Автореферат и диссертация по медицине (14.00.22) на тему:Клинико-экспериментальное обоснование оперативного лечения повреждений передней крестообразной связки коленного сустава с применением перфоратора дугообразных каналов

На правах рукописи

ФАТКУЛЛИН НАИЛЬ ВАХИТОВИЧ

КЛИНИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОПЕРАТИВНОГО ЛЕЧЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПЕРЕДНЕЙ КРЕСТООБРАЗНОЙ СВЯЗКИ КОЛЕННОГО СУСТАВА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЕРФОРАТОРА ДУГООБРАЗНЫХ КАНАЛОВ

14.00.22 - травматология и ортопедия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

0034В0Э57 Якутск 2009

003480957

Работа выполнена на кафедре спортивной медицины, травматологии, ортопедии с курсом военно-полевой хирургии медицинского факультета ГОУ ВПО «Бурятский государственный университет»

Научпый руководитель доктор медицинских наук, профессор

Краснояров Гепнадий Алексеевич

Официальные оппоненты Заслуженный врач РФ, доктор медицинских наук, профессор Сюоненко Владимир Александрович ГОУ ВПО «Читинская государственная медицинская академия» (г. Чита)

доктор медицинских наук, профессор Воловик Валерий Евгеньевич ГОУ ДПО «Институт повышения квалификации специалистов здравоохранения» министерства здравоохранения Хабаровского края (г. Хабаровск)

Ведущая организация Научный центр реконструктивной и

восстановительной хирургии ВСНЦ СО РАМН, институт травматологии и ортопедии (г. Иркутск)

Защита диссертации состоится «21 » ноября 2009 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.306.05 при ГОУ ВПО «Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова» по адресу: 677000, г. Якутск, ул. Белинского, 58.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова.

Сайт ЯГУ: http://www.ysu.ru

Автореферат разослан « 15 » октября 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук

Ф.А. Захарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Воссоздание сложного по строению связочного аппарата коленного сустава является актуальной проблемой современной травматологии и ортопедии. Повреждения капсульно-связочного аппарата коленного сустава занимают первое место среди повреждений других суставов и составляют 50-76% случаев. Как правило, крестообразные связки коленного сустава травмируются у наиболее активной, трудоспособной части населения, что является социально значимой проблемой (Г.П. Котельников, 1998; С.П. Миронов, 1999; М. Palmeri 2001).

При лечении нестабильности коленного сустава вследствие повреждения крестообразных связок применяются внутрисуставные, внесуставные и комбинированные оперативные вмешательства с использованием ауто-, алло-, и синтетических материалов (A.B. Ка-план, 1967; И.А. Мовшович, 1994; М.А. Малыгина, 2002; C.D. Morgan, 2003).

При всех внутрисуставных способах лечения повреждений крестообразных связок в дистальном метаэпифизе бедренной и проксимальном метаэпифизе большеберцовой костей формируются только прямые костные тоннели. Несмотря на изометричное расположение аутотрансплантата или имплантата в полости сустава, ось их внутрисуставной части не совпадает с осью тоннелей. Расположенные в них части эндопротеза образуют углы с внутрисуставной частью эндопротеза, и в момент наибольшей нагрузки на имплантат он оказывает избыточное давление на стенку тоннеля. Это приводит к резорбции тибиального и феморального костных тоннелей от места выхода имплантата из костного тоннеля в полость сустава и вглубь тоннелей, они приобретают эллипсовидную форму с ориентацией длинной оси эллипса в сагиттальной плоскости, по длине костный канал приобретает форму усеченного конуса, этот феномен получил название «эффект стеклоочистителя» (Е.В. Богуцкая, 1975; R. Glousman, 1988; W.L. Gore, 1989; B.J. Moseley, 1990; В.Э. Дубров, 1993; Г.Д. Лазишвили, 2005). В дальнейшем это может привести к рецидиву нестабильности коленного сустава и потребовать повторного оперативного вмешательства.

Цель исследования: изучить эффективность способа оперативного лечения повреждений передней крестообразной связки ко-

ленного сустава путем эндопротезирования с применением перфоратора дугообразных костных тоннелей.

Задачи исследования:

1. Изучить распределение давления эндопротеза на стенку внут-рикостного тоннеля при прямых и дугообразных костных тоннелях с точки зрения теоретической механики, используя математические модели.

2. Доказать преимущества использования дугообразных костных тоннелей в сравнении с прямыми при эндопротезировании крестообразных связок коленного сустава, проведя сравнительный анализ моделей, используя численный эксперимент.

3. Оценить отдаленные результаты оперативного лечения больных с повреждениями передней крестообразной связки коленного сустава после применения методики с использованием перфоратора дугообразных каналов в кости.

Научпая новизна исследования. Впервые с использованием правил и аксиом теоретической механики (аксиом статики, распределенных сил, реакции связи) обоснованы осложнения, возникающие при использовании традиционных прямых костных тоннелей при эндопротезировании крестообразных связок коленного сустава.

Установлено, что при прямых костных тоннелях, несмотря на изометричное расположение эндопротеза в полости сустава, ось внутрисуставной части эндопротеза не совпадает с осью тоннеля. Расположенные в них части эндопротеза образуют углы с внутрисуставной частью, и в момент наибольшей нагрузки на эндопротез он оказывает избыточное давление на стенку тоннеля в месте выхода эндопротеза из костного тоннеля в полость сустава. Это приводит к резорбции костной ткани и возникновению «эффекта стеклоочистителя».

При дугообразной форме костного тоннеля силы давления эндопротеза на кость равномерно распределены по передней стенке всего тоннеля, что позволяет значительно уменьшить величину давления.

Разработан способ формирования дугообразных костных тоннелей при эндопротезировании передней крестообразной связки коленного сустава с использованием перфоратора дугообразных каналов в кости.

Получен патент РФ на изобретение № 2260389 от 29.03.2004 г. (Перфоратор дугообразных каналов в кости).

