CC BY
39
Демчук Р.М., Фищенко А.В., Яремин С.Ю., Шайко-Шайковский А.Г БИОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ОСТЕОСИНТЕЗА КОСЫХ ПЕРЕЛОМОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ И ПОЛИМЕРНЫМИ ВИНТАМИ
Создание стабильного остеосинтеза при переломах длинных костей - актуальная задача, стоящая перед специалистами-травматологами. Использование сложных и дорогостоящих интрамедуллярных, стержневых, накостных систем и конструкций не всегда возможно. В ряде случаев является целесообразным отдать предпочтение фиксации отломков с помощью винтов. Это, в первую очередь, относится к остеосинтезу косых переломов при площади перелома превосходящей в 2-3 раза площадь поперечного сечения самой кости - при соответствующих медицинских показаниях.
Такой вид фиксации отломков отличается достаточно высокой прочностью, простотой, минимальным травматизмом операционного вмешательства (инвазивностью). При условии дополнительной иммобилизации конечности гипсовой повязкой обеспечивается в большинстве случаев первичное сращение отломков в оптимальные сроки. Дискуссионным долгое время оставался вопрос об оптимальном направлении проведения винтов через отломки.
Клинический опыт свидетельствует, что остеосинтез жёсткими металлическими винтами (сталь 12Х 18Н 9Т) в совокупности с дополнительной иммобилизацией имеет достаточный запас прочности жёсткости независимо от ориентации винтов в кости.
При использовании полимерных винтов из полиамида П-12, являющегося биоинертным материалом, следует учитывать, что биотехничекие условия остеосинтеза будут иными. Полимерные винты существенно отличаются от металлических, поскольку существенно уступают им в жёсткости, обладают иными упруго эластическими свойствами. Как показывают исследования они не менее эффективно. Нежели металлические противодействуют силам растяжения, но изгибающие нагрузки для них являются более опасными. Поэтому - ориентация полимерных винтов в костной ткани при остеосинтезе может иметь достаточно важное, принципиальное значение.
Для решения вопроса об оптимальной ориентации полимерных и металлических винтов в костной ткани при фиксации отломков с косой поверхностью перелома в лаборатории сопротивления материалов Черновицкого национального университета проведены соответствующие биомеханические исследования.
Эксперименты проведены на 2 4 бедренных костях, взятых при аутопсии у умерших от травм в возрасте 30 - 60 лет. Косой перелом создавался с помощью остеосинтеза в сагиттальной плоскости под углом 3 0о к продольной оси кости. В зависимости от материала винтов и их ориентации в кости по отношению к плоскости остеотомии было выделено четыре серии опытов по шесть препаратов в каждой серии.
В первой серии отломки фиксировались двумя полимