Академія медичних наук україни

інститут травматології та ортопедії

Васюк Володимир Леонідович

УДК 616.718.4–001–089.84

НОВІ ТЕХНОЛОГІЇ В ЛІКУВАННІ ПЕРЕЛОМІВ

ДОВГИХ КІСТОК ТА ЇХ НАСЛІДКІВ

14.01.21 – травматологія та ортопедія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора медичних наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Буковинському державному медичному університеті Міністерства охорони здоров’я України

Науковий консультант:

доктор медичних наук, професор Рубленик Іван Михайлович, Буковинський державний медичний університет МОЗ України, професор кафедри хірургії, травматології, ортопедії та нейрохірургії

Офіційні опоненти:

Доктор медичних наук, професор Герцен Генріх Іванович, Національна медична академія післядипломної освіти ім. П.Л.Шупика Міністерства охорони здоров’я України, завідувач кафедри травматології та ортопедії №1.

Доктор медичних наук, професор, Тяжелов Олексій Алімович, Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І.Ситенка АМН України, завідувач відділу біомеханіки.

Доктор медичних наук Зазірний Ігор Михайлович, Клінічна лікарня „Феофанія”, державного Управління Справами Президента України, завідувач ортопедо-травматологічного відділення.

Провідна установа: Науково-дослідний інститут травматології та ортопедії Донецького державного медичного університету ім. М. Горького, МОЗ України, м. Донецьк.

Захист відбудеться 23.01.2007 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.606.01 в Інституті травматології та ортопедії АМН України, за адресою: 01601 м. Київ, вул. Воровського, 27.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту травматології та ортопедії АМН України, за адресою: м. Київ, вул. Воровського, 27

.

Автореферат розісланий 20.12.2006 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор медичних наук Страфун С.С.

Загальна характеристика роботи

актуальність проблеми. Проблема лікування потерпілих внаслідок травм має велике медичне та соціальне значення для суспільства, оскільки потребує значних наукових, організаційних та фінансових ресурсів для її вирішення (Корж О.О., Корж М.О., Попсуйшапка О.К., Тяжелов О.А., Горидова Л.Д., Тарасенко В.І., 2006; Гайко Г.В., Калашніков А.В., Боєр В.А., 2006). У доступній літературі ми не знайшли подібних даних по Україні, однак відомо, що у Росії економічні втрати від травм та нещасних випадків (без урахування інвалідності та смертності) складають 4,5 млрд. руб. на рік (Лирцман В.М., Зоря В.И., Гнетецкий С.Ф., 1997). У США лікування лише хворих з переломами проксимального відділу стегна обходиться у 3 млрд. доларів на рік (Kannus P., Parkkari J., Sievanen H., 1996). У Швеції лікування одного хворого з переломом шийки стегнової кістки обходиться у 12000 доларів США (Olsson O., Kummer F.J., Ceder L., 1998).

З переломами в Україні у 2003 році стаціонарно лікувалось 70923 хворих. Це найважча категорія пацієнтів, з яких померло 2713. Потерпілим виконано 229808 операції на кістково-м’язовій системі, що складає 57,09 на 10 тис. населення. Первинна інвалідність внаслідок травм усіх локалізацій склала 22141, або 5,2 на 10000 дорослого населення (Гайко Г.В., Жданова М.П., Калашніков А.В., 2004).

Магістральним напрямком вирішення проблеми лікування переломів кісток є розробка нових технологій оперативних втручань за рахунок впровадження мінімально- і малоінвазивного остеосинтезу (Анкін М.Л., 2005; Анкін Л.М., Кулаженко Є.В., Анкін М.Л., 2006; Васюк В.Л., 2003, 2004, Рубленик І.М.,2006; Weller S. 1998; Broos P.L., Sermon A., 2004).

Саме впровадження нових технологій лікування переломів призвело до позитивної динаміки показників травматолого-ортопедичної служби України. Так, показники числа днів перебування хворого на травматологічному ліжку свідчать про їх скорочення (1995 р. – 17,9, 2003 р. – 15,6) (Гайко Г.В., Калашніков А.В., Боєр В.А., 2006). У розвинутих країнах цей показник складає 3-5 днів. Саме в операційній, у значній мірі, вирішується доля пацієнта у залежності від того, за якою технологією проводиться оперативне втручання.

Тому в останні роки в індустріально розвинутих країнах світу при лікуванні діафізарних переломів у більшості випадків застосовують технології закритого блокуючого інтрамедулярного остеосинтезу (ЗБІО). Після виконання подібних оперативних втручань стало можливим раннє навантаження оперованої кінцівки при мінімальному ризику виникнення розладів репаративного остеогенезу, інфекційних та інших ускладнень (Гайко Г.В., Анкин Л.Н., Поляченко Ю.В., 2000; Васюк В.Л., 2004, Рубленик І.М., Васюк В.Л.,2006, Broos P.L., Reynders P., 2002).

Золотою ланкою, яка б дозволила розв’язати проблему створення нових більш ефективних технологій остеосинтезу є розвиток прикладної біомеханіки, яка, з часом, може виділитись у самостійну дисципліну – „біомеханіку остеосинтезу”. Піонерськими роботами з біомеханіки остеосинтезу стали роботи видатного Шведського ортопеда O.Lindahl (1964, 1967), в яких він запропонував неруйнуючу методику вимірювання деформацій системи „кістка-фіксатор” при різних видах навантажень – стисканні, вигині, скручуванні. Це дало можливість об’єктивно оцінювати фіксуючі властивості різних металоконструкцій.

