реабилитацию, так как восстановительные процессы здесь протекают более медленно и окончательный результат обычно устанавливается в среднем к 3 годам с момента операции.

6. Лечение ОДПГ должно быть прерогативой специализированных стационаров, оснащенных достаточным инструментарием и аппаратурой, в том числе и ЭОП, позволяющим резко оптимизировать качество остеосинтеза при подобных переломах.

Список опубликованных работ

1. Верховод А.Ю., Мельцер Р.И., Колесников Г.Н. Биомеханические аспекты остеосинтеза оскольчатых диафизарных переломов костей голени // Биомеханика 2010: Тезисы докладов Десятой Всероссийской конференции Саратов, 16-22 мая 2010 г. / Под ред. проф. Л.Ю. Коссовича. - Саратов: Изд-во Сарат. гос. ун-та, 2010 - С. 51-52.

2. Баракат М.Ф., Верховод А.Ю. Зависимость стабильности системы "кость-аппарат наружной фиксации" от угла наклона плоскости перелома. // Материалы II международной научно-практической конференции "Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине", Санкт-Петербург, 2011. - С. 67

3. Верховод А.Ю., Андреева А.П. Анализ результатов оперативного лечения титановыми стержнями прямоугольного сечения больных с оскольчатыми диафизарными переломами костей голени. // Тезисы 63 научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Петрозаводск, 2011. - С.155-156.

4. Верховод А.Ю., Иванов Д.В. Применение метода конечных элементов для сравнительной оценки стабильности остеосинтеза оскольчатых диафизарных переломов костей голени блокируемыми интрамедуллярными стержнями и аппаратами наружной фиксации // Современные проблемы науки и образования. - 2012 - № 4; URL: www.science-education.ru/104-6905

5. Верховод А.Ю., Баракат М.Ф. Биомеханический анализ причин осложнений остеосинтеза блокируемыми интрамедуллярными стержнями неопорных оскольчатых диафизарных переломов костей голени // Фундаментальные исследования. - 2012. - № 10 (часть 2). - С. 236-243; URL:www.rae.ru/fs/?section=content&op=show_article&article_id=999983

6. Верховод А.Ю., Баракат М.Ф., Мельцер Р.И. Современная динамика представлений об оперативном лечении переломов группы С у больных с политравмой // Ученые записки ПетрГУ. — 2012. - №6 (127). - С. 44-48

7. Верховод А.Ю. Оценка отдаленных результатов лечения оскольчатых диафизарных переломов костей голени группы «С» // Аспирантский вестник Поволжья. - 2012. - №1-2. - С. 181-185

8. Верховод А.Ю., Мельцер Р.И. Результаты применения титановых стержней прямоугольного поперечного сечения в лечении оскольчатых диафизарных переломов костей голени // Тезисы VII Всероссийской научно-практическая конференции с международным участием «Успенские чтения», г.Тверь, 2012.-С. 120

СПИСОК ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИХ СОКРАЩЕНИЙ

1 ОДПГ Оскольчатый диафизарный перелом голени

2 АВФ Аппарат внеочаговой фиксации

3 ЭОП Электронный оптический преобразователь

4 ЧКДО Чрескостный компрессионно-дистракционный остеосинтез

5 БИОС Блокируемый интрамедуллярный остеосинтез

6 AO/ASIF Association for the Study of Internal Fixation (Ассоциация по изучению внутренней фиксации)

Верховод Алексей Юрьевич (Россия)

Клинико-биомеханические особенности оперативного лечения оскольчатых диафизарных переломов голени.

Диссертация посвящена улучшению результатов оперативного лечения больных с оскольчатыми диафизарными переломами голени путем сравнительной клинико-биомеханической оценки систем «кость - блокируемый стержень», «кость-аппарат внеочаговой фиксации», и уточнения показаний к выбору оптимального варианта хирургического вмешательства.

Выполнен анализ результатов лечения 146 больных в период с 2005 по 2011 гг. На основе данных компьютерной томографии созданы трехмерные модели фиксации переломов, в соответствии с биологическим прототипом. С помощью метода конечных элементов определены биомеханически оптимальные варианты фиксации отломков при разных видах, исследованы ошибки и осложнения. Это позволило повысить качество остеосинтеза и дифференцировано подойти к выбору оптимальной оперативной тактики. Разработана система дозирования послеоперационной нагрузки на оперированную конечность с учетом особенностей конкретного варианта перелома и несущих возможностей использованного варианта остеосинтеза. Предложен тренажер для обучения варианту футлярной новокаиновой блокады на уровне бедра, в условиях политравмы и шока.

Aleksey Y. Verkhovod (Russia)

Clinical and biomechanical aspects of the fragmental diaphyseal tibia fractures

surgical treatment.

The dissertation is devoted to improve the results of the patients with fragmental tibia fractures surgical treatment by comparative clinical and biomechanical «bone-interlocking nail», «bone-external fixation device» systems estimation, indications for choosing the best option of surgical intervention.

The analysis of 146 patients treatment results within the period from 2005 to 2011 was done. On the basis of a computer tomography data, 3D models of the fracture fixation, according to a biological prototype were created. With the Final elements method the optimal biomechanical variants of bone fragments fixation of different kinds were defined, errors and complications were investigated. It allowed to improve osteosynthesis quality and to differentiate approach to a choice of optimum operative tactics. The dispensing system of postoperative weight bearing to the treated extremity, taking into account features of a concrete variant of crisis and bearing possibilities of the used osteosynthesis variant were developed. The training apparatus for compartment novocaine blockade training at the hip level in conditions polytrauma and shock was created.

Подписано в печать 10.09.2013. 1,0 уч.-изд. л. Тираж 100

Отпечатано в Издательстве ПетрГУ 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33