BENCH TESTS OF INTERNAL STRESS OSTEOSYNTHESIS OF DIAPHYSIS FEMORAL SEGMENT USING CLAMPS WITH THERMOMECHANICAL MEMORY

Full Text

Внутренний остеосинтез бедренных костей при диафизарных переломах до настоящего времени остается одной из остро актуальных проблем травматологии и ортопедии. Переломы диафизарного сегмента бедренных костей являются частыми и весьма разнообразными повреждениями, в том числе 3,7— 17,4 % случаев открытыми. У большинства больных с открытыми переломами и у 13,3—75,1 % пострадавших с закрытыми повреждениями осуществляется остеосинтез, преимущественно внутренний, результаты которого в 6,2—28,6 % случаев неудовлетворительны. Внутренний накостный и интрамедуляр-ный остеосинтез часто не обеспечивает должной межфрагментарной компрессии и надежной фиксации костных отломков, в связи с чем у соответствующих больных после операции осуществляется длительная иммобилизация гипсовыми повязками, возможно формирование ложных суставов. В последние годы фиксаторы из новых имплан-тационных материалов — сплавов на основе никели-да титана, обладающих эффектами памяти формы и сверхэластичности, находят все более широкое признание в травматологии и ортопедии, в том числе для остеосинтеза длинных трубчатых костей. В частности, согласно наблюдениям ряда авторов, при свежих переломах диафизарного сегмента некоторых длинных трубчатых костей (в частности, плечевой кости) внутренний комбинированный напряженный остеосинтез по своей эффективности не уступает чрескостному. Однако межфрагментарная компрессия внутреннего напряженного остеосинтеза с применением фиксаторов с памятью формы диафизар-ного сегмента бедренных костей изучена, в целом, недостаточно. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Экспериментальное изучение величины межфрагментарной компрессии при остеосинтезе диафи-зарного сегмента бедренных костей в сравнении их с традиционными методами внутренней фиксации. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Отобранные из серийно выпускаемых Медико-инженерным центром сплавов с памятью формы (Новокузнецк) и модифицированные нами устройства с памятью формы были задействованы при стендовых испытаниях (рис. 1.) том и различными модификациями стягивающих скоб и кольцевидных устройств с памятью формы. Использованные в эксперименте устройства с термомеханической памятью за счет эффекта фор-мовосстановления развивали компрессирующие усилия: 5,8—6,2 кГс (56,8—58,8 Н) — стягивающие скобы и 4,0—4,4 кГс (40,2—53,2 Н) — кольцевидные двухбраншевые фиксаторы. Синтезированные кости подвергались нагрузкам на растяжение и скручивание в испытательных машинах «УМ-5А» и «МУИ-600», а также на специально оборудованном испытательном стенде с применением автоматического измерителя деформаций «АИД-4». РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Экспериментальное исследование стабильности комбинированного остеосинтеза бедренной кости при поперечном переломе (титановый штифт прямоугольного сечения + стягивающая скоба с термомеханической памятью), во-первых, подтвердило данные литературы [2, 4] о многократном повышении устойчивости к нагрузкам на растяжение и скручивание стянутых на гвозде костных фрагментов. Во-вторых, выявлено, что в случаях установки ножек компрессирующей скобы через оба кортикальных слоя бедренной кости прочность фиксации, по сравнению с захватом лишь одного кортикального слоя, повышается: к нагрузкам на растяжение — в 1,5 раза, а на скручивание — в 2—2,5 раза (табл. 1.) При этом самая высокая устойчивость к ротационным нагрузкам (52 килограммосилы на квадратный сантиметр) достигается, когда длинные ножки стягивающих скоб устанавливаются по разным сторонам титанового стержня (рис. 2Б). Таблица 1 Результаты испытаний прочности остеосинтеза бедренной кости при простом поперечном переломе Устойчивость к нагрузкам Способы остеосинтеза на растяжение, в ньютонах (М ± m) на скручивание, в кГс • м' (М ± m) Стендовые испытания прочности остеосинтеза с применением фиксаторов с термомеханической памятью нами были проведены, в общей сложности, на 64 бедренных костях, забранных от трупов людей, умерших в возрасте 30—56 лет. Кости обрабатывались методом мацерации и высушивания, а в последующем распиливались в средней трети. При этом моделировались: на 40 бедренных костях — простые переломы (на 16 — поперечные, на 8 — косые с углом плоскости 45° и на 16 — косые с углом плоскости свыше 65°) и на 24 — оскольчатые клиновидные переломы. Затем в 12 случаях был выполнен интрамедуляр-ный остеосинтез титановым штифтом прямоугольного сечения, а в 48 — комбинированный остеосинтез штиф- 2,2 ± 0,47 p < 0,01 -\ Интрамедулярный (штифтом прямоугольного сечения) 322,2 ± 3,44 p < 0,01 _ с установкой 19,6 ± 1,25 p < 0,01 I с захватом ножками скобы двух кортикальных слоев кости 484,8 ± 3,76 43,3 ± 1,41 p < 0,01 p > 0,5 ножек скобы за кортикальный слой кости с одной стороны 483,3 ± 4,34 52,0 ± 2,02 с установкой ножек скобы по разным сторонам стержня за оба кортикальных слоя Примечание. Здесь и далее во всех случаях n=4. 