Впервые при клиническом применении перфоратора дугообразных каналов в кости при эндопротезировании передней крестообразной связки доказано преимущество использования дугообразных костных тоннелей в сравнении с прямыми.

Практическая значимость исследования. Предложен способ формирования дугообразных костных тоннелей при эндопротезировании передней крестообразной связки коленного сустава, позволяющий устранить развитие резорбции костной ткани и возникновение «эффекта стеклоочистителя».

Разработана техника операции с применением перфоратора дугообразных каналов в кости.

Внедрение результатов исследования. В травматологических отделениях больниц Улан-Удэ - Городской клинической больнице скорой медицинской помощи им. В.В. Ангапова, Республиканской клинической больнице им. H.A. Семашко, 324 военном госпитале.

Положения, выносимые на защиту:

1. При дугообразной форме костного тоннеля значительно уменьшается давление эндопротеза на единицу площади стенки костного тоннеля, чем при прямой его форме.

2. Эндопротезирование крестообразных связок коленного сустава с формированием дугообразных костных тоннелей позволяет снизить давление на костную ткань, ее резорбцию и число рецидивов нестабильности коленного сустава.

Апробация диссертации. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-практических конференциях преподавателей медицинского факультета Бурятского государственного университета (Улан-Удэ, 2007, 2008), обществе травматологов Республики Бурятии (Улан-Удэ, 2008), Забайкальском обществе травматологов (Чита, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 4 - в журналах, входящих в перечень ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 199 источников, из них 82 на русском и 117 на иностранных языках. Текст диссертации изложен на 134 страницах машинописи, иллюстрирован 28 рисунками и 7 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования. При проведении научного исследования для построения математических моделей распределения давления эндопротеза на стенку внутрикостного тоннеля при прямых и дугообразных костных тоннелях использовался математический аппарат теоретической механики - аксиомы статики, распределенных сил, реакции связи. С целью разработки техники оперативного вмешательства был препарирован 31 трупный коленный сустав, исследованы анатомические характеристики крестообразных связок. Сравнительный анализ эффективности предложенного метода эндопротезирования передней крестообразной связки коленного сустава основан на результатах лечения 31-го больного основной и 30 больных контрольной группы с травматическим повреждением передней крестообразной связки и хронической посттравматической нестабильностью коленного сустава. Интерпретация клинических тестов проводилась по классификации, предложенной С.П. Мироновым, А.К. Орлецким, М.Б. Цыкуновым (1994). Оценка субъективных ощущений пациентов и степени функционального восстановления коленного сустава после оперативного лечения производилась по 100-бальной шкале предложенной J. Lysholm (1982). В работе использованы клинические и лучевые методы исследования (рентгенография, МРТ). Статистическая обработка данных произведена с помощью программ BIOSTAT и STATISTICA 6.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальное обоснование формирования дугообразных костных тоннелей при эндоиротезировании крестообразных связок коленного сустава, математическое моделирование в хирургии капсульно-связочного аппарата коленного сустава.

Построение математических моделей распределения давления эндопротезов на стенки костного тоннеля и их анализ проведен под руководством директора Центра информационных систем Бурятского государственного университета кандидата технических наук, доцента кафедры прикладной математики C.B. Архипова.

Построим модель и рассмотрим схематично в одной плоскости распределение давления эндопротеза на стенки внутрикостного

тоннеля при прямых костных тоннелях с точки зрения теоретической механики, применяя аксиомы статики, распределенных сил, реакции связи (рис. 1).

Эндопротез будем считать нитью, гибкой и нерастяжимой. Реакция последней на тело направлена по касательной к нити в точке ее закрепления. Точками закрепления А и С будем считать место фиксации эндопротеза в тибиальном костном тоннеле и место выхода эндопротеза в полость коленного сустава из бедренного костного тоннеля (для упрощения модели).

Рис. 1. Распределение нагрузки на стенки прямого внутрикостного тоннеля (схема) А - точка закрепления, место выхода эндопротеза из бедренного костного тоннеля в полость сустава С - точка закрепления, место фиксации эндопротеза в тибиальном костном тоннеле Р - сила, стремящаяся сместить проксимальную часть голени кзади

¥1, сила натяжения, действующая на нить К - равнодействующая сила В - точка выхода нити (эндопротеза) из тибиаль-ного тоннеля

X - ось (тибиальное плато)

Взаимодействие сил, находящихся в равновесии: Б = + Р2. Согласно правила параллелограмма сил, две силы, приложенные к твердому телу в одной точке имеют равнодействующую силу, приложенную в той же точке и изображаемую диагональю параллелограмма, построенного на этих силах как на сторонах. Сила Я эквивалентна системе двух сил Б) и Бг, вектор Я равен геометрической сумме векторов Б] и Р2, т.е. р! + = К. Равнодействующая сила Я направлена от точки В по оси X. Все давление нити на стенку костного тоннеля сосредоточенно в точке В. Оно выражается уравнением: Р = Я / Бв, где: Р - давление нити на стенку костного тоннеля, Я - равнодействующая сила, Бв - площадь, передней части костного тоннеля в точке В (рис. 2).

А

Рис. 2. Распределение давления эндо-протеза на стенку внутрикостного тоннеля при поперечном сечении (схема). Р - эпюры распределения давления эндопро-теза на стенку тоннеля по 1/2 длины окружности в направлении действия силы К

Теперь рассмотрим схематично в одной плоскости распределение давления эндопротеза на стенки внутрикостного тоннеля при дугообразных тоннелях с точки зрения теоретической механики (рис. 3).

Рис. 3. Распределения нагрузки на стенки дугообразного внутрикостного тоннеля (схема).

А - точка закрепления, место выхода эндопротеза из бедренного костного тоннеля в полость сустава;

С - точка закрепления, место фиксации эндопротеза в тибиальном костном тоннеле; К - сила, стремящаяся сместить проксимальную часть голени кзади; Р| - сила натяжения, действующая на нить. И - равнодействующая сила; В - точка выхода нити (эндопротеза) из тиби-ального тоннеля;

Ь - длина хорды, стягивающей дугу ВС; О - центр дуги; г - радиус окружности.

Взаимодействие сил находящихся в равновесии: Б =

При дугообразной форме внутрикостного тоннеля силы давле-* ния нити на переднюю стенку сходятся, и они равномерно распределены по дуге.

Равнодействующая системы сходящихся равномерно распределенных по дуге окружности сил равна произведению интенсивности сил на длину хорды, стягивающей дугу, линия действия равнодействующей перпендикулярна хорде и проходит через ее середину.

Рассчитывается по формуле: И. = q х И, Где я - сила, приходящаяся на единицу длины, единица измерения ньютон на метр (Н/м), д = Рх / Ьвс.

.А

ЬВс - длина полуокружности между точками В и С. Все давление нити на стенку костного тоннеля равномерно распределено и выражается уравнением: Р = Я / 8Вс, где Р - давление нити на переднюю стенку костного тоннеля по дуге ВС, Я- равнодействующая сила, Бвс - площадь передней части костного тоннеля, взята равной половине площади цилиндра (рис. 2), имеющего высоту, равную длине хорды - Ь, и заданный диаметр.

Произведем численный эксперимент. Величина давления на стенку прямого костного тоннеля: Р] = Я / Бв, где: Р]- давление в точке В, Я-равнодействующая сила 50Н, 8в- площадь передней части костного тоннеля в точке В, взята равной половине площади цилиндра, имеющего высоту цилиндра в точке В 1 мм, диаметр 8 мм

' 8В = 2ях4х 1/2 = 25,13/2 = 12,56 мм2 = 0,0000125 м2.

Тогда, Р, = 50Н/0,0000125 м2 = 4 000000 Па.

Для дугообразного костного тоннеля: Р2 = Я / Бвс, где: Р2 -давление нити на переднюю стенку костного тоннеля по дуге ВС, Я - равнодействующая сила 5 ОН,

8 вс - площадь передней части костного тоннеля, взята равной половине площади цилиндра, имеющего высоту Ь 40 мм, диаметр 8 мм.

Эвс = 2тгх4х40 /2 = 1005/2 =502,3 мм2 = 0,0005023 м2.

Тогда, Р2 = 50Н/0,0005023 м2 = 99542 Па. Сравним Р, и Р2: Р] / Р2 = 4000000 Па/99542 Па = 40, 1

Таким образом, при воздействии на эндопротез одной и той же силы давление, оказываемое эндопротезом на переднюю стенку костного тоннеля при его дугообразной форме в 40 раз меньше давления на переднюю стенку прямого костного тоннеля в месте выхода эндопротеза в полость сустава.

Построенная математическая модель распределение давления эндопротеза на стенки внутрикостного тоннеля при прямых костных тоннелях показала, что резорбция костной ткани в тоннелях возникает по правилу параллелограмма сил. В местах выхода эндопротеза из костных тоннелей в полость сустава развивается значительное давление на костную ткань, которое сосредоточено в одной точке и приводит к постепенному её разрушению.

Построенная математическая модель распределения давления эндопротеза на стенку дугообразного костного тоннеля демонстрирует, что давление, оказываемое эндопротезом на стенку костного тоннеля, равномерно распределено по всей длине дугообразного

тоннеля, это приводит к значительному уменьшению давления на костную ткань. Произведенные числовые сравнительные расчеты убеждают, что дугообразные костные тоннели при эндопротезиро-вании крестообразных связок являются оптимальными.

Анатомическая характеристика и обоснование техники формирования дугообразных костных тоннелей при эндопроте-зировании крестообразных связок.

Экспериментальная часть работы выполнена в Бурятском республиканском патологоанатомическом бюро, проведено препарирование трупного материала и изучение функции крестообразных связок 31-го коленного сустава. Установлено, что максимальное удлинение (до 1,9±0,15 мм) передней крестообразной связки наступает при разгибании коленного сустава в секторе 160-175°, максимальное удлинение задней крестообразной связки (до 2±0,13 мм) - в секторе 135-150°.

Для решения технических вопросов при формировании дугообразных костных тоннелей производилось определение углов, образуемых крестообразными связками и тибиальным плато во фронтальной и сагиттальной плоскостях, ниже приведены средние значения. Относительно тибиального плато во фронтальной плоскости при разгибании коленного сустава в секторе 160-175° передняя крестообразная связка образует угол 67±3°, задняя крестообразная связка в секторе 135-150° образует угол 72±3°. В сагиттальной плоскости передняя крестообразная связка при разгибании коленного сустава до угла 180° образует угол с тибиальным плато 80±2°, при сгибании коленного сустава до угла 90° угол с тибиальным плато составляет 44±1°, задняя крестообразная связка 63±2° и 53±2° соответственно.

На основании вышеизложенного, при эндопротезировании крестообразных связок коленного сустава с формированием дугообразных костных тоннелей необходимо выполнение ряда следующих технических условий:

1. Выход костного тоннеля в полость сустава должен соответствовать месту анатомического прикрепления связки к кости.

2. Эндопротез и дугообразные костные тоннели должны располагаться в одной плоскости относительно тибиального плато, чтобы при движении голени и воздействии на эндопротез сил, пытающихся сместить голень кпереди или кзади, не вступало в действие правило параллелограмма сил с возникновением значительного давления на стенки костных тоннелей в местах, где эндопротез образует

углы с костными тоннелями. Во фронтальной плоскости для эндо-протеза передней крестообразной связки угол - 65-70°, для эндопротеза задней крестообразной связки - 70-75°. В сагиттальной плоскости для эндопротеза передней крестообразной связки угол с плоскостью тибиального плато - 80°, для эндопротеза задней крестообразной связки - 65°. Под такими углами должны формироваться тоннели к плоскости тибиального плато (рис. 4, 6).

3. Эндопротезы в момент набольшего натяжения должны выходить из дугообразных каналов по касательной при углах сгибания ц коленном суставе для эндопротеза передней крестообразной связки в секторе 160-175°, для эндопротеза задней крестообразной связки в секторе 135-150°, эндопротез в полости сустава должен располагаться изометрично и не должен находиться в постоянном напряжении при движениях в нормальном секторе.

4. При воздействии на голень сил, пытающихся сместить ее кпереди или кзади, напряжение эндопротезов передней и задней крестообразных связок должно равномерно распределяться по малой (внутренней) кривизне дугообразных тоннелей в бедренной и большеберцовой кости, что предполагает формирование тоннелей относительно друг друга в S-образной форме (рис.5, 7).

рованием дугообразных костных тоннелей. Вид правого коленного сустава сзади, без задней крестообразной связки, где ОЭ-ось эндопротеза, ТП-плоскость тибиального плато.

Рис. 5. Эндопротезирование передней крестообразной связки. Вид правого коленного сустава с латеральной стороны, формирование дугообразных тоннелей с последующим расположением в них эндопротеза в Б-образной форме, где стрелками указано распределение сил при стремлении голени сместиться кпереди.

Рис. 6. Эндопротезирование задней крестообразной связки с формированием дугообразных костных тоннелей. Вид правого коленного сустава сзади, где ОЭ-ось эндопротеза, ТП-плоскость тибиального плато.

Рис. 7. Эндопротезирование задней крестообразной связки. Вид правого коленного сустава с латеральной стороны, формирование дугообразных тоннелей с последующим расположением в них эндопротеза в Б-образной форме, где стрелками указано распределение сил при стремлении голени сместиться кзади.

Для реализации данного технического решения нами предложен инструмент - «перфоратор дугообразных каналов в кости» (рис.8) (Патент РФ на изобретение № 2260389 от 29.03.2004 г.)

а) б)

Рис. 8. Перфоратор дугообразных каналов в кости (изобретение).

1 - место расположения перфоратора в опорном кольце направи-теля; 2 - циркулярный паз для фиксации перфоратора в опорном кольце; 3 - бур перфоратора: а - вид сбоку б - общий вид.

Для формирования феморальных и тибиальных дугообразных каналов при эндопротезировании передней крестообразной связки предложены направители, обеспечивающие выход костных тоннелей в полость сустава в месте анатомического прикрепления связок к кости в одной плоскости с внутрисуставной частью эндопротеза с учетом положений голени, при которых эндопротез испытывает наибольшее напряжение и защиту сосудисто-нервных пучков. На-правитель состоит из базы для операций на обоих коленных суставах, фиксируемой к голени двумя спицами и бинтом, и съемных частей для формирования феморальных и тибиальных дугообразных тоннелей, изготовленных для правого и левого коленных суставов разных типоразмеров. Следующим этапом нашей работы после математического моделирования и изучения анатомических характеристик крестообразных связок в эксперименте была разработка техники оперативного вмешательства.

Способ эндопротезирования передней крестообразной связки коленного сустава с применением дугообразных костных тоннелей.

Положение больного: на спине, с согнутым под углом 90° коленным суставом.

Обезболивание: общая или проводниковая анестезия.

Доступ: артротомия, переднемедиальный парапателлярный разрез, начинающийся выше на 5 см верхнего края надколенника и заканчивающийся на 1 см ниже бугристости большеберцовой кости. (Возможно выполнение оперативного вмешательства и артроскопи-чески.) После ревизии коленного сустава остатки поврежденной передней крестообразной связки иссекаются, подготавливаются площадки в местах анатомического прикрепления связки. Используя направители и перфоратор дугообразных каналов в кости, поочередно формируются «снаружи внутрь» сквозные, диаметром 8 мм, большеберцовый и бедренный костные тоннели.

Последовательность формирования большеберцового костного тоннеля.

1. Проверив в собранном виде смыкание бура перфоратора с защитной чашкой направителя для формирования дугообразного тоннеля в большеберцовой кости (без фиксации перфоратора в опорном кольце направителя), извлекаем перфоратор из опорного кольца направителя.

2. Устанавливаем направитель на передней поверхности голени, после регулировки базы по длине голени и предварительной регулировки направителя по высоте и глубине погружения в сустав фиксируем базу к большеберцовой кости спицами и бинтом.

3. Производим окончательную регулировку, упираем защитную чашку в подготовленную площадку - место анатомического прикрепления передней крестообразной связки (area intercondylaris anterior).

4. Перфоратор устанавливаем в опорное кольцо направителя, фиксируем.

5. В точке упора бура перфоратора в кожу на границе медиальной и задней поверхностей голени на 4-5 см ниже суставной щели производим дополнительный разрез кожи длинной 1,5-2 см, скеле-тируем кость на участке диаметром 1 см.

6. Производим бурение кости до смыкания бура с защитной чашей направителя (рис. 9).

7. Удаляем перфоратор из дугообразного тоннеля.

8. Извлекаем перфоратор из опорного кольца направителя.

9. Направитель снимаем с базы, извлекаем из полости сустава.

образной связки, а - боковая проекция, б - пе-реднезадняя проекция.

Последовательность формирования бедренного костного тоннеля.

1. Проверив в собранном виде смыкание бура перфоратора с защитной чашкой направителя для формирования дугообразного тоннеля в бедренной кости (без фиксации перфоратора в опорном кольце направителя), извлекаем перфоратор из опорного кольца направителя.

Рис. 9. Схема формирования болыиеберцового дугообразного костного тоннеля с применением направителя и перфоратора при эндопроте-зировании передней кресто-

2. Предварительно регулируем направитель по высоте и глубине погружения в сустав и фиксируем его болтами к базе.

3. Производим окончательную регулировку, упираем защитную чашку в подготовленную площадку - место анатомического прикрепления передней крестообразной связки на внутренней поверхности латерального мыщелка бедренной кости. Выход бедренного туннеля располагается на 7 мм кпереди от задней поверхности латерального мыщелка бедренной кости (на 11 «часах» - для правого и 13 «часах» - для левого коленного сустава).

4. Перфоратор устанавливаем в опорное кольцо направителя, фиксируем.

