Обоснование перелома

Внешние нагрузки на кость нередко приводят к сложным деформациям ее, из которых чаще встречаются комбинации кручения и изгиба. Морфологические особенности переломов и их биомеханизм обусловлены, с одной стороны, топографией распределения напряжений, характерной для каждого конкретного вида деформации, с другой,— значительным влиянием на особенности возникновения внутренних сил упругости сопутствующих воздействий.

Рис. 1. Схема деформации диафиза кости.
а — схема деформации диафиза в момент кручения; б — схема взаиморасположения элементов кости при деформации кручения; в — схема возникновения касательных напряжений при деформации сдвига; г — схема возникновения главных нормальных напряжений при деформации сдвига и формирования винтообразного перелома.

На наш взгляд, механизм указанных переломов с учетом характера разрушения (38 опытов по моделированию травмы) и особенностей распределения напряжений костной ткани (12 экспериментов с электротензометрией) при использовании принципов «сопротивления материалов» может быть объяснен следующим образом.

Если условно нанести на боковую поверхность длинной трубчатой кости сетку, состоящую из продольных линий (образующих) и окружностей (внешние контуры поперечных сечений), то под действием крутящего момента (Мn) все образующие окажутся повернутыми на один и тот же угол (ϒ), а прямоугольники, представленные сеткой,— перекошенными, приняв форму ромбов (рис. 1, а). В то же время ось диафиза (0102) останется прямой, поперечные сечения (1—1 и 2—2) сохранятся плоскими, как и до деформации, расстояние между сечениями (Δt) не изменится (рис. 1, б). Следовательно, диафиз длинной трубчатой кости представляет собой как бы систему жестких кружков с центрами на общей оси {0102). При деформации кручения эти кружки, не меняя своего вида, размера и взаимных расстояний, поворачиваются один относительно другого на определенный угол (φ), называемый углом закручивания (Н.М. Беляев, 1962).

При данных условиях крутящие моменты за счет относительного поворота поперечных сечений диафиза ведут к тому, что костная ткань испытывает деформацию чистого сдвига, под которым понимается такой вид плоского напряженного состояния, когда на двух взаимно перпендикулярных площадках, ориентированных определенным образом, действуют только касательные напряжения (А.Ф. Смирнов, 1975).

Для понимания этого момента, пользуясь правилами «сопротивления материалов», выделим на поверхности диафиза с помощью двух образующих (t1 — t2 и t3 — t4) и двух поперечных сечений (t—t и 2—2) элементарный участок ABCD, прочностные свойства которого идентичны остальным (рис. 1, в). По граням указанного элемента соответственно поперечным сечениям действуют касательные напряжения (τ1), ориентированные во взаимно противоположных направлениях; (по ходу вращения каждого конца диафиза). Касательные напряжения (τ2), согласно «закону парности», возникают и на гранях, соответственно образующим (В.И. Феодосьев, 1963). Данное положение полностью подтверждается электротензометрическими исследованиями.

Из свойств напряженного состояния элементарного участка ABCD при деформации сдвига следует, что по площадкам, наклоненным к оси диафиза, действуют главные растягивающие (σpϰ) и сжимающие (σcϰ) напряжения, которые равны между собой и численно равны экстремальным касательным напряжениям (σpϰ=τ, σcϰ = -τ) (рис. 1, г). Главные площадки (A1B1C1D1) по отношению к площадкам чистого сдвига (ABCD) находятся под углом 45°, под которым проходит траектория главных нормальных напряжений, представляющая винтовую линию (H—H) (Н.М. Беляев, 1962).

Так как кость представляет собой хрупкий материал, хуже работающий на растяжение, чем на сжатие, она разрушается от действия главных растягивающих напряжений по винтовой (H—H) линии. Восстановив перпендикуляр к этой линии, можно определить направление вращения любого конца кости.

Однако подобный перелом образуется только при чистом кручении, присоединяющаяся деформация изгиба значительно меняет направление винтообразной линии. Это явление связано с тем, что на вогнутой стороне диафиза на элементарный участок (.A1B1C1D1) действуют растягивающие (σpϰ) и сжимающие (σcϰ) напряжения, обусловленные кручением. Кроме того, этот же объект подвергается дополнительным сжимающим напряжениям изгиба (σcϰ), идущим вдоль кости (рис. 2, а). Векторное сложение внутренних сил упругости свидетельствует о том, что главные растягивающие напряжения (σр1) уменьшаются и ориентируются ближе к поперечному сечению диафиза, сжимающие (σc1) — увеличиваются и располагаются вдоль кости. Это обстоятельство приводит к распространению винтообразной линии в. данной области вдоль диафиза (H — H). Выраженные сжимающие напряжения (σc1) увеличивают вероятность разрушения кости за счет присоединяющегося поперечного растяжения.

