Остеосинтез перелома интрамедуллярным стержнем
Остеосинтез – это в современных условиях самый распространенный и эффективный метод лечения повреждений костей и суставов. Сейчас применяются разные его виды. Чаще всего такое лечение требуется для восстановления трубчатых костей конечностей. Раньше самым популярным методом лечения таких травм наряду с гипсованием было применение аппаратов чрескостной фиксации. Но они громоздкие и неудобные, кроме того, часто вызывают инфицирования раны. Поэтому сейчас для восстановления целостности трубчатых костей более эффективным считается интрамедуллярный остеосинтез.
Что такое остеосинтез
Для лечения повреждений костей сейчас все чаще используется не гипсование, а оперативное вмешательство. Операция остеосинтеза обеспечивает более эффективное и быстрое сращение костей. Заключается она в том, что костные отломки совмещаются и фиксируются металлическими конструкциями, штифтами, спицами или винтами. Остеосинтез в зависимости от способа наложения этих приспособлений может быть наружным и погружным.
Второй способ делится на интрамедуллярный остеосинтез – фиксацию кости с помощью стержней, вводимых в костномозговой канал, экстрамедуллярный, когда отломки совмещаются с помощью пластин и винтов, а также чрескостный – выполняемый специальными наружными аппаратами спицевой конструкции.
Характеристика метода
Впервые идея внутрикостной фиксации отломков была предложена немецким ученым Кушнером в 40-е годы XX века. Он впервые провел интрамедуллярный остеосинтез бедренной кости. Стержень, который он использовал, имел форму трилистника.
Но только к концу столетия методика интрамедуллярного остеосинтеза была развита и стала широко применяться. Были разработаны стержни и другие имплантаты для блокируемого остеосинтеза, которые позволяют прочно зафиксировать отломки костей. В зависимости от целей использования они различаются по форме, размеру и материалу. Некоторые штифты и стержни позволяют вводить их в кость без рассверливания канала, что снижает травматичность операции. Современные стержни для интрамедуллярного остеосинтеза имеют форму, повторяющую изгибы костного канала. Они имеют сложную конструкцию, позволяющую прочно фиксировать кость и препятствовать смещению отломков. Изготавливаются стержни из медицинской стали или сплавов титана.
Этот метод лишен многих недостатков и осложнений внешних конструкций. Сейчас он является самым эффективным способом лечения околосуставных переломов, повреждения трубчатых костей голени, бедра, плеча, а в некоторых случаях – даже суставов.
Техника интрамедуллярного остеосинтеза эффективна при околосуставных переломах конечностей
Показания и противопоказания к применению
Такую операцию проводят при закрытых переломах бедренной, плечевой, большеберцовой кости. Эти повреждения могут быть поперечными или косыми. Возможно применение такой операции при развитии ложного сустава из-за неправильного сращения кости. Если травма сопровождается повреждением мягких тканей, остеосинтез желательно отложить, так как велик риск инфицирования места перелома. В этом случае операцию выполнить сложнее, но она тоже будет эффективной.
Противопоказан интрамедуллярный остеосинтез только при сложных открытых переломах с обширным поражением мягких тканей, а также при наличии инфекционного заболевания кожи в том месте, где нужно вводить штифт. Не применяется такая операция у пациентов пожилого возраста, так как из-за дегенеративно-дистрофических изменений в костной ткани дополнительное введение металлических штифтов может вызвать осложнения.
Некоторые заболевания также могут стать препятствием для проведения интрамедуллярного остеосинтеза. Это артрозы в поздней стадии развития, артриты, болезни крови, гнойные инфекции. Детям операция не делается из-за малой ширины костного канала.
Виды
Интрамедуллярный остеосинтез относится к внутрикостной операции. При этом происходит репозиция отломков и их фиксация штифтом, стержнем или винтами. По способу введения этих конструкций в костный канал интрамедуллярный остеосинтез бывает закрытым и открытым.
Раньше чаще всего использовали открытый способ. Он характеризуется тем, что поврежденную область кости обнажают. Отломки сопоставляют вручную, а потом в костномозговой канал вводят специальный стержень, который будет их фиксировать. Но более эффективным является закрытый метод остеосинтеза. Для его проведения нужен только небольшой разрез. Через него посредством специального проводника в канал кости вводится стержень. Все это происходит под контролем рентгеновского аппарата.
При интрамедуллярном остеосинтезе в костномозговой канал вводится стержень
Штифты в канале могут устанавливаться свободно или с блокированием. В последнем случае их дополнительно укрепляют с двух сторон винтами. Если проводится остеосинтез без блокирования, это увеличивает нагрузку на костный мозг и повышает риск осложнений. Кроме того, такая фиксация не устойчива при косых и винтообразных переломах или при ротационных нагрузках. Поэтому более эффективно применение стержней с блокированием. Сейчас их выпускают уже с отверстиями для винтов. Такая операция не только прочно фиксирует даже множественные отломки, но не приводит к сдавливанию костного мозга, что сохраняет его кровоснабжение.
Кроме того, операция различается по способу введения стержня. Он может вводиться с предварительным рассверливанием костномозгового канала, что приводит к его травмированию. Но в последнее время чаще всего применяют особые тонкие стержни, для которых не требуется дополнительно расширять канал.
Есть еще менее распространенные виды интрамедуллярного остеосинтеза. Отломки могут фиксироваться несколькими эластичными стержнями. В кость вводят один прямой и два изогнутых противоположно друг другу стержня. Их концы загибают. При этом способе гипсовая повязка не требуется. Еще один способ был предложен в 60-е годы XX века. Костномозговой канал заполняют кусками проволоки так, чтобы она плотно его заполнила. Считается, что этим способом можно выполнить более прочную фиксацию отломков.
При выборе вида остеосинтеза врач ориентируется на состояние больного, вид перелома, место его локализации и тяжесть сопутствующих поражений тканей.
Для интрамедуллярного остеосинтеза применяются стержни разной конструкции
Открытый остеосинтез
Такая операция более распространена, так как она более простая и надежная. Но, как и любая другая операция, она сопровождается потерей крови и нарушением целостности мягких тканей. Поэтому после открытого интрамедуллярного остеосинтеза чаще бывают осложнения. Но преимуществом применения такого способа является возможность использования его в комплексном лечении совместно с различными аппаратами для чрескостной фиксации. Отдельно открытый интрамедуллярный остеосинтез сейчас применяют очень редко.
Во время операции обнажают область перелома и отломки костей сопоставляют вручную без применения аппаратов. Именно это и является преимуществом метода, особенно при наличии множества осколков. После сопоставления отломков их фиксируют стержнем. Стержень может вводиться одним из трех способов.
При прямом введении необходимо обнажить еще один участок кости выше перелома. В этом месте пробивают отверстие по ходу костномозгового канала и вводят в него гвоздь, с его помощью сопоставляя отломки. При ретроградном введении начинают с центрального отломка, сопоставляя его с остальными, постепенно забивая гвоздь в костномозговой канал. Возможно введение стержня по проводнику. В этом случае его также начинают с центрального отломка.
При интрамедуллярном остеосинтезе бедра обычно сопоставление отломков настолько прочное, что наложение гипса не требуется. Если же делается операция на голени, предплечье или плечевой кости, то заканчивается она обычно наложением гипсовой лангеты.
Закрытый остеосинтез
Этот метод сейчас считается самым эффективным и безопасным. После его проведения не остается следов. По сравнению с другими операциями остеосинтеза он имеет несколько преимуществ:
- небольшое повреждение мягких тканей;
- малая потеря крови;
- стабильная фиксация костей без вмешательства в зону перелома;
- непродолжительное время операции;
- быстрое восстановление функций конечности;
- отсутствие необходимости гипсования конечности;
- возможность применять при остеопорозе.
Суть метода закрытого интрамедуллярного остеосинтеза в том, что через небольшой разрез в кость вводится штифт. Разрез делается вдали от места перелома, поэтому осложнения появляются редко. Предварительно с помощью специального аппарата делается репозиция отломков костей. Весь процесс операции контролируется с помощью рентгенографии.
Операция закрытого интрамедуллярного остеосинтеза малотравматична и безопасна
В последнее время этот метод усовершенствовали. Штифты для фиксации имеют отверстия с каждого края. В них вводятся винты через кость, которые блокируют штифт и не дают ему и отломкам кости смещаться. Такой блокируемый остеосинтез обеспечивает более эффективное срастание кости и предотвращает осложнения. Ведь нагрузка при движении распределяется между костью и стержнем.
Фиксация места перелома с помощью этого метода настолько прочная, что уже на следующий день можно давать дозированную нагрузку на поврежденную конечность. Выполнение специальных упражнений стимулирует образование костной мозоли. Следовательно, кость срастается быстро и без осложнений.
Особенностью блокируемого интрамедуллярного остеосинтеза является его более высокая эффективность по сравнению с другими методами лечения. Он показан при сложных переломах, сочетанных травмах, при наличии множества осколков. Такая операция может применяться даже у тучных пациентов и больных с остеопорозом, так как штифты, фиксирующие кость, прочно крепятся в нескольких местах.
Осложнения
Негативные последствия интрамедуллярного остеосинтеза бывают редко. В основном они связаны с низким качеством стержней для фиксации, которые могут подвергаться коррозии или даже ломаться. Кроме того, введение инородного тела в костномозговой канал вызывает его сдавливание и нарушение кровоснабжения. Может произойти разрушение костного мозга, что вызовет жировую эмболию или даже шок. Кроме того, прямые стержни не всегда правильно сопоставляют отломки трубчатых костей, особенно тех, которые имеют изогнутую форму – большеберцовой, бедренной и лучевой.
Обычно после такой операции восстановление происходит быстро, дозированную нагрузку на конечность можно давать почти сразу
Восстановление после операции
Двигаться после закрытого интрамедуллярного остеосинтеза пациенту разрешают уже через 1-2 дня. Даже при операции на голени можно ходить с опорой на костыли. В первые несколько дней возможна сильная боль в травмированной конечности, которую можно снимать обезболивающими препаратами. Показано применение физиотерапевтических процедур, которые ускорят заживление. Обязательно выполнять специальные упражнения, сначала под руководством врача, потом самостоятельно. Обычно восстановление занимает от 3 до 6 месяцев. Операция по удалению стержня еще менее травматична, чем сам остеосинтез.
Эффективность фиксации костей зависит от типа травмы и правильности выбранного врачом способа ее проведения. Лучше всего срастаются переломы с ровными краями и с малым количеством отломков. От вида стержня тоже зависит эффективность операции. Если он слишком толстый, могут быть осложнения из-за сдавливания спинного мозга. Очень тонкий стержень не обеспечивает прочной фиксации и даже может сломаться. Но сейчас такие врачебные ошибки встречаются редко, так как все этапы операции контролируются специальной аппаратурой, которая предусматривает все возможные негативные моменты.
В большинстве случаев отзывы пациентов об операции интрамедуллярного остеосинтеза положительные. Ведь она позволяет быстро вернуться к нормальной жизни после травмы, редко вызывает осложнения и переносится хорошо. А кость срастается намного лучше, чем при обычных способах лечения.
Источник
Для лечения сложных переломов трубчатых костей применяют интрамедуллярный остеосинтез. Это разновидность хирургического вмешательства, что подразумевает введение металлического стержня в костный мозг. Операция довольно сложная по выполнению, но эффективность ее применения значительно выше, чем наложение гипсовых повязок или использование иных методов лечения. Остеосинтез назначают в конкретных случаях, а не при любом виде переломов, поэтому важно знать, когда вмешательство уместно.
Что собой представляет?
Остеосинтез — это репозиция обломков поврежденной кости хирургическим методом. Операцию выполняют с помощью гвоздей, пластины, стержней, специальных аппаратов внешней фиксации. Выбор методики зависит от типа, локализации и особенностей перелома. Все они направлены на одну цель — сопоставить обломки таким образом, чтобы обеспечить быстрое их срастание и восстановление нарушенных функций. Понятие «интрамедуллярный» подразумевает внедрение в костный мозг, для выравнивания оси кости.
Вернуться к оглавлению
Показания
Интрамедуллярная методика остеосинтеза применяется при таких состояниях:
- поперечный и косой закрытый перелом бедренной, большеберцовой или плечевой кости;
- неправильное срастание после наложения гипсовой повязки;
- развитие «ложного сустава»;
- опасность развития открытого перелома из закрытого;
- повреждение осколками костей мышц, больших кровеносных сосудов и нервов;
- псевдоартроз.
Научный руководитель, заслуженный деятель науки РФ доктор медицинских наук, профессор Загородний Николай Васильевич считает, что интрамедуллярный остеометаллосинтез применяется только при переломах бедренной, плечевой и большой берцовой кости, поскольку именно при такой локализации повреждений можно добраться до костного мозга.
Вернуться к оглавлению
Противопоказания
Такой тип терапии не применяется к больным с артрозом 4 стадии.
Внутрикостный остеосинтез запрещается выполнять в следующих случаях:
- обширный открытый перелом;
- наличие бактериальных агентов в участке повреждения;
- гемодинамическая нестабильность;
- остеомиелит;
- сепсис;
- хроническая венозная недостаточность;
- патологии крови;
- артроз 3—4 стадии.
Вернуться к оглавлению
Ход операции
Первое, что нужно различать — открытый и закрытый виды интрамедуллярного остеосинтеза. Первый представляет собой вмешательство на операционном столе, когда делают широкий разрез, извлекают гематому и восстанавливают нормальное положение обломков. Закрытый способ более сложный, но сводит к минимуму возможность развития осложнений. При этом выполняется рассечение не более 3 см и использование специального ортопедического приспособления.
Можно рассмотреть, как проводится закрытая операция на примере остеосинтеза бедренной кости. Ход вмешательства включает следующие шаги:
В большинстве случаев вмешательство проводится под эпидуральной анестезией.
- Выполняют рентген бедра, обязательно включая два состава. Это нужно для контроля выполнения интрамедуллярного остеосинтеза и динамики дальнейшего восстановления. Чаще используют эпидуральную анестезию, так как она имеет меньше негативных реакций. Если есть противопоказания — общий наркоз.
- Больного кладут на здоровую сторону и сгибают конечность под углом 100 градусов.
- Над вертелом выполняют разрез кожи 2—3 см и тупым способом раздвигают подкожную жировую клетчатку и мышцы так, чтобы добраться до кости.
- На 1 см от верхушки большого вертела внедряют шило и, прокручивая, вводят в костный мозг.
- Шило извлекают, параллельно вводя проводник, диаметр которого индивидуально определяется для каждого пациента. По нему костно-мозговой канал рассверливают, чтобы внедрить стержень.
- Стержни фиксируются гвоздями.
- Металлической пластиной выполняется репозиция и фиксирование внешних обломков.
- Блокируемый участок подлежит выполнению следующего рентгеновского снимка для определения локализации элементов и определения качества введения металлических конструкций.
Вернуться к оглавлению
Осложнения
Опасным осложнением для жизни больного может стать жировая эмболия.
Остеосинтез большеберцовой кости, плечевой или бедренной опасен развитием жировой эмболии. Это массивные участки опорно-двигательного аппарата, богатые жировым веществом. При повреждении тканевых структур, части желтого костного мозга могут отрываться и с током крови мигрировать в другие органы, и закрывать просвет магистральных сосудов. Чаще они транспортируются в легкие с развитием острой дыхательной недостаточности. Более опасно повреждение артерий мозга с возникновением инсульта.
При нарушении правил асептики, антисептики и низкой сопротивляемости организма больного к инфекционным агентам, возможна воспалительная реакция в области выполнения интрамедуллярного остеосинтеза. Это чревато затяжными гнойными процессами, омертвлением в участке послеоперационного рубца. Далее развивается хронический остеомиелит с постепенным повреждением костной структуры, мышц, костно-мозгового канала. Реже возникает поломка металлических конструкций при неправильном подборе их размеров.
После интрамедуллярного остеосинтеза пациент 10—14 дн. должен находиться в стационаре для наблюдения, предотвращения негативных реакций и инфицирования.
Вернуться к оглавлению
Реабилитация
Чтобы восстановление прошло без осложнений, больному стоит как можно раньше начать ходить на костылях.
Восстановление должно начаться уже на следующий день после вмешательства. Очень важно, чтобы пациент сам был заинтересован в раннем вставании с постели, хождении на костылях или с применением других приспособлений. Это способствует раннему включению мышц в работу, профилактике пролежней, застойных процессов. Движения должны быть здоровыми, плавными и постепенными.
Если больной жалуется на значительные болевые ощущения, можно применять обезболивающие препараты: «Анальгин», «Баралгин», «Ибупрофен». Ранняя реабилитация после интрамедуллярного остеосинтеза включает назначение физиотерапевтических процедур, которые ускоряют репаративные процессы, улучшают состояние конечности, ускоряют кровообращение, уменьшают боль. Полное восстановление функционирования наступает через 3—6 мес. при использование всех необходимых методов лечения.
Источник
- Авторы
- Резюме
- Файлы
- Ключевые слова
- Литература
Кауц О.А.
1
Барабаш А.П.
1
Иванов Д.В.
2
Барабаш Ю.А.
1
Гражданов К.А.
1
Русанов А.Г.
1
1 ФГБУ «СарНИИТО» Минздрава России
2 СГУ им. Н.Г.Чернышевского
Работа посвящена разработанному нами интрамедуллярному стержню для остеосинтеза внесуставных переломов верхней трети бедренной кости (патент РФ №146659), освещению конструктивных особенностей и эффективности его применения в травматологии и ортопедии. Для обьективного доказательства эффективности разработанного интрамедуллярного стержня была построена трехмерная модель стержня в системе автоматизированного проектирования SolidWorks и произведено изучение жёсткости и стабильности фиксации перелома в зависимости от разных типов нагрузок: осевой (700 Н), поперечной (100 Н) и скручивающей (10 Н) при подвертельном переломе бедренной кости (тип 32-1А). При исследовании стабильности системы «кость-фиксатор» выявлено, что при рассчитанных нагрузках разработанный интрамедуллярный стержень имеет достаточную жесткость и стабильность фиксации переломов проксимальной трети бедренной кости.
моделирование
бедренная кость
перелом
остеосинтез
интрамедуллярный стержень
1. Загородний Н. В., Жармухамбетов Е. А. Хирургическое лечение вертельных переломов бедренной кости // Рос. мед. журнал. – 2006. – № 2. – С. 18-19.
2. Интрамедуллярный стержень нового типа для остеосинтеза диафизарных переломов бедра / Д. В. Иванов, А. П. Барабаш, Ю. А. Барабаш // Российский журнал биомеханики. – 2015. – Т. 19, № 1. – С. 52–64.
3. Исходы интрамедуллярного остеосинтеза околосуставных переломов проксимального отдела бедренной кости / О. А. Кауц, Ю. А. Барабаш, А. П. Барабаш [и др.] // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 10 (3). – С. 484-487.