Важливе місце серед робіт, присвячених проблемам остеосинтезу, є розвиток та поглиблення біомеханічних досліджень стабільності фіксації відламків при різних типах переломів, вивчення морфометричних та міцносних властивостей довгих кісток, розрахунки кількості блокуючих елементів при здійсненні блокуючого інтрамедулярного остеосинтезу, вивчення залежності морфометричних та міцносних характеристик у віковому аспекті (Янсон Х.А., 1975; Сеппо А., 1978; Мітєлєва З.С., 1997, 2003; Тяжелов А.А., Михайлов С.Р., Суббота И.А., 2003; Sturmer K.M., 1996; Morikawa K., 2003).

Окрім експериментального напрямку, певна кількість робіт присвячена математичним розрахункам моделей остеосинтезу із застосуванням апарату будівельної механіки (Білик С.В, Рубленик І.М., Шайко-Шайковський О.Г., 2002; Джумабеков С.А., Анаркулов Б.С., Насыров У.И., 2006; Schandelmaier P., Farouk O., Krettek C., 2000; Shaiko-Shaikovsky A.G., Vasyuk V.L., 2000). В 1963 році Mauret, Christ вперше застосувавши методи опору матеріалів, дослідили стабільність інтрамедулярного остеосинтезу.

Таким чином, наявність значної кількості незадовільних результатів лікування, високої смертності та інвалідності внаслідок травм, суперечливість даних відносно вибору оптимальних методів оперативного лікування переломів кісток кінцівок, обумовлюють необхідність розробки нових технологій, спираючись на математичне забезпечення та експериментальні дослідження.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основні матеріали дисертації є індивідуальними фрагментами планових тем, що виконувались у Чернівецькому державному медичному університеті: „Оптимізація відновного лікування переломів кісток та їх наслідків” (1995-1999 рр.) № держреєстрації 23.00.001.952, (шифр 02.4.100.10098 МКВ А 61В 17/00 А618) та “Розробити малоінвазивні методи остеосинтезу в лікуванні переломів кісток кінцівок та їх наслідків” (2000-2004 рік) № держреєстрації 23.00.001.952, (шифр 02.4.100.10098 МКВ А 61В 17/00 А618).

Мета дослідження: вирішення проблеми підвищення ефективності лікування хворих з переломами довгих кісток та їх наслідками шляхом розробки нових технологій остеосинтезу з використанням математичного моделювання, проектування, виготовлення, біомеханічних досліджень, та клінічного впровадження нового покоління металевих і металополімерних конструкцій для малоінвазивного остеосинтезу діафізарних та епіметафізарних переломів, створення технічних можливостей для проведення оперативних втручань через мінімальні хірургічні доступи, забезпечуючи при цьому стабільність фіксації відламків.

Основні завдання дослідження:

1. Розробити нове покоління металополімерних конструкцій для інтрамедулярного блокуючого остеосинтезу, інструментарій та технологію його використання.

2. Розробити оригінальне обладнання для проведення біомеханічних досліджень системи „кістка-фіксатор” з використанням нативних препаратів довгих кісток людини синтезованих різними металевими та металополімерними конструкціями.

3. На основі створеного обладнання провести порівняльні дослідження жорсткості систем „кістка-фіксатор” з використанням препаратів стегнових та великогомілкових кісток людини синтезованих інтрамедулярними (металевими та металополімерними), накістковими та інтра- екстраоссальними конструкціями.

4. Провести морфометричні дослідження нативних препаратів стегнової кістки людини у віковому аспекті для визначення товщини кортикального шару, геометричних розмірів кістковомозкової порожнини з метою обґрунтування типорозмірів інтрамедулярних конструкцій для остеосинтезу.

5. Розробити методику вимірювання макротвердості губчастої кістки та визначити показники макротвердості губчастої кістки проксимального відділу стегнової кістки людини у віковому аспекті, що відкриє можливості математичного моделювання, проведення розрахунків уже існуючих та розробки нових технологій остеосинтезу.

6. Розробити розрахункові методики визначення оптимальних розмірів та поперечного перерізу металевих і металополімерних конструкцій, визначення оптимальної схеми остеосинтезу при косих, гвинтоподібних, „бампер-переломах” діафізів, а також епіметафізарних переломах.

7. Проаналізувати клінічний матеріал при застосуванні нових технологій у лікуванні переломів стегнової кістки та їх наслідків.

8. Проаналізувати клінічний матеріал при застосуванні нових технологій у лікуванні переломів великогомілкової кістки та їх наслідків.

9. Проаналізувати клінічний матеріал при застосуванні нових технологій у лікуванні переломів плечової кістки та їх наслідків.

10. Проаналізувати клінічний матеріал при застосуванні нових технологій у лікуванні переломів та наслідків переломів проксимального відділу стегнової кістки.

Об’єкт дослідження – діафізарні та епіметафізарні переломи кісток кінцівок людини та процес їх хірургічного лікування.

Предмет дослідження – нові технології хірургічного лікування діафізарних та епіметафізарних переломів кісток кінцівок людини, математичне обґрунтування оптимальних розмірів, поперечного перерізу та взаємного розташування елементів металополімерних і металевих конструкцій для остеосинтезу.