На противоположной стороне кости происходит сложение растягивающих (σpϰ) и сжимающих (σcϰ) напряжений кручения с растягивающими напряжениями изгиба (σpϰ) (рис. 2, б). Векторное сложениe их свидетельствует о том, что происходят увеличение главных растягивающих напряжений (σp1) с ориентацией их ближе к продольной оси кости и уменьшение сжимающих (σp1), направление которых приближается к поперечному. Это явление приводит к распространению винтообразной линии в данной области поперек диафиза (H2 — Н2).

Одновременно с формированием винтообразной линии, обусловленной преимущественно кручением, происходит разрушение кости за счет изгиба. При этом часть винтообразной линии, идущей на выпуклой стороне кости в поперечном направлении, является одновременно и первичной поперечной трещиной, обусловленной изгибом, которая возникает от действия главных растягивающих напряжений (σp1). Далее в сжатой зоне формируется трещина в результате сдвига с образованием костного фрагмента, имеющего в профиль треугольную форму, второй стороной которого является винтообразная линия.

Рис. 2. Схема напряжений при деформации диафиза кости.
а — схема векторного сложения главных нормальных напряжений на вогнутой стороне диафиза и изменения направления винтообразного перелома в связи с изгибом; б — схема векторного сложения главных нормальных напряжений на выпуклой стороне диафиза и изменения направления винтообразного перелома в связи с изгибом; в — полное формирование перелома диафиза кости при комбинации деформаций кручения и изгиба.

Для понимания этого момента, пользуясь правилами «сопротивления материалов», выделим в сжатой зоне элементарный участок (A2B2C2D2) (рис. 2, в), прочностные свойства которого идентичны остальным. На него при данных условиях будут действовать два вида напряжений — нормальные сжимающие изгиба (σcϰ) и касательные (τа). В силу хрупкости кости она не может разрушаться в направлении, перпендикулярном нормальным сжимающим напряжениям, и трещины возникают в результате сдвига под углами 45° и 135°, т. е. в плоскостях, где касательные напряжения приобретают максимальные значения.

Данное объяснение биомеханизма переломов длинных трубчатых костей при комбинации деформаций кручения и изгиба не исчерпывает всего многообразия их вариантов, когда имеет место большая или меньшая выраженность одной из деформаций. Однако знание общих закономерностей разрушения кости поможет экспертам правильно ориентироваться в определении механизма травматизации костной ткани и тем самым правильно решать вопросы по воссозданию обстоятельств происшествия.

Перелом – полное или частичное нарушение целостности кости с повреждением окружающих мягких тканей. Это частая патология, составляющая приблизительно 6-7% от всех закрытых травм. Наиболее распространены переломы костей стопы — 23,5% и костей предплечья — 11,5% случаев (по Крупко И. Л.) Открытые переломы в мирное время встречаются менее чем в 10% случаев от всех переломов.

Симптомы переломов

1. Абсолютные симптомы (достоверные признаки). Характерны только для переломов. Специально проверяются только врачом и после обезболивания! Зачастую эти признаки ощущает сам пострадавший.
   • Патологическая подвижность – подвижность конечности, в норме не характерная для этой зоны.
   • Костная крепитация – звук и ощущение по типу хруста снега, вызываемые трением костных отломков друг о друга.
   • Видимые костные отломки (при открытом переломе).
2. Относительные симптомы (вероятные признаки). Встречаются не только при переломах, но и при других повреждениях (например, вывихах, повреждениях связок):
   • боль;
   • нарушение функции конечности;
   • отёк мягких тканей;
   • гематома;
   • изменение формы конечности.

Классификации переломов

По причине возникновения

1. Травматические – возникающие под действием травмирующего фактора. Структура кости и её механическая прочность, как правило, нормальная. Сила травмирующего фактора высокая.

2. Патологические – возникающие спонтанно или под действием крайне малой силы травмирующего фактора (чихание, смена положения тела, подъём нетяжёлого предмета).

Причина – в изменении структуры костной ткани и снижении механической прочности кости (остеопороз, метастазы злокачественных опухолей, костный туберкулёз).

По виду смещения костных отломков

1. Без смещения.
2. Со смещением:
   • по длине;
   • по ширине;
   • по периферии;
   • под углом;
   • с расхождением отломков;
   • сколоченные переломы.