5. В точке упора бура перфоратора в кожу на передней поверхности медиального мыщелка бедренной кости ближе к внутренней поверхности, на 2 см выше суставной поверхности смещаем мягкие ткани и через имеющийся разрез скелетируем кость на участке диаметром 1 см (при артроскопическом методе производим дополнительный разрез кожи длинной 1,5-2 см).

6. Производим бурение кости до смыкания бура с защитной чашей направителя (рис.10).

7. Удаляем перфоратор из дугообразного тоннеля.

8. Извлекаем перфоратор из опорного кольца направителя.

9. Направитель снимаем с базы, удаляем из полости сустава.

10. Удаляем спицы, фиксирующие базу к болынеберцовой кости, рассекаем бинт, снимаем базу с голени.

Рис. 10. Схема формирования бедренного дугообразного костного тоннеля с применением направителя и перфоратора при эндо-протезировании передней крестообразной связки.

А - боковая проекция, б -переднезадняя проекция.

а)

б)

Полость сустава и тоннелей очищаем от костных опилок путем промывания физиологическим раствором и удаления с помощью отсоса. Используя проволочную петлю, проводим эндопротез связки через каналы из полости сустава кнаружи. Изометричность расположения эндопротеза связки проверяем перед фиксацией винтами. Хирург придерживает эндопротез связки пальцами у выходов костных каналов, а ассистент производит сгибание и разгибание в коленном суставе в полном объеме, убеждаясь, что эндопротез связки двигается по каналам. Натяжение эндопротеза связки производится вручную при согнутом под углом 45° коленном суставе. Передний «выдвижной ящик» корректируется в соответствии с естественным натяжением задней крестообразной связки. Фиксацию эндопротеза связки осуществляем интерферентными винтами, располагая эндопротез по малой кривизне дугообразного тоннеля. Либо фиксацию эндопротеза осуществляем в дополнительном прямом слепом костном тоннеле, пробуренном рядом с выходом дугообразного костного тоннеля. Винты закручивают в костные каналы мыщелков бедра и большеберцовой кости снаружи. Операционные раны зашиваем послойно, в полость коленного сустава устанавливается дренаж на 2-е суток. Иммобилизация выполняется гипсовой лон-гетой от ягодичной складки до пальцев стопы, сгибание в коленном суставе до угла 160°.

Результаты клинических исследований. На клинических базах - в травматологических отделениях больниц Улан-Удэ - (Городской клинической больницы скорой медицинской помощи им. В.В. Ангапова, Республиканской клинической больницы им. H.A. Семашко, Отделенческой клинической больницы на станции Улан-Удэ ОАО РЖД, 324 военного госпиталя) за период с марта 2004 по апрель 2009 г. был пролечен 61 пациент с повреждениями передней крестообразной связки коленного сустава, из них 31 больной основной группы и 30 - контрольной. Критерием отбора больных являлось наличие хронической субкомпенсированной и декомпенси-рованной передней посттравматической нестабильности коленного сустава. Возраст больных - 22-47 лет, средний возраст - 36±7,3 года, мужчин - 45, женщин - 16.

Первичный осмотр ортопедом пациентов после травмы колебался от 5 месяцев до 6 лет (в среднем 2 года 5 месяцев). Распределение больных контрольной группы по типам, степени выраженности нестабильности коленного сустава и характеру смещения суставных

поверхностей не отличалось статистически от основной группы. Основная группа оперирована с использованием перфоратора дуго-образнйх каналов в кости, в контрольной группе применялись традиционные методы эндопротезирования с прямыми костными тоннелями. В обеих группах выполнялись артротомия и эндопротези-рование передней крестообразной связки эндопротезами НПО «Ос-теомед».

При обследовании пациентов использовали классические методы (анализ жалоб, сбор анамнеза заболевания, выяснение механизма травмы, применение различных тестов для выявления характера повреждения). В обязательном порядке определяли атрофию мышц бедра, измеряли его окружность на 3-х уровнях. Проводилась оценка нейрососудистого статуса конечности. Определяли амплитуду активных и пассивных движений в коленном суставе для выявления тугоподвижности или контрактуры сустава и для оценки эффективности проводимого в дальнейшем реабилитационного лечения. Для диагностики характера, локализации повреждений и определения функционального состояния капсульно-связочного аппарата коленного сустава применяли ряд клинических тестов: абдукционный и аддукционный, переднего и заднего «выдвижного ящика», тест Lachman, рекурвационный и наружный рекурвационный тест, ротационные тесты, латеральный тест pivot-shift и другие. Для интерпретации клинических тестов использовалась классификация, предложенная С.П. Мироновым, А.К. Орлецким, М.Б. Цыкуновым (ЦИ-ТО, 1994 г.).

Функциональная и рентгенологическая оценка исходов лечения. Отдаленные результаты хирургического лечения изучены у больных обеих групп. Срок наблюдения пациентов после операции составил один год. Осмотр пациентов в течение первого года проводился через один, три, шесть, девять и двенадцать месяцев после операции. Оценка исходов лечения осуществлялась по данным последнего обследования. Стабильность коленного сустава оценивалась по результатам клинических тестов. Степень функционального восстановления коленного сустава систематизировались и документировались в соответствии с положениями 100- бальной шкалы Ly-sholm. Оценка результатов тестирования: плохой результат - менее 66 баллов; удовлетворительный - 67-76 баллов; хороший - 77- 86 баллов; отличный - более 87 баллов.

Всем пациентам при осмотре через один и через 12 месяцев после операции производили рентгенографию коленного сустава в стандартных проекциях. При анализе рентгенограмм определялись характерные рентгенологические признаки хронической передней нестабильности коленного сустава, измеряли ширину костных тоннелей на всем протяжении в дистальном метаэпифизе бедренной кости и в проксимальном метаэпифизе болыдеберцовой кости в двух проекциях. Диаметр костного тоннеля в месте выхода эндо-протеза при лечении с использованием прямых костных тоннелей через один год составил 9,23±0,59 мм, при использовании дугообразных костных тоннелей - 8,2±0,11 мм (Р < 0,05). Полученные данные свидетельствуют об отсутствии «эффекта стеклоочистителя» в основной группе больных.