Методи дослідження: при виконанні експериментальної частини роботи застосовано математичний апарат теорії опору матеріалів, будівельної механіки, чисельних методів розрахунків за допомогою ПК, методику статистичної оцінки за малими вибірками, розроблено оригінальне устаткування та методику дослідження деформацій системи „кістка-фіксатор”, розроблено оригінальну методику вимірювання макротвердості губчастої кістки; у клінічних розділах використано клінічний, біомеханічний, рентгенологічний та статистичний методи дослідження.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що у роботі вперше:

· розроблено нову технологію експериментальних досліджень міцносних характеристик системи „кістка-фіксатор” із застосуванням оригінальної установки для проведення біомеханічних досліджень, яка дозволяє створювати всі види простих навантажень (стискання, вигин у різних площинах, скручування), а також – складні навантаження препаратів довгих кісток, проводити порівняльний аналіз ефективності застосування різних технологій фіксації кісткових відламків при різних типах переломів (поперечних, косих, осколкових, епіметафізарних);

· розроблено основи залучення і адаптації математичного апарату теорії опору матеріалів та будівельної механіки до завдань остеосинтезу, на основі чого проведено математичне обґрунтування форми, розмірів корпусу фіксатора, кількості та діаметру блокуючих гвинтів, величини обертаючого моменту при створенні між відламкової компресії;

· досліджено морфометричні характеристики нативних препаратів стегнових кісток людини у віковому аспекті, що дозволило створити шкалу типорозмірів довжини та діаметру інтрамедулярних фіксаторів;

· розроблено методику визначення макротвердості губчастої кістки проксимального епіметафізу стегнової кістки у віковому аспекті, що дає необхідні показники для проведення розрахунків жорсткості фіксації у зоні контакту фіксатора з губчастою кісткою при різних технологіях остеосинтезу;

· біомеханічно обґрунтовано переваги у жорсткості фіксації систем „кістка-КМПФ” та „кістка-БІМПФ” при діафізарних переломах стегнової та великогомілкової кісток у порівнянні з існуючими технологіями металоостеосинтезу;

· отримано нові знання про результати клінічного впровадження нових технологій закритого, напіввідкритого та відкритого остеосинтезу діафізарних переломів стегнової кістки за допомогою КМПФ-2, КМПФ-3, БІМПФ-6;

· отримано нові знання про результати клінічного впровадження нових технологій закритого. напіввідкритого та відкритого остеосинтезу діафізарних переломів великогомілкової кістки за допомогою КМПФ-2, КМПФ-3, БІМПФ-8;

· отримано нові знання про результати клінічного впровадження нових технологій закритого та напіввідкритого остеосинтезу діафізарних переломів плечової кістки за допомогою КМПФ-3П та металевих інтрамедулярних фіксаторів;

· отримано нові знання про результати клінічного впровадження нових технологій закритого остеосинтезу переломів шийки стегнової кістки за допомогою канюльованих та неканюльованих динамічних гвинтів.

Практичне значення одержаних результатів.

· Розроблено та впроваджено у клінічну практику нову технологію закритого та напіввідкритого остеосинтезу діафізарних переломів стегнової кістки за допомогою КМПФ-2, КМПФ-3, БІМПФ-6.

· Розроблено та впроваджено у клінічну практику нову технологію закритого та напіввідкритого остеосинтезу діафізарних переломів великогомілкової кістки за допомогою КМПФ-2, КМПФ-3, БІМПФ-8.

· Розроблено та впроваджено у клінічну практику нову технологію закритого та напіввідкритого остеосинтезу діафізарних переломів плечової кістки за допомогою КМПФ-3П та металевих інтрамедулярних фіксаторів.

· Розроблено та впроваджено у клінічну практику нову технологію закритого остеосинтезу переломів шийки стегнової кістки за допомогою канюльованих та неканюльованих динамічних гвинтів. Розроблено нову технологію експериментальних досліджень міцносних характеристик системи „кістка-фіксатор” із застосуванням оригінальної установки і технології проведення біомеханічних досліджень дозволив біомеханічно обґрунтувати запропоновані технології остеосинтезу. Одержані дані є теоретичною основою для наступних експериментальних та клінічних досліджень, що дозволить об’єктивно відбирати кращі технології серед великої кількості запропонованих.

· Адаптований до потреб травматології математичний апарат теорії опору матеріалів та будівельної механіки дозволив практично вирахувати оптимальні геометричні розміри конструкцій, переріз, кількість та діаметр гвинтів, необхідних для створення системи „кістка-фіксатор” з заданим запасом міцності при статичних та динамічних навантаженнях.

· Отримані морфометричні характеристики нативних препаратів стегнових кісток людини у віковому аспекті дозволили створити шкалу типорозмірів довжини та діаметру інтрамедулярних фіксаторів для остеосинтезу стегнової кістки.