4. Котельников Г. П. Новое в хирургическом лечении переломов вертельной области у лиц пожилого и старческого возраста / Г. П. Котельников, А. Е. Безруков, А. Г. Нагота // Вестник травматологии и ортопедии им. H. H. Приорова. – 2000. – № 4. – С. 13-17.
5. Лечение больных пожилого и старческого возраста с вертельными переломами проксимального отдела бедренной кости / А. Г. Русанов, А. П. Барабаш, О. А. Кауц [и др.]. // Медицинский альманах. – 2012. – № 5 (24). – С.157-160.
6. Лечение переломов проксимального отдела бедренной кости на фоне остеопороза / А. Ф. Лазарев, Э. И. Солод, А. О. Рагозин, М. Г. Какабадзе // Вестник травматологии и ортопедии им. Н. Н. Приорова. – 2004. – № 1. – С. 27-31.
7. Современное состояние проблемы лечения больных с внесуставными переломами проксимального отдела бедренной кости (обзор литературы) / Р. М. Тихилов, А. Ю. Кочин, А. Н. Мироненко [и др.] // Травматология и ортопедия России. – 2009. – № 4 (54). – С. 113.
8. Сравнительный анализ различных методов лечения больных с переломами вертельной области бедренной кости / В. М. Шаповалов [и др.] // Травматология и ортопедия России. – 2006. – № 2 (40). – С. 326.
9. Чрескостный остеосинтез переломов вертельной области бедренной кости у пациентов пожилого и старческого возраста. / А. И. Городниченко, В. Н. Боровков, О. Н. Усков, Г. В. Сорокин // Травматология и ортопедия России. – 2006. – № 2. – С. 83.
10. Proximal fracture of the femur in elderly patients. The influence of surgical care and patient characteristics on post-operative mortality / F. Geiger, K. Schreiner, S. Schneider et al. // Der Orthopede. 2006. №35 (6). Р. 651-657.
Проблема хирургического лечения внесуставных (околосуставных) переломов проксимальной трети бедренной кости продолжает оставаться актуальной для травматологов-ортопедов. Это обусловлено, прежде всего, тем, что по данным разных авторов, частота их в настоящее время составляет от 9 % до 45 % в структуре повреждений опорно-двигательного аппарата и от 20 до 38 % от всех переломов бедра [1,7]. Остеопоретические изменения костей скелета после 60-ти лет достигают 72 %, что обуславливает истончение кортикального слоя костей и приводит к хрупкости кости и переломам даже при незначительной травме [6]. Консервативное лечение утратило свою актуальность в связи с неудовлетворительными результатами в 70–75 % наблюдений [4,5]. Однако, несмотря на использование активной хирургической тактики, неудовлетворительные исходы лечения наблюдаются у 16–40,1 % больных [8]. Улучшение исходов лечения больных, повышение социальной адаптации и качества их жизни являются основной задачей, стоящей перед хирургами.
Каждый вид остеосинтеза (чрескостный, накостный и интрамедуллярный) активно применяется в клинике, и у каждого имеются как преимущества, так и недостатки перед другими. Оптимальной выбор вида остеосинтеза и типа фиксатора определяет не только исходы лечения пациентов, но и качество их жизни [9,10].
В настоящее время наибольшую популярность среди хирургов приобрёл интрамедуллярный остеосинтез с блокированием. Известны различные конструкции интрамедуллярных устройств для остеосинтеза проксимального отдела бедренной кости (авторские свидетельства SU на изобретения №662082, №405543, 1595494, патент RU на изобретение №2289351), а также интрамедуллярных устройств, широко используемых в нашей стране, выпускаемых зарубежными производителями (PFN, PFN-A, Gamma Nail, Affixus). Все они имеют схожую конструкцию, включающую протяженный цилиндрообразный корпус и блокирующие элементы фиксации. Среди преимуществ выделяют малоинвазивность метода, возможность осуществления остеосинтеза закрыто, возможность применения при многооскольчатых переломах подвертельной области, при застарелых переломах и псевдоартрозах, высокую прочность фиксации, обеспечивающую раннюю мобильность пациентов [2,3].