Результаты оперативного лечения хронической передней нестабильности коленного сустава оценивались по следующим критериям: «хороший» - восстановление функции сустава превышает 84 балла по шкале Ьув1ю1ш. У пациентов не было жалоб, амплитуда движений и стабильность сустава восстановлена полностью. Гипотрофии мышц бедра не было или имелась разница не более 2 см, полное восстановление трудоспособности и прежней физической активности.

«Удовлетворительный» - восстановление функции сустава 6483 балла по шкале Ьуз1ю1ш, остаточная нестабильность коленного сустава (+), жалобы на боли в области коленного сустава умеренного характера, возникающие в основном при физической нагрузке, проходящие в покое, редкие рецидивы синовита, снижение амплитуды движений в суставе до 90° сгибания, при дефиците разгибания не более 10°, гипотрофия мышц бедра более 2 см, снижение уровня физической активности при полном восстановлении трудоспособности.

«Неудовлетворительный» - восстановление функции сустава менее 64 баллов по шкале ЬузЬо1т; нестабильность коленного сустава (++ и более); жалобы на часто возникающие боли, даже при незначительной физической нагрузке, многократные рецидивы синовита, сгибание в суставе менее 90°, дефицит разгибания более 10°; гипотрофия мышц бедра 5 см и более; снижение трудоспособности или инвалидность, невозможность занятий спортом. На рентгенограммах определяются явления гонартроза.

Таблица 1

Результаты оценки оперативного лечения хронической передней нестабильности коленного сустава

Хороший Удовлетворит. Среднее значение

Основная группа Всего п= 31 28 3

Бальная оценка по шкале Ьу5Ьо1ш 83,89±2,5 1 балла 74±1 балла 83,5±2,96 балла

Размеры костных тоннелей 8Д2±0,09 мм 8,41±0,07 мм 8,2±0,11 мм

Контрольная группа Всего п = 30 22 8

Бальная оценка по шкале ЬуБЬо1т 80,69±4,2 6 балла 70,64±4,б 3 балла 79,35±б,2 6 балла .

Размеры костных тоннелей 8,94±0,23 мм 10,26±0,2 8 мм 9,23±0,59 мм

Достоверность различий Бальной оценки по шкале Ьуз1ю1т Р < 0,05 Р < 0,05 Р < 0,05

Размеров костных тоннелей Р < 0,05 Р < 0,05 Р < 0,05

При сравнении групп достоверные различия определяются у пациентов с хорошими и удовлетворительными результатами и при сравнении групп в целом. Неудовлетворительных результатов не отмечено. В основной группе с «хорошим» результатом 28 пациентов, при этом на рентгенограммах резорбции костной ткани в виде «эффекта стеклоочистителя» не выявлено. В контрольной группе с «хорошим» результатом 22 пациента, резорбция костной ткани в тибиальном канале до 10% от изначального диаметра в сагиттальной плоскости выявлена у 16 пациентов, каких-либо субъективных и объективных данных, свидетельствующих о нестабильности ко: ленного сустава не выявлено. В основной группе с «удовлетворительным» результатом 3 пациента, при этом на рентгенограммах резорбции костной ткани в виде «эффекта стеклоочистителя» не выявлено. В контрольной группе с «удовлетворительным» результатом 8 пациентов, у них определяется резорбция костной ткани с расширением тибиального костного тоннеля в сагиттальной и фронтальной плоскостях от 10 до 30% от изначального диаметра.

Таким образом, при сравнительной оценке отдаленных результатов оперативного лечения хронической передней нестабильности коленного сустава с применением дугообразных костных тоннелей рентгенологически резорбция костной ткани в виде «эффекта стеклоочистителя» не определялась. В контрольной группе при прямой форме костного канала резорбция костной ткани выявлена у 24 больных, из них развитие «эффекта стеклоочистителя» у 8 пациентов привело к неполному восстановлению функции коленного сустава.

ВЫВОДЫ

1. Изучение распределения давления эндопротеза на стенки прямого внутрикостного тоннеля с помощью математической модели показало, что, согласно правила параллелограмма сил, вследствие взаимодействия сил, в месте выхода эндопротеза из костных тоннелей в полость сустава развивается значительное давление на костную ткань, которое сосредоточено в одной точке.

Построенная математическая модель распределения давления эндопротеза на стенку дугообразного костного тоннеля показала, что, благодаря системе сходящихся равномерно распределенных по дуге окружности сил, давление равномерно распределено по всей длине малой кривизны дугообразного тоннеля.

2. Сравнительный анализ математических моделей распределения давления эндопротеза на стенку костного тоннеля при прямой и дугообразной формах демонстрирует, что при воздействии на эндо-протез одной и той же силы при дугообразной форме костного тоннеля нагрузка на костную ткань в 40 раз меньше вследствие равномерного распределения давления по всей длине тоннеля.

3. При сравнении отдаленных результатов оперативного лечения больных с повреждением передней крестообразной связки и наличием хронической передней нестабильности коленного сустава с тестированием пациентов по шкале ЬузЬо1ш и проведением рентгенологической оценки резорбции костной ткани выявлены достоверные различия. Диаметр костных тоннелей при лечении с использованием прямых костных тоннелей через один год составил -9,23±0,59 мм, при использовании дугообразных костных тоннелей -8,2±0,11 мм, различия достоверны (Р < 0,05).

Формирование дугообразных каналов в кости с помощью перфоратора при лечении повреждений передней крестообразной связ-

ки коленного сустава приводит к снижению вероятности рецидива нестабильности коленного сустава вследствие отсутствия «эффекта стеклоочистителя».

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Важным аспектом предложенного способа оперативного лечения повреждений крестообразных связок коленного сустава является создание не прямого, а дугообразного костного тоннеля, который позволяет равномерно распределить давление эндопротеза на стенки костного тоннеля.

