Сравнительный анализ прочности фиксации при моделировании остеосинтеза переломов бедренной кости

Полный текст

Лечение повреждений бедренной кости - сложная и актуальная задача травматологии. Среди переломов длинных трубчатых костей доля переломов диафиза бедренной кости составляет от 10,4 до 23,9% [2-4, 9]. Один из важнейших показателей качества проведённого оперативного вмешательства - жёсткость фиксации костных отломков, поскольку при адекватной фиксации есть возможность ранней активизации больных, что и является одной из основных целей лечения. Во второй половине XX века распространение получил метод чрескостного остеосинтеза. При его использовании наибольшее значение имеют вид фиксирующих элементов, их количество и пространственное расположение по отношению к кости. Использование внешней фиксации при лечении указанной патологии в настоящее время ограничено в связи с такими недостатками, как массивность конструкции и неудобство для пациента, относительная сложность метода и высокая вероятность специфических осложнений [3]. Несомненные преимущества чрескостного остеосинтеза - возможность закрытой репозиции и коррекции положения отломков в послеоперационном периоде, малая травматичность вмешательства, возможность применения при открытых повреждениях и пригодность внешних конструкций для многократного использования [1, 3, 6]. Специалисты Международной ассоциации остеосинтеза пропагандируют применение погружных конструкций: накостных пластин и внутрикостных стержней [7-9]. Достоинством накостного остеосинтеза является возможность точной репозиции перелома с последующим хорошим анатомическим результатом лечения, однако при неверном использовании накостных конструкций велик риск их миграции и перелома с вытекающей необходимостью удаления имеющейся конструкции и имплантации другой. В связи с открытым доступом велик риск инфекционных осложнений и нарушения трофики костной ткани [3, 5]. Альтернативой описанным выше методикам оперативного лечения диафизарных переломов бедренной кости служит применение интрамедуллярных блокируемых стержней. Несомненные положительные черты данного способа оперативного лечения - малая травматичность, возможность проведения закрытого остеосинтеза и ранней активизации пациентов, однако не всегда достигается необходимая репозиция костных отломков, и метод имеет ограниченное применение в метафизарных областях, поскольку принципиальное значение в этом случае имеет величина костных фрагментов [1, 7, 9]. Таким образом, при диафизарном переломе бедренной кости в арсенале травматологов существует несколько методик остеосинтеза, позволяющих зафиксировать перелом. Цель исследования - провести сравнительную оценку прочности фиксации фрагментов бедренной кости при переломах оскольчатого характера на примере модели повреждённой кости с металлоконструкциями. Согласно данным компьютерного моделирования, за модель бедренной кости для эксперимента был принят деревянный брус с круглым сечением, внешним диаметром 35 мм и внутренним диаметром 25 мм, который был распилен посредине двумя пропилами под углом 45° к оси бруска таким образом, чтобы сформировался осколок треугольной формы. Прочность крепления фрагментов деревянной модели сравнивалась при различных вариантах фиксации. При этом в эксперименте оценивали жёсткость фиксации костных фрагментов при использовании следующих конструкций: 1) пластины с угловой стабильностью (LCP) длиной 250 мм, шириной 17 мм, толщиной 4 мм, фиксированной 8 кортикальными винтами и закрывающей 60% длины отломка кости; 2) аппарат внешней фиксации (АВФ) спице-стержневого типа с проведением спиц в крайних кольцах и стержней в промежуточных кольцах под углом 90° к оси деревянной модели; 3) интрамедуллярный блокируемый стержень диаметром 10 мм и длиной 390 мм с поперечным блокированием проксимально и дистально (по 2 винта на каждый уровень). Для испытания конструкции (модели «кости-фиксатор») на прочность применяли машину для испытания на кручение КМ-50-1 №66, пресс механический П-10 №92, ГОСТ 8905-82, ГОСТ 3565-58, разрывную машину типа Р-10 №1677, ГОСТ 7855-84. Прочность крепления отломков определяли по шкале разрывной машины. При потере