Решение проблемы видится нам в совершенствовании конструкций для остеосинтеза, использовании малоинвазивных методик, сокращении времени операции за счёт упрощения и уменьшения её этапов, а при наличии застарелых или несросшихся переломов использование методов стимуляции остеогенеза.
Цель исследования. Улучшение лечения пациентов с околосуставными переломами верхней трети бедренной кости за счёт использования разработанного интрамедуллярного стержня.
Материалы и методы
При разработке нового интрамедуллярного устройства ставились задачи избежать неудобства укладки пациента и трудоёмкости репозиции перелома, упростить подходы к введению стержня, исключить внутрисуставное введение блокирующих элементов, уменьшить число этапов оперативного вмешательства и тем самым сократить время пребывания пациента на операционном столе.
Рис. 1. А – общий вид интрамедуллярного устройства, Б – вид устройства, установленного в бедренную кость
Разработанное интрамедуллярное устройство для остеосинтеза околосуставных переломов верхней трети бедренной кости состоит из протяженного цилиндрообразного корпуса. Проксимальный конец корпуса выполнен изогнутым под углом порядка 20–30° к продольной оси устройства. Корпус выполнен с плавно увеличивающимся до 1,5–2 раз диаметром в сторону проксимального конца на протяжении 1/3 длины устройства. Со стороны проксимального конца расположен сквозной косопоперечный канал, через который вводится стержень-шило для проксимальной блокировки устройства. Сквозной косопоперечный канал расположен под углом 40–45° к продольной оси корпуса и соединен с его центральным каналом. В дистальном конце стержня предусмотрены поперечные каналы для обеспечения дистального блокирования устройства.
Возможность смещения точки введения устройства на область большого вертела за счет изгиба проксимального конца корпуса и выполнения косопоперечного канала под определенными углами к продольной оси устройства упрощает процесс установки стержня-шила и устройства в костномозговой канал бедренной кости. Стержень-шило выполняет роль проксимального блокирующего элемента и одновременно винта-заглушки, что уменьшает число разборных деталей устройства и снижает трудоемкость хирургического вмешательства, а также экономит время его проведения. Конструктивные особенности выполнения блокирующего элемента в виде стержня-шила позволяет осуществить дополнительную компрессию по линии перелома при его упоре на дугу Адамса, являющейся наиболее прочной зоной бедренной кости, за счет перемещения корпуса устройства в краниальном направлении, что способствует уменьшению диастаза между фрагментами перелома, и ускорению сроков формирования костного регенерата.
Для подтверждения жёсткости и стабильности фиксации перелома разработанным интрамедуллярным фиксатором было проведено исследование напряженно-деформированного состояния системы кость-фиксатор при разных типах нагружений.
При моделировании предполагалось, что имплантаты изготовлены из нержавеющей стали с модулем Юнга 1.93∙1011 Па и коэффициентом Пуассона 0.33. Разброс модулей упругости костной ткани достаточно велик. Это объясняется различием в методах исследования, способом подготовки образцов и т.п. Тем не менее большинство исследователей приходят к выводу, что модуль упругости трабекулярной кости на 20–30 % ниже модуля упругости кортикальной кости. Механические параметры трабекулярного и кортикального слоев были взяты из литературы. Считалось, что материалы фиксаторов и костной ткани являлись изотропными идеально-упругими. Такое предположение оправдано и используется другими авторами, когда проводится сравнительный анализ различных имплантатов с точки зрения механики. При расчетах учитывались большие деформации, которые могут возникать как в костной ткани, так и в фиксаторах, то есть постановка задачи включала геометрическую нелинейность.