2. Применение перфоратора дугообразных каналов в кости и на-правителей для формирования костных каналов позволяет с минимальными техническими погрешностями формировать дугообразные костные тоннели в дистальном метаэпифизе бедренной кости и проксимальном метаэпифизе большеберцовой кости, создавая этим механически выгодное расположение эндопротеза в кости, обеспечивая достаточный запас механической прочности как костного тоннеля, так и эндопротеза.

3. Использование предложенного изобретения приводит к снижению частоты развития рецидива нестабильности коленного сустава. Полученные хорошие результаты позволяют рекомендовать эндопротезирование крестообразных связок коленного сустава с применением дугообразных костных тоннелей для широкого внедрения в травматолого-ортопедическую практику.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Современные подходы к оперативному лечению повреждений крестообразных связок коленного сустава / Н.В. Фаткуллин, Г.Ф. Жи-гаев // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 2006. - № 6. - С. 226-228.

2. Преимущества применения эндопротезов при лечении повреждений крестообразных связок коленного сустава / Н.В. Фаткуллин, Г.Ф. Жигаев // Региональное здравоохранение на рубеже тысячелетий: от истории к развитию: материалы научно-практической конференции, посвященной 70-летию В.В. Тармаева. - Улан-Удэ, 2007. - С. 258-262.

3. Обоснование применения дугообразных костных тоннелей при эндопротезировании крестообразных связок коленного сустава / Н.В. Фаткуллин, Г.Ф. Жигаев, Г.А. Краснояров, C.B. Архипов // Забайкальский медицинский вестник. - 2009.- №2. - С. 18-21.

4. Сравнительный анализ распределения давления эндопротеза крестообразных связок коленного сустава при прямых и дугообразных костных тоннелях / Н.В. Фаткуллин, Г.Ф. Жигаев, Г.А. Крас-нояров, С.В. Архипов // Сибирский медицинский журнал. - 2009. -№6.- С. 155-157.

5. Оценка распределения давления эндопротеза крестообразной связки коленного сустава при прямых и дугообразных костных тоннелях / Н.В. Фаткуллин, Г.А. Краснояров // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 2009. - № 2. - С. 137-139.

6. Отдаленные результаты оперативного лечения хронической передней нестабильности коленного сустава с применением дугообразных костных тоннелей / Н.В. Фаткуллин, Г.А. Краснояров // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 2009. - № 2. - С. 303-304.

Изобретения

1. Перфоратор дугообразных каналов в кости. Патент № 2260389 РФ: МПК7 А61В17/16 Н.В. Фаткуллин (РФ). Заявлено 29.03.2004 г.; Опубл. 20.09.2005 Бюл. № 26.

Подписано в печать 14.10.09. Формат 60 х 84 '/к. Уч.чизд. л. 0,98. Тираж 100. Заказ № 532.

Издательство Бурятского госуниверситета 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24 а

Повреждения капсульно-связочного аппарата коленного сустава занимают первое место среди повреждений других суставов и по данным разных авторов, составляют 50-76 % случаев. Как правило, крестообразные связки коленного сустава травмируются у наиболее активной, трудоспособной части населения (33,37,58,105,163).

Воссоздание многофункционального, сложного по строению связочного аппарата коленного сустава является актуальной проблемой современной травматологии и ортопедии. Отечественными и зарубежными авторами разработано много методов пластики поврежденных крестообразных связок с использованием различного пластического материала. При лечении нестабильности коленного сустава вследствие повреждения крестообразных связок применяются внутрисуставные, внесуставные и комбинированные оперативные вмешательства с использованием ауто-, алло- и синтетических материалов (46,63).

При внутрисуставных способах лечения повреждений крестообразных связок в дистальном метаэпифизе бедренной и проксимальном метаэпифизе болынеберцовой костей формируются только прямые костные тоннели. Несмотря на изометричное расположение аутотрансплантата или имплантата в полости сустава, ось их внутрисуставной части не совпадает с осью тоннелей. Расположенные в них части эндопротеза образуют углы с внутрисуставной частью эндопротеза, и в момент наибольшей нагрузки на имплантат он оказывает избыточное давление на стенку тоннеля, что приводит к резорбции тибиального и феморального костных тоннелей от места выхода имплантата из костного тоннеля в полость сустава вглубь тоннелей. Они приобретают эллипсовидную форму с ориентацией длинной оси эллипса в сагиттальной плоскости, и по длине костный канал имеет форму усеченного конуса. Этот феномен получил название «эффект стеклоочистителя» (10,120,121,151). В дальнейшем он может приводить к рецидиву нестабильности коленного сустава и иногда требует повторных оперативных вмешательств.

Недостатки вышеизложенных способов диктуют разработку методов лечения повреждений крестообразных связок, исключающих или снижающих вероятность развития резорбции костной ткани внутрикостных тоннелей, так называемого «эффекта стеклоочистителя».

Цель работы: изучить эффективность способа оперативного лечения повреждений передней крестообразной связки коленного сустава путем эндопротезирования с применением перфоратора дугообразных костных тоннелей.

Задачи исследования:

1. Изучить распределение давления эндопротеза на стенку внутрикостного тоннеля при прямых и дугообразных костных тоннелях с точки зрения теоретической механики, используя математические модели.

2. Доказать преимущества использования дугообразных костных тоннелей в сравнении с прямыми при эндопротезировании крестообразных связок коленного сустава, проведя сравнительный анализ моделей, используя численный эксперимент.

3. Оценить отдаленные результаты оперативного лечения больных с повреждениями передней крестообразной связки коленного сустава после применения методики с использованием перфоратора дугообразных каналов в кости.

Материалы и методы исследования

При проведении научного исследования для построения математических моделей распределения давления эндопротеза на стенку внутрикостного тоннеля при прямых и дугообразных костных тоннелях использовался математический аппарат теоретической механики — аксиомы статики, распределенных сил, реакции связи.