По отношению к окружающим кожным покровам:

• закрытые;
• открытые.

По линии перелома:

• поперечные;
• косые;
• винтообразные;
• вколоченные;
• отрывные.

Диагностика

Диагностику и лечение осуществляет врач-травматолог, реже хирург. Основным диагностическим методом является рентгенография в двух проекциях – прямой и боковой. Для некоторых видов переломов применяют специальные проекции (например, подвздошную и запирательную при переломе вертлужной впадины). Более информативным (и дорогостоящим) методом является рентгеновская компьютерная томография (РКТ), позволяющая получить объёмное 3D-изображение повреждённого сегмента. Для дополнительной диагностики повреждения мягких тканей используют магнитно-резонансную томографию (МРТ), ультразвуковое исследование (УЗИ), реже – ангиографию, электронейромиографию.

Лечение переломов костей

Основные принципы лечения переломов – сохранение жизни пациента, устранение анатомических нарушений, препятствующих деятельности жизненно важных органов, восстановление анатомии и функции повреждённых конечностей.

Для лечения закрытых переломов применяют иммобилизацию – обездвиживание повреждённого сегмента при помощи гипсовых повязок, пластиковых лонгет или жёстких ортезов. При смещении костных отломков накладывают скелетное вытяжение (длительное сопоставление отломков при помощи системы грузов). Многие переломы требуют хирургического вмешательства. Его преимуществами являются качественное сопоставление и надёжная фиксация отломков, возможность ранней активизации пациента, сокращение времени пребывания в стационаре и сроков временной нетрудоспособности. К нему относятся остеосинтез – соединение костных отломков пластинами, штифтами, винтами, и эндопротезирование – полная или частичная замена сустава («золотой стандарт» при переломах шейки бедренной кости у пожилых).

Медикаментозное лечение направлено на снятие боли и предотвращение развития осложнений. Для обезболивания применяют наркотические препараты (только в стационаре — при тяжёлых травмах и угрозе развития травматического шока), нестероидные противовоспалительные (НПВС). Среди последних предпочтительнее препараты с преобладающей обезболивающей активностью – анальгин, кеторол, кетонал. Для профилактики тромбообразования (при переломах костей нижних конечностей, а также у лежачих больных) назначаются антикоагулянты (препятствующие свёртыванию крови) – инъекционные производные гепарина (гепарин, фраксипарин, эноксапарин) и современные таблетированные средства – прадакса, ксарелто, а также антиагреганты (улучшающие текучесть крови) – аспирин, клопидогрел, трентал. При открытых переломах обязательна профилактика инфекционных осложнений. Для этого используют антибиотики (чаще цефалоспорины – цефтриаксон, цефотаксим) и антибактериальные препараты (офлоксацин. пефлоксацин, метронидазол).

Физиолечение применяется в остром периоде для снижения травматического отёка и болевого синдрома, а в фазе реабилитации – для улучшения кровообращения в зоне перелома и созревания костной мозоли.

В остром периоде наиболее эффективна магнитотерапия. Применять её можно даже через гипсовую повязку, которая не является преградой для магнитного поля. При снятии отёка наступает хороший обезболивающий эффект, уменьшается сдавление мягких тканей, снижается вероятность развития пузырей на коже, которые являются противопоказанием к хирургическому лечению.

Криотерапия является хорошим дополнением к магнитному полю, однако возможна к применению только на свободные от иммобилизующих повязок области. Местное снижение температуры снижает чувствительность болевых рецепторов, сужает кровеносные сосуды, уменьшая отёк.

В период реабилитации арсенал физиотерапевтических методов более разнообразен. Кроме описанных выше методов применяют ультразвуковую терапию (фонофорез) с гидрокортизоновой мазью для обезболивания и размягчения тканей после иммобилизации. Электромиостимуляция направлена на восстановление утраченного объёма мышц.

Лазеротерапия расширяет кровеносные сосуды над зоной перелома, способствуя созреванию костной мозоли. Ударно-волновая терапия уничтожает болевые точки и нежизнеспособные клетки, способствуя регенерации тканей, улучшает формирование костной мозоли.

Профилактика

Профилактикой переломов костей является ношение обуви на нескользкой подошве, соблюдение правил дорожного движения, регулярные занятия физической культурой для улучшения координации движений, внимательное отношение к своему здоровью. Отдельно следует упомянуть необходимость проведения денситометрии (исследования минеральной плотности костной ткани) у людей старше 50 лет, особенно у женщин.