прочности фиксации происходило разрушение модели или смещение фрагментов более чем на 1 мм относительно друг друга, что также фиксировалось по шкале. Данные каждой серии исследования для каждой конструкции вносили в таблицу, после чего проводили статистический анализ. Показатели прочности фиксации отломков при различных видах соединения представлены в табл. 1. В исследовании с направлением приложения силы вдоль продольной оси бруска при использовании интрамедуллярного стержня по сравнению с исследованием пластины LCP степень прочности фиксации ниже на 102% (t=73,13). Однако прочность фиксации интрамедуллярным стержнем больше, чем АВФ, на 178% (t=70,15). Прочность фиксации пластиной LCP выше, чем АВФ спице-стержневого типа, на 280% (t=119,23), то есть более чем в 2,5 раза. В исследовании с направлением приложения силы перпендикулярно продольной оси бруска потеря прочности конструкции при внутрикостном остеосинтезе стержнем по сравнению с исследованием с пластиной LCP меньше на 128% (t=28,5), а по сравнению с АВФ спице-стержневого типа - на 59% (t=22,7). При нагрузке ротацией показатели стабильности при использовании интрамедуллярного метода были меньше показателей для АВФ на 98,6% (t=22,7), то есть в 2 раза. Как видно из проведённых опытов, фиксация интрамедуллярным стержнем выдерживает наиболее высокие нагрузки по оси модели, однако распределение нагрузки на блокирующие винты приводит к их деформации и потере жёсткости системы. При сравнении жёсткости фиксации пластины LCP с АВФ выявлена бо́льшая стабильность модели с пластиной: в 6 раз при нагрузке вдоль продольной оси модели и на 43,5% (t=14,72) при поперечной. ВЫВОДЫ 1. При использовании различных конструкций для фиксации оскольчатого двухрычагового перелома бедренной кости наибольшую стабильность фиксации обеспечивает накостный остеосинтез пластиной с угловой стабильностью LCP, фиксированной 8 винтами к каждому отломку и закрывающей 60% длины отломка кости. 2. Проецируя данные эксперимента на биологический объект, можно сделать предположение, что в клинических условиях у больных с оскольчатыми двухрычаговыми переломами бедренной кости использование пластин с угловой стабильностью (в сочетании с правильной постановкой пластины) может улучшить результаты лечения. В этом случае достигается максимальная прочность фиксации отломков, а значит, улучшаются условия для консолидации перелома. 3. Вторым по показателям прочности фиксации отломков стал блокируемый интрамедуллярный остеосинтез. Его использование возможно у пациентов, для которых предпочтительнее меньшая травматизация мягких тканей, а также актуальна ранняя функция и нагрузка конечности. 4. Использование аппарата внешней фиксации подразумевает наименьшую прочность фиксации отломков по сравнению с применением пластин и блокируемого штифта. Применение аппарата внешней фиксации при остеосинтезе бедренной кости возможно лишь в тех случаях, когда проведение накостного и внутрикостного остеосинтеза противопоказано. Таблица 1 Прочность фиксации отломков в зависимости от варианта остеосинтеза и вида соединения Вид остеосинтеза (n=99) Вариант остеосинтеза Приложенная сила нагрузки Направление приложения силы Вдоль продольной оси модели, Н Поперечно продольной оси модели, Н Нагрузка ротацией, Н·м Интрамедуллярный (n=15) Блокируемый (БИОС), по 2 блокирующих винта на концах стержня 498,7 (σ=7,86) 104,3 (σ=4,9) 97 (σ=6,8) Накостный (n=48) Пластиной (LCP), 8 винтов 1008,2 (σ=19,34) 237,79 (σ=13,24) - Чрескостный (n=36) Со спицами в крайних кольцах и стержнями в промежуточных кольцах, проведёнными под углом 90° к продольной оси модели 179,5 (σ=11,23) 165,64 (σ=6,5) 192,66 (σ=3,74)

Об авторах

Олег Николаевич Ямщиков

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина

Дмитрий Александрович Марков

Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского

Сергей Александрович Емельянов

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина

Email: cep_a@mail.ru

Ксения Павловна Зверева

Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского

Александр Евгеньевич Бычков

Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского

Список литературы

Дополнительные файлы