Особистий внесок здобувача. Самостійно проаналізована наукова література, обґрунтована ідея, визначена тема, складені план та робоча програма дослідження. Розроблено пристрій та методика вимірювання деформацій системи „кістка-фіксатор” для різних типів переломів синтезованих різними металевими та металополімерними конструкціями. Зібрано трупний матеріал нативних препаратів стегнових та великогомілкових кісток. Проведено визначення макротвердості губчастої кістки проксимального епіметафізу стегнових кісток та їх морфометричні вимірювання. Здобувач прийняв участь у адаптуванні до потреб травматології математичного апарату теорії опору матеріалів та будівельної механіки, що дозволило вирахувати оптимальні геометричні розміри конструкцій, переріз, кількість та діаметр гвинтів, необхідних для створення системи „кістка-фіксатор” з заданим запасом міцності при статичних та динамічних навантаженнях. Здобувач прийняв участь у розробці та клінічному впроваджені нових малоінвазивних технологій закритого та напіввідкритого остеосинтезу діафізарних переломів стегнової та великогомілкової кісток за допомогою КМПФ-2, КМПФ-3, БІМПФ-6. Здобувачем розроблено та впроваджено у клінічну практику нову технологію закритого та напіввідкритого остеосинтезу діафізарних переломів плечової кістки за допомогою КМПФ-3П та металевих інтрамедулярних фіксаторів; розроблено та впроваджено у клінічну практику нову технологію закритого остеосинтезу переломів шийки стегнової кістки за допомогою канюльованих та неканюльованих динамічних гвинтів. Здобувачем самостійно прооперовано 285 тематичних хворих та у 256 операціях приймав участь як асистент. Здобувачем проведено статистичну обробку, написані всі розділи дисертації, аналіз і узагальнення одержаних результатів, сформульовано висновки і практичні рекомендації.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації викладені та обговорені на XI, XII, XIII та XIV з’їздах травматологів-ортопедів України (Харків, 1991, Київ, 1996, Донецьк, 2001, Одеса, 2006); VI з’їзді травматологів-ортопедів СНД (Ярославль, 1993); IV, V та VI з’їздах травматологів-ортопедів Республіки Молдова (Кишинів, 1996, 2001, 2006); пленумах правління республіканського товариства ортопедів-травматологів (Херсон, 1993, Вінниця, 2004); науково-практичних конференціях: Першій республіканській травматологів-ортопедів Криму (Судак, 1992); “Остеопороз: епідеміологія, клініка, діагностика та лікування” (Київ, 1995); ювілейній конференції, присвяченій 60-річчю професора І.М. Рубленика (Чернівці, 1998); Кримській науково-практичній конференції травматологів-ортопедів, присвяченій 60-річчю професора А.І. Бліскунова (Крим, 1999); “Сучасні технології в травматології та ортопедії” (Москва, 1999); з міжнародною участю, присвяченій 75-річчю кафедри ортопедії, травматології та комбустіології Харківської медичної академії післядипломної освіти (Харків, 2001); міжнародній “Малоінвазивна хірургія без кордонів” (Тернопіль, 2001); „Малоинвазивные и эндоскопические технологии в травматологии и ортопедии” (Ялта, 2002); „Ендокринний остеопороз: клініка, діагностика, профілактика та лікування” (Чернівці, 2002); конференції з міжнародною участю, присвяченій 25-річчю кафедри травматології і вертебрології Харківської медичної академії післядипломної освіти (Харків, 2003); з міжнародною участю „Актуальні питання сучасної ортопедії та травматології 85 років ІТО АМНУ 19-21 травня 2004 р.” (Київ, 2004); з міжнародною участю (Маріуполь, 2004); з міжнародною участю „Малоінвазивні методи лікування пошкоджень та захворювань опорно-рухового апарату” (Чернівці, 2005); з міжнародною участю „Малоінвазивна хірургія в травматології та ортопедії” (Київ, 2005). ІI Всеукраїнській науково - практичній з міжнародною участю “Політравма – сучасна концепція надання медичної допомоги” (Київ, 2006); симпозіумах: ІІ міжнародному Шведсько-Українському "Актуальні питання надання медичної допомоги населенню" (Чернівці, 2000); Міжнародному „Актуальні питання сучасної медичної допомоги населенню” (Чернівці, 2003).

На засіданні Київського товариства ортопедів-травматологів (Київ, 2004).

Публікації. Результати наукових досліджень опубліковані в 80 роботах загальним об’ємом 490 сторінок, з них 1 монографія, 35 праць у виданнях, сертифікованих ВАК, загальним об’ємом 332 сторінки; 16 авторських свідоцтв СРСР на винаходи, 1 патент України.

Обсяг і структура дисертації. Дисертацію викладено на 339 сторінках друкованого тексту, ілюстровано 55 таблицями та 101 рисунком і складається із вступу, восьми розділів власних досліджень, підсумку, висновків, практичних рекомендацій, списку використаних джерел, який містить 453 назв, зокрема 285 слав’яномовних та 168 іншомовних авторів.

Основний зміст дисертації

Матеріали та методи дослідження. Наводимо конструктивні особливості та принцип роботи інтрамедулярних металополімерних фіксаторів.

Компресійний металополімерний фіксатор КМПФ-2 (а. с. СРСР №806019 – рис. 1 та 2) являє собою порожнистий круглий металевий корпус 1, в якому на всьому протязі виконані поздовжні наскрізні отвори 2, заповнені поліамідом-12.

Рис 1. Схема КМПФ-2. Рис 2. Схема остеосинтезу КМПФ-2.

Це дозволяє здійснювати блокування фіксатора з кісткою при переломах діафіза на будь-якому рівні, що значно розширює можливості ефективного використання конструкції.

На проксимальному кінці металевого корпусу знаходиться внутрішня різьба 3, за допомогою якої фіксатор з'єднується з інструментом, що використовується при введенні і видаленні фіксатора з кістки. Для правильної орієнтації блокуючих гвинтів на торці фіксатора в одній площині з наскрізними поздовжніми отворами виконано шліц 4. Поперечна міжвідламкова компресія здійснюється блокуючими гвинтами, які проводяться через відламки і полімерні ділянки фіксатора перпендикулярно до поздовжньої осі кістки (рис. 2).

КМПФ-3 (а. с. СРСР №946531 – рис. 3) виконано у вигляді круглого металевого стержня 1. Проксимальний його кінець закінчується різьбовим хвостовиком 2 з шліцом на торці 3. Під різьбовим хвостовиком знаходиться деротаційна лопать у формі трапеції 4 з основою на стержні. З метою зменшення травматизації кістки при введенні і видаленні фіксатора вільні сторони лопаті загострені.

Рис. 3. Схема КМПФ-3. Рис. 4. Схема остеосинтезу КМПФ-3.

При введенні фіксатора в кістковомозкову порожнину деротаційна лопать заглиблюється в губчасту речовину проксимального метафізу кістки і в такий спосіб виключає можливість прокручування фіксатора в центральному відламку, не перешкоджаючи динамічній компресії, яка виникає під час дозованого навантаження кінцівки.

На дистальному кінці стержня в одній площині зі шліцом та деротаційною лопаттю виконано поздовжній наскрізний отвір (5), заповнений ПА-12.