С целью разработки техники оперативного вмешательства был препарирован 31 трупный коленный сустав, исследованы анатомические характеристики крестообразных связок.

Сравнительный анализ эффективности предложенного метода эндопротезирования передней крестообразной связки коленного сустава основан на результатах лечения 31-го больного основной и 30 больных контрольной групп с травматическим повреждением передней крестообразной связки и хронической посттравматической нестабильностью.

Интерпретация клинических тестов проводилась по классификации, предложенной С.П. Мироновым, А.К. Орлецким, М.Б. Цыкуновым (1994).

В работе использованы клинические и лучевые методы исследования (рентгенография, МРТ).

Оценка субъективных ощущений пациентов и степени функционального восстановления коленного сустава после оперативного лечения производилась по 100-бальной шкале предложенной J. Lysholm (1982).

Статистическая обработка данных произведена с помощью программ BIOSTAT и STATISTICA 6.0.

Научная новизна исследования

Впервые с использованием правил и аксиом теоретической механики (аксиом статики, распределенных сил, реакции связи) обоснованы осложнения, возникающие при использовании традиционных прямых костных тоннелей при эндопротезировании крестообразных связок коленного сустава.

Установлено, что при прямых костных тоннелях, несмотря на изометричное расположение эндопротеза в полости сустава, ось внутрисуставной части эндопротеза не совпадает с осью тоннеля. Расположенные в них части эндопротеза образуют углы с внутрисуставной частью, и в момент наибольшей нагрузки на эндопротез он оказывает избыточное давление на стенку тоннеля в месте выхода эндопротеза из костного тоннеля в полость сустава. Это приводит к возникновению «эффекта стеклоочистителя».

При дугообразной форме костного тоннеля силы давления эндопротеза на кость равномерно распределены по передней стенке всего тоннеля, что позволяет значительно уменьшить величину давления.

Разработан способ формирования дугообразных костных тоннелей при эндопротезировании передней крестообразной связки коленного сустава с использованием перфоратора дугообразных каналов в кости.

Получен патент РФ на изобретение № 2260389 от 29.03.2004 г. (Перфоратор дугообразных каналов в кости).

Впервые при клиническом применении перфоратора дугообразных каналов в кости при эндопротезировании передней крестообразной связки доказано преимущество использования дугообразных костных тоннелей в сравнении с прямыми.

Практическая значимость исследования

Предложен способ формирования дугообразных костных тоннелей при эндопротезировании передней крестообразной связки коленного сустава, позволяющий устранить развитие резорбции костной ткани и возникновение «эффекта стеклоочистителя».

Разработана техника операции с применением перфоратора дугообразных каналов в кости.

Основные положения, выносимые на защиту

1. При дугообразной форме костного тоннеля значительно уменьшается давление эндопротеза на единицу площади стенки костного тоннеля, чем при прямой его форме.

2. Эндопротезирование крестообразных связок коленного сустава с формированием дугообразных костных тоннелей позволяет снизить давление на костную ткань, ее резорбцию и число рецидивов нестабильности коленного сустава.

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно—практических конференциях преподавателей медицинского факультета Бурятского государственного университета (Улан-Удэ, 2007, 2008), обществе травматологов Республики Бурятии (Улан-Удэ, 2008), Забайкальском обществе травматологов (Чита, 2009).

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 199 источников, из них 82 на русском и 117 на иностранных языках. Текст диссертации изложен на 134 страницах машинописи, иллюстрирован 28 рисунками и 7 таблицами.

выводы

1. Изучение распределения давления эндопротеза на стенки прямого внутрикостного тоннеля с помощью математической модели показало, что, согласно правила параллелограмма сил, вследствие взаимодействия сил, в месте выхода эндопротеза из костных тоннелей в полость сустава развивается значительное давление на костную ткань, которое сосредоточено в одной точке.

Построенная математическая модель распределения давления эндопротеза на стенку дугообразного костного тоннеля показала, что, благодаря системе сходящихся равномерно распределенных по дуге окружности сил, давление равномерно распределено по всей длине малой кривизны дугообразного тоннеля.

2. Сравнительный анализ математических моделей распределения давления эндопротеза на стенку костного тоннеля при прямой и дугообразной форме демонстрирует, что при воздействии на эндопротез одной и той же силы при дугообразной форме костного тоннеля нагрузка на костную ткань в 40 раз меньше вследствие равномерного распределения давления по всей длине тоннеля.

3. При сравнении отдаленных результатов оперативного лечения больных с повреждением передней крестообразной связки и наличием хронической передней нестабильности коленного сустава с тестированием пациентов по шкале Lysholm и проведением рентгенологической оценки резорбции костной ткани выявлены достоверные различия. Диаметр костных тоннелей при лечении с использованием прямых костных тоннелей через один год составил 9,23±0,59 мм, при использовании дугообразных костных тоннелей -8,2±0,11 мм (Р < 0,05).

Формирование дугообразных каналов в кости с помощью перфоратора при лечении повреждений передней крестообразной связки коленного сустава приводит к снижению вероятности рецидива нестабильности коленного сустава вследствие отсутствия «эффекта стеклоочистителя».

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Важным аспектом оперативного лечения повреждений связок коленного сустава является создание не прямого, а дугообразного костного тоннеля, который позволяет равномерно распределить давление эндопротеза на стенки костного тоннеля.

2. Применение перфоратора дугообразных каналов в кости и направителей для формирования костных каналов позволяет с минимальными техническими погрешностями формировать дугообразные костные тоннели в дистальном метаэпифизе бедренной кости и проксимальном метаэпифизе болыпеберцовой кости, создавая этим механически выгодное расположение эндопротеза в кости, обеспечивая достаточный запас механической прочности, как костного тоннеля, так и эндопротеза.

3. Использование предложенного изобретения приводит к снижению частоты развития рецидива нестабильности коленного сустава. Полученные хорошие результаты позволяют рекомендовать эндопротезирование крестообразных связок коленного сустава с применением дугообразных костных тоннелей для широкого внедрения в травматолого-ортопедическую практику.