0 достаточно существенное (в 7—8 раз) повышение стабильности фиксации. Благодаря интрамедулярно-му стержню, препятствующему сгибательным нагрузкам, в итоге достигается вполне приемлемая схема остеосинтеза (табл. 3.). С_ г> с_ г> с_ г> с_ г> Аналогично, в 10—15 и более раз повышается прочность фиксации на гвозде спиральных переломов бедренной кости, стянутых накостно двумя кольцевидными фиксаторами с термомеханической памятью (рис. 3). Очень высока (470 ньютонов — на дис-тракцию и 62 килограммосилы — на ротацию) прочность комбинированного кортикального остеосинте-за: шурупы + кольцевидные фиксаторы. В то же время остеосинтез только кольцевидными фиксаторами (без шурупов) по всем показателям существенно уступает комбинированному кортикальному остеосин-тезу (табл. 2.) Таблица 2 Результаты стендовых испытаний остеосинтеза локтевой кости при простом косом переломе Таблица 3 Результаты стендовых испытаний остеосинтеза бедренной кости при оскольчатом клиновидном переломе растяжение, в ньютонах (М ± m) Устойчивость к нагрузкам на Способы остеосинтеза 15,70± 0,89 - p < 0,01 2,30 ± 0,58 - p < 0,01 на скручивание, в кГс • см2 (М ± m) Интрамедулярный (штифтом прямоугольного сечения) 32,9 ± 3,3 6,70 ± 1,02 Штифтом и кольцевидным устройством с памятью формы p < 0,01 222,30 ± 9,63 p > 0,5 p < 0,01 20,50 ± 1,65 p < 0,05 —\ Сложней оказалась ситуация при оскольчатом клиновидном переломе, в частности, когда промежуточный фрагмент имел форму спирального клина (рис. 4). Когда промежуточный спиральный фрагмент хорошо перекрывал с обеих сторон зону стыкуемых на гвозде костных отломков, установка стягивающих кольцевидных фиксаторов обеспечивала (за счет встречно-боковой компрессии) хотя и не столь выраженное, как при простом спиральном переломе, но Без интрамедулярного шинирования картина остеосинтеза кольцевидными фиксаторами спиральных оскольчатых и спиральных простых переломов бедренной кости выглядит следующим образом: оба варианта (без и с установкой кортикальных шурупов) при спиральном оскольчатом переломе малонадежны — устойчивость к нагрузкам на растяжение в обоих случаях менее 300 ньютонов (рис. 3 А, Б). Примерно на той же степени надежности находятся и показатели прочности фиксации простого спирального перелома кольцевидными устройствами без дополнительной установки шурупов. Удручающе низкими (43—72 ньютона, 16—18 ки-лограммосил) оказались также показатели стабильности остеосинтеза кольцевидными фиксаторами простых косых и оскольчатых сгибательных переломов бедренной кости (рис. 5 А, Б). Только в случаях комбинированной (по оси и встречно-боковой) компрессии костных отломков на гвозде при этих переломах достигается приемлемый уровень стабильности остеосинтеза (308—349 ньютонов и 47—53 килограм-мосил). ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, применение стягивающих скоб с памятью формы существенно повышает стабильность внутрикостной фиксации при поперечных переломах бедренной кости, а кольцевидных стягивающих устройств — при простых спиральных переломах. Без интрамедулярного шинирования гвоздем остеосинтез кольцевидными фиксаторами с эффектом памяти формы приемлем лишь в сочетании с шурупами (комбинированный кортикальный остеосинтез) и только при простых спиральных переломах. Остеосинтез оскольчатых спиральных переломов кольцевидными устройствами следует проводить исключительно на предварительно установленном штифте. Достаточно же надежный остеосин-тез при простых косых и оскольчатых сгибатель-ных клиновидных переломах диафизарного сегмента бедренной кости достигается лишь при комбинированной (продольной и встречно-боковой) компрессии костных отломков на гвозде стягивающими устройствами с памятью формы.

About the authors

A. N. Svetashov

Email: imtamed@mail.ru

References

Supplementary files