Численные расчеты проводились в системе Ansys (ANSYS, Inc.) 15.0 с использованием среды Workbench. Решались статические задачи о нагружении систем кость-фиксатор тремя типами нагрузок, прикладываемых к головке кости. Дистальный конец кости жестко закреплялся. При постановке и решении задач о взаимодействии костных отломков и фиксаторов между ними учитывалось контактное взаимодействием без трения. Резьба винтов не моделировалась. Между блокирующими винтами и костными отломками задавался контакт типа «bonded», исключающий их взаимное перемещение и скольжение.
Трехмерная модель стержня с проксимальным блокирующим винтом-шилом была построена на основе чертежей и текстового описания патента РФ №146659 «Интрамедуллярное устройство для остеосинтеза переломов верхней трети бедренной кости» в системе автоматизированного проектирования SolidWorks.
Основные размеры стержня, его внешний вид показаны на рисунке 2.
Рис. 2. А – линейные размеры и углы модели предлагаемого стержня, Б – трехмерное изображение проксимальной части модели стержня
Длина стержня составила 170 мм, диаметр в дистальном отделе 9 мм, диаметр проксимального торца равнялся 16 мм.
Этот стержень применим для остеосинтеза следующих типов переломов по классификации АО: межвертельные переломы (31-А3), высокие подвертельные переломы (32-А1).
Результаты и их обсуждение. Произведён расчет статических задач теории упругости, описывающих контактное взаимодействие систем кость-фиксатор при трех видах нагрузок: осевая (700 Н), поперечная (100 Н) и скручивающая (10 Н) при подвертельном переломе (тип 32-1А). Приведем результаты для напряженно-деформированного состояния системы кость-стержень разработанного интрамедуллярного фиксатора при трех исследованных нагрузках (рисунок 3).
Рис. 3. Поля перемещений для разработанного интрамедуллярного стержня трех рассмотренных нагрузок (слева-направо: осевая, поперечная сила и скручивающий момент)
При анализе максимального перемещения костных отломков для каждого вида нагрузки можно отметить достаточную стабильность перелома при осевой и поперечной нагрузках (1,4 и 2,3 мм соответственно). В случае скручивающего момента максимальные перемещения головки бедра для нового стержня составляют 1,1 мм.
Далее были проанализированы эффективные напряжения, возникающие в анализируемом интрамедуллярном стержне (рисунок 4).
Рис. 4. Эффективные напряжения в интрамедуллярном стержне с проксимальным винтом-шилом (слева-направо: осевая сила, поперечная сила, скручивающий момент)
При анализе эффективных напряжений можно отметить следующие закономерности. Для исследуемого нового интрамедуллярного стержня наибольшие напряжения обнаруживаются на блокирующих винтах, а также в теле стержня. Максимальные эффективные напряжения выявлены при скручивающей нагрузке и составили 557 Мпа. При осевой и поперечной нагрузке максимальные напряжения составили 443 Мпа и 295 Мпа соответственно.
Выводы
1. Компьютерное трёхмерное моделирование с использованием специализированных программных продуктов оказывает значительную помощь в определении стабильности и жёсткости фиксации вновь предлагаемых металлоконструкций для остеосинтеза переломов.
2. При анализе цифровых данных, полученных в результате компьютерного трёхмерного моделирования и исследования стабильности системы «кость-фиксатор», выявлено, что при рассчитанных нагрузках разработанный интрамедуллярный стержень имеет достаточную жесткость и стабильность фиксации переломов проксимальной трети бедренной кости и после прохождения сертификации может быть рекомендован для использования к клинической практике.
Библиографическая ссылка
Кауц О.А., Барабаш А.П., Иванов Д.В., Барабаш Ю.А., Гражданов К.А., Русанов А.Г. ИНТРАМЕДУЛЛЯРНЫЙ СТЕРЖЕНЬ ДЛЯ ОСТЕОСИНТЕЗА ВНЕСУСТАВНЫХ ПЕРЕЛОМОВ ВЕРХНЕЙ ТРЕТИ БЕДРЕННОЙ КОСТИ // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 2.;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=24390 (дата обращения: 26.06.2020).
Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)
Источник