Міжвідламкова компресія досягається за допомогою компресуючої ніпельної гайки (6), яка нагвинчується на різьбовий хвостовик після блокування фіксатора в дистальному відламку (рис. 4).

В КМПФ-3, як і у більшості компресійних фіксаторів такого типу, конструктивні елементи, за допомогою яких здійснюється осьова міжвідламкова компресія, знаходяться на поверхні кісткових утворів, що мають губчасту структуру (великий вертлюг стегнової кістки, плато великогомілкової кістки над її горбистістю). В цих умовах величина компресуючого зусилля лімітована низьким опором зминанню губчастої речовини кістки.

З огляду на це розроблено КМПФ-5 (а. с. CPCP №1176897 – рис. 2.5), який дозволяє забезпечити ефективну міжвідламкову компресію і підвищити стабільність остеосинтезу за рахунок перенесення компресуючого зусилля з губчастої кістки на компактну.

Рис. 5. Схема КМПФ-5. Рис. 6. Схема остеосинтезу КМПФ-5.

КМПФ-5 (рис.5) являє собою круглий порожнистий металевий корпус 1, на дистальному кінці якого розташований поздовжній наскрізний отвір 2.

На рівні отвору порожнина корпусу виповнена ПА-12. В проксимальному кінці вільного від полімера корпусу, виконана внутрішня різьба 3, деротаційна лопать 4 і шліц 5. Під деротаційною лопаттю в тій же площині, що і в дистальному відламку, зроблено наскрізний поздовжній отвір 6. Складовими частинами фіксатора є також блокуючий і компресуючий гвинти 8 та установочний гвинт 9.

Компресійний остеосинтез виконується в такий спосіб (рис. 6). Після фіксації відламків КМПФ-5 блокують стержень в дистальному відламку. Другий гвинт проводять через проксимальний відламок на рівні верхньої частини поздовжнього наскрізного отвору, не заповненого полімером.

Відтак у фіксатор занурюють до контакту з гвинтом полімерний стержень-штовхач і закручують установочний гвинт. Компресуюче зусилля, яке при цьому виникає, передається на полімерний стержень-штовхач і на гвинт, що забезпечує тісний контакт і нерухомість відламків.

Для досягнення мінімальної травматичності оперативних втручань та якнайменшого ризику інфекційних ускладнень розроблені також блокуючі інтрамедулярні металополімерні фіксатори для закритого остеосинтезу.

Рис. 7. Схема БМПФ-6. Рис. 8. Схема остеосинтезу БМПФ–6.

Блокуючий металополімерний фіксатор шостої моделі БМПФ-6 (рис.7) виконаний у вигляді круглого порожнистого металевого корпусу 1, на дистальному кінці якого знаходиться наскрізний поздовжній отвір 2. Проксимальний кінець містить внутрішню різьбу 3, деротаційну лопать 4, шліц 5 і лиски 6. На рівні деротаційної лопаті з протилежної сторони виконано поздовжній отвір 7. Порожнина металевого корпусу на всьому протязі до внутрішньої різьби на проксимальному кінці заповнена полімером 8.

На дистальному кінці полімер виходить за межі корпусу, утворюючи наконечник 9. В середині полімеру зроблено поздовжній направляючий канал 10. Після введення фіксатора у відламки кістки проводять його блокування гвинтами на рівні поздовжніх отворів (рис. 8).

Нами розроблено і впроваджено блокуючий інтрамедулярний фіксатор сьомої моделі для остеосинтезу вертлюгових переломів стегнової кістки – БМПФ-7 (Деклараційний патент України на винахід № 34297 А МКВ 6 А 61В 17/18, 2001), який складається з круглого порожнистого стержня змінного діаметра 1, в якому зроблені наскрізні вікна 2 і 3, заповнені поліамідом-12 (рис. 9),. На проксимальному кінці фіксатора знаходяться лиски 4, отвір 5, шліц 6, внутрішня різьба 7

Рис. 9. Схема БМПФ-7. Рис. 10. Схема остеосинтезу БМПФ-7.

Остеосинтез за допомогою пристрою здійснюють закритим способом без оголення місця перелому під контролем електронно-оптичного перетворювача (ЕОП) (рис. 10).

Для цього укладають хворого на тракційний стіл з упором у промежину і фіксацією обох стоп. Витяганням по довжині, невеликим відведенням (до кута 15°) при, як правило, нульовій ротації, усувають всі види зміщення. Через розтин шкіри довжиною 4-5 см трепанують великий вертлюг, свердлом калібрують кістковомозкову порожнину. У підготовлену таким чином кістку, вводять запропонований фіксатор. Через отвір 10 кондуктора і отвір 5 фіксатора (рис. 2.10) у головку стегна вводять спицю 9, розташовуючи полімерні ділянки фіксатора в одній площині з шийкою стегна. За допомогою кондуктора 8 у полімерній ділянці фіксатора 2, головці і шийці стегнової кістки просвердлюють два канали під кутом 130° до поздовжньої осі стегна. Ще два канали просвердлюють у поперечному напрямку через стегнову кістку і полімерну ділянку 3. За допомогою мітчика в отриманих каналах нарізають різьбу і вводять гвинти 11 і 12. Спицю 9 видаляють, кондуктор 8 знімають, на шкіру накладають шви.

Для забезпечення стабільного остеосинтезу черезвертлюгових переломів закритим способом без оголення місця перелома нами запропоновано субфасціальний фіксатор (СФ) для остеосинтезу черезвертлюгових переломів (рис. 11).

Останній (рис. 11) складається з вигнутої під кутом 100 пластини (1), яка в проксимальному кінці має різьбові отвори під кутом 1200 (2), а в дистальній частині – різьбові отвори під кутом 900 (3) до її повздовжньої осі, а також різьбових гвинтів змінного діаметра (4), які на одному кінці мають шестигранник (5), обмежуюче кільце (6), різьбову ділянку більшого діаметра (7) і різьбову ділянку меншого діаметра (8), причому крок різьби обох ділянок однаковий. На торці пластини міститься різьбовий отвір (9) для закріплення рукоятки (10) (рис. 11).

Рис. 11. Субфасціальний фіксатор для остеосинтезу вертлюгових переломів.

Субфасціальний фіксатор застосовують наступним чином.

Під загальним знеболенням репонують відламки на ортопедичному столі під контролем електронно-оптичного перетворювача. Через розтин шкіри до 3 см (11) субфасціально вздовж стегнової кістки за допомогою рукоятки (10) просувають пластину (1), поки верхній кінець пластини не розташується на 1 см дистальніше великого вертлюга. Після цього через прокол шкіри в проксимальний отвір пластини вводять направляючу спицю, слідкуючи, щоб вона в боковій проекції була по центру, а в прямій проекції на 1 см дистальніше верхнього краю шийки стегна. Наступний прокол шкіри здійснюють в проекції дистального отвору пластини (1), через який проводять свердло по центру стегнової кістки. Свердло видаляють, в отриманому каналі мітчиком нарізають різьбу, вводять фіксуючий гвинт. Третій прокол шкіри здійснюють навпроти другого отвору зверху, в який вводять послідовно свердло, мітчик, гвинт. На завершення через окремі проколи шкіри (11) проводять 2-3 фіксуючих гвинти. Рукоятка (10) відгвинчується від пластини (1). Накладають шви на шкіру, асептичні пов’язки. Досягається жорстка фіксація при малій травматичності оперативного втручання.

Поєднання металу та полімерного матеріалу в одній конструкції дозволяє цілеспрямовано і диференційовано використовувати їх фізико-механічні властивості. Металева основа фіксаторів забезпечує необхідну жорсткість, стійкість до динамічних навантажень, які виникають в умовах безіммобілізаційного функціонального режиму пацієнтів в післяопераційному періоді. Для виготовлення металевої основи фіксаторів ми використовуємо сталь марки 12Х18Н1ОТ. При виборі полімерного матеріалу ми керувались рядом вимог: 1) інертність до оточуючих тканин; 2) хімічна стійкість при тривалому перебуванні в організмі; 3) достатня міцність і її збереження в організмі впродовж часу, необхідного для повної консолідації перелому; 4) нескладна і економічна технологія виготовлення металополімерних фіксаторів; 5) простота та надійність стерилізації. Враховуючи означені вимоги ми зупинились на конструкційному термопластичному матеріалі із групи поліамідів – поліаміді-12 (ПА-І2).

Матеріалом для експериментальних досліджень послужили 216 нативних препаратів стегнових і великогомілкових кісток людей, що померли раптовою смертю або загинули внаслідок нещасних випадків у віці від 20 до 80 років. Забір препаратів виконувався у відповідності до вимог чинного законодавства. Залежно від віку померлих вилучені препарати розділили на три вікових групи: від 21 до 40 років, від 41 до 60 та від 61 до 80 років. Стосовно до завдань заглибного остеосинтезу були вивчені деякі вікові особливості морфометричних та міцносних характеристик стегнових кісток, проведено біомеханічні дослідження стабільності остеосинтезу різних типів переломів стегнової і великогомілкової кісток металополімерними та металевими конструкціями.

Перша серія дослідів проведена на 66 препаратах стегнових кісток трьох вікових груп (по 22 препарати в кожній групі). Вимірювали довжину кісток від верхівки великого вертлюга до міжвиросткової вирізки. Потім здійснювали поперечну остеотомію на рівні середини та на відстані 1/4 її довжини від великого вертлюга і міжвиросткової вирізки. Розміри кістковомозкової порожнини на рівні остеотомії вимірювали штангенциркулем з точністю до 0,01 мм в медіо-латеральній і дорсо-вентральній площинах. Аналогічним способом визначали товщину компактної речовини кістки передньої, задньої, медіальної та латеральної стінок кістковомозкової порожнини. Результати вимірювань обробляли статистично, після чого отримані дані для зручності аналізу зводили в таблиці. Ці ж препарати були використані для дослідження міцносних властивостей губчастої речовини проксимального і дистального епіметафізів кісток.

Нами проводилось вивчення опору зминанню губчастої речовини проксимального та дистального епіметафізів стегнової кістки в залежності від віку, що, на наш погляд, має принципове значення для вибору способу фіксації відламків, для чого розроблено пристрій, який дозволяє максимально точно провести вимірювання макротвердості губчатої речовини кісткової тканини.

Вимірювання проводили на кожному зразку в трьох точках на відстані 20 мм і 40 мм від верхівки великого вертлюга та міжвиросткової вирізки і в місцях переходу метафіза в діафіз.

Друга серія експериментів проведена на 42-х стегнових кістках. Виділено 7 груп досліжень по 6 препаратів у кожній групі. Першу групу склали препарати неушкоджених кісток, з другої по сьому – препарати, які після поперечної остеотомії стегнової кістки в середній третині були синтезовані цвяхом Кюнчера, чотиригранним штифтом-штопором Сіваша, компресуючою пластиною АО, КМПФ-2 і КМПФ-3.

В третій серії експериментів (36 препаратів стегнових кісток) проводили дослідження стабільності відламків косих переломів діафіза, синтезованих відомими методами і методом БІМПО. Для моделювання перелома в сагітальній площині на рівні середньої третини діафіза здійснювали косу остеотомію з таким розрахунком, щоб протяжність її площини дорівнювала трьом діаметрам кістки на рівні середини остеотомії. Відламки синтезували КМПФ-2, 10–гвинтовою пластиною АО, 8–гвинтовою подвійною деротаційною пластиною Рубленика (а. с. СРСР №1616638), трьома кортикальними гвинтами АО діаметром 4,5 мм, цвяхом Кюнчера і двома дротяними серкляжами. За еталон служили препарати неушкоджених стегнових кісток.

В четвертій серії дослідів (42 препарати великогомілкових кісток) вивчали стабільність біомеханічної системи "кістка-фіксатор" при поперечних переломах великогомілкової кістки на рівні дистального розширення кістковомозкової порожнини. В п’ятій серії дослідів (30 великогомілкових кісток) вивчали стабільність системи "кістка-фіксатор" на моделі осколкового "бампер-перелома". З цією метою в середній третині діафіза у фронтальній площині здійснювали подвійну остеотомію, утворюючи клиновидний фрагмент з основою на гребені великогомілкової кістки. Довжина цієї основи дорівнювала двом умовним діаметрам кістки на рівні остеотомії. Як і в попередніх дослідженнях еталоном брали неушкоджену кістку. Було виділено п’ять груп дослідів по шість препаратів у кожній. У першій групі досліджували неушкоджені кістки, у другій-п’ятій – синтезовані КМПФ-2, 10-гвинтовою пластиною АО, цвяхом Кюнчера з двома дротяними серкляжами і 6-гвинтовою пластиною XІTO. Біомеханічні випробування в усіх серіях дослідів проводили за модифікованою неруйнуючою методикою O. Lindahl із використанням запропонованого нами приладу (а. с. СРСР №1409250), який дозволяє згинати, розтягувати, стискати, скручувати препарати із заданим зусиллям і вимірювати деформації, які при цьому виникають з точністю до 0,01 мм.

Рис. 12 Пристрій для вимірювання деформацій довгих кісток

Прилад (рис. 12) складається з основи у вигляді прямокутної плити 1 на ніжках 2. На плиті з лівого боку встановлені і закріплені два кронштейни 3, 4, в яких змонтовано горизонтальний вал 5, що закінчується на одному кінці циліндричною чашею 6, а на протилежному з'єднаний з шестигранником 7. В циліндричному корпусі 8 змонтовано механізм, що складається з двох втулок і вала з метричною різьбою, який забезпечує можливість дозованого переміщення чаші 6 в горизонтальному напрямку і навколо своєї осі.

На прямокутній плиті з правого боку встановлено кронштейн 9, в якому проходить вал 10 з чашею 11, аналогічною чаші 6. На протилежному кінці вала 10 встановлено динамометр 12 з індикатором 13. В прямокутній плиті 11 зроблено три поздовжніх прорізи для закріплення додаткових пристроїв, за допомогою яких навантажують кістку і вимірюють деформації, що при цьому виникають.

Клінічна частина роботи містить клініко-рентгенологічний аналіз хірургічного лікування 682 потерпілих з переломами довгих кісток та їх наслідками, що лікувались у базових лікувальних закладах Буковинського державного медичного університету за період з 1994 по 2003 рік. Cеред пацієнтів переважали чоловіки працездатного віку, Середній вік пацієнтів серед чоловіків становить 35,66, а серед жінок –46,84 років. Переважали хворі з переломами стегнової та великогомілкової кісток (табл. 1)

Таблиця 1

Розподіл хворих за локалізацією переломів

Локалізація | Чоловіки | Жінки | Всього | Абс. | % | Абс. | % | Абс. | % | Діафіз стегнової кістки | 186 | 27,27 | 82 | 12,02 | 268 | 39,30

Діафіз кісток гомілки | 86 | 12,61 | 26 | 3,81 | 112 | 16,42

Діафіз плечової кістки | 57 | 8,36 | 42 | 6,16 | 99 | 14,52 | Шийка стегнової кістки | 54 | 7,92 | 92 | 13,49 | 146 | 21,41 | Вертлюгова ділянка стегнової кістки | 29 | 4,25 | 28 | 4,11 | 57 | 8,36 | Всього | 412 | 60,41 | 270 | 39,59 | 682 | 100,00 | Проведені біомеханічні дослідження та інженерно-конструкторські обрахунки дозволили розробити та впровадити у клінічних умовах низку нових технологій при оперативному лікуванні діафізарних та епіметафізарних переломів довгих кісток (табл. 2). У 49,71% хворих застосовано нові технології інтрамедулярного остеосинтезу, у 27,86% випадках – накісткового остеосинтезу, а у 22,43%, пацієнтів – нові технології остеосинтезу з застосуванням канюльованих гвинтів.

Таблиця 2

Розподіл хворих за технологіями остеосинтезу

№ пп. | Технологія остеосинтезу | Абс. | %

І Клінічна група (нові технології) | 357 | 52,35

1 | БМПФ-6 | 13 | 1,91

2 | БМПФ-7 | 2 | 0,29

3 | БМПФ-8 | 5 | 0,73

4 | КМПФ-2 | 27 | 3,96

5 | КМПФ-3 | 194 | 28,45

6 | КМПФ-5 | 1 | 0,15

7 | КМПФ-7 | 21 | 3,08

8 | ДГ | 94 | 13,78

ІІ Клінічна група (традиційні технології) | 325 | 47,65

Інтрамедулярний металоостеосинтез | 76 | 11,14

Накістковий остеосинтез: | 190 | 27,86

Остеосинтез гвинтами | 59 | 8,65

9 | AO | 94 | 13,78

10 | L-AO | 68 | 9,97

11 | DHS | 10 | 1,47

12 | ПДПР | 18 | 2,64

14 | СГ | 59 | 8,65

Всього | 682 | 100

Більшість операцій (377) виконано під електронно-оптичним перетворювачем (ЕОП), що складає 55,28%. Перевагу надавали закритому 238(34,90%) та напіввідкритому 79(11,59%) способам остеосинтезу (табл. 3).

Таблиця 3

Розподіл хворих за видом остеосинтезу

Вид остеосинтезу | Кількість хворих | % | Закритий | 238 | 34,90 | Напіввідкритий | 79 | 11,59 | Відкритий | 365 | 53,52 | Всього | 682 | 100,00 |

Результати досліджень. У першій серії досліджень отримано дані про розміри поперечного перерізу кістковомозкової порожнини стегнової кістки у людей різних вікових груп, які свідчать про те, що середній медіо-латеральний розмір поперечного перерізу кістковомозкової порожнини стегнової кістки в проксимальній третині у першій віковій групі (20-40 років) дорівнював 13,82±0,27 мм, в другій (41-60 років) – 15,4±1,9 мм і в третій (61-80 років) – 14,68±1,56мм. На рівні фізіологічного звуження кістковомозкової порожнини середні розміри її перерізу в латеральному напрямку в першій групі склали 13,15±0,47 мм, в другій – 12,32±0,32 мм, в третій – 13,7±1,12 мм. Вентро-дорсальний розмір на цьому рівні відповідно дорівнював 13,23±0,25 мм, 12,71±0,55 мм і 14,69±0,87 мм. Ці дані слід використовувати при підборі внутрішньокісткового фіксатора, діаметр якого для пацієнтів віком понад 60 років з переломами стегнової кістки в середній третині діафіза повинен бути не менше 12-13 мм.

Для дистальної третини характерним є більш виражене з віком збільшення розмірів кістковомозкової порожнини. Так, медіо-латеральний розмір у першій віковій групі дорівнював 19,88±1,75 мм, у другій – 20,64±1,65 мм, у третій – 22,59±3,36 мм. Отримані дані показують, що з віком в проксимальній і дистальній третинах стегнової кістки не спостерігається суттєве збільшення розмірів кістковомозкової порожнини. Розміри нижньої третини з віком настільки збільшуються, що виключають можливість ефективного використання внутрішньокісткових фіксаторів при переломах на цьому рівні, особливо у пацієнтів похилого і старечого віку.

Вивчення товщини компактної речовини стінок кістковомозкової порожнини в проксимальній і дистальній третинах стегнової кістки показало, що ділянки кістки, на які під час навантаження діють сили стискання, потоншуються з віком найменше. Так, товщина компактної речовини медіальної стінки в нижній третині у першій віковій групі склала 7,47±2,08 мм, в другій 6,38±1,29 мм і у третій 5,58±1,88 мм, а товщина задньої стінки практично не змінювалась. У першій групі вона дорівнювала 5,52±1,88 мм, у другій 5,6±1,28 мм, у третій–5,5±1,27 мм. Ділянки кістки, які знаходяться на її випуклій стороні і на які діють сили розтягнення з віком витончуються значно більше. Товщина компактної речовини кістки, що утворює передню стінку нижньої третини діафіза у першій віковій групі була 6,33±1,29 мм, у другій–4,97±1,09 мм, у третій–4,54±1,8 мм. Товщина латеральної стінки становила відповідно 6,27±1,78 мм, 5,76±1,84 мм і 4,5±0,9 мм.

На рівні фізіологічного звуження кістковомозкової порожнини товщина компактної речовини кістки була максимальною у першій віковій групі (6,76±0,79 мм) і мінімальною – у третій (4,47±0,39 мм). Витончення стінок кістковомозкової порожнини відбувалось рівномірно.

Морфометричні характеристики стегнової кістки в її верхній третині значною мірою обумовлені особливостями біомеханіки кульшового суглоба. Встановлено, що на цьому рівні товщина компактної речовини передньої і латеральної стінок кістковомозкової порожнини з віком зменшується. Щодо медіальної стінки, то її товщина була найбільшою у другій віковій групі 8,27±1,35 мм і помірно зменшувалась у третій – 7,28±1,0 мм.

По задній поверхні цей показник дорівнював 6,58±1,2 мм у першій віковій групі, 7,4±1,08 мм у другій і 8,09±1,2 мм у третій. Очевидно, що з віком під впливом напружень стискання відбувається перебудова кістки, яка характеризується збільшенням компактної кісткової тканини в тих ділянках, де ці напруження найбільші.

Отримані дані дають можливість зрозуміти причини низької ефективності традиційного накісткового і внутрішньокісткового остеосинтезу у осіб похилого і старечого віку. Показники макротвердості губчатої речовини проксимального епіметафізу стегнової кістки у фронтальній площині на відстані 20 мм, 40 мм від верхівки великого вертлюга і в ділянці переходу в діафіз досягають максимальних величин у другій віковій групі і дещо менші у першій. У третій віковій групі спостерігається значне (у 1,5 – 2 рази) зниження цих показників. Показники макротвердості губчатої речовини кістки в сагітальній площині були аналогічними. На відстані 20 мм, 40 мм від міжвиросткової вирізки і в місці переходу метафіза в діафіз максимальна твердість губчатої речовини кістки як в сагітальній, так і у фронтальній площинах виявлена у першій віковій групі. Мінімальна твердість зареєстрована у третій віковій групі. Зниження міцносних характеристик губчатої речовини кістки вказує на те, що можливість досягнення стабільності при традиційному інтрамедулярному остеосинтезі у третій віковій групі дуже сумнівна.

У другій серії досліджень, при випробуваннях на вигин, деформація препаратів, синтезованих інтрамедулярними фіксаторами, зростала поступово із збільшенням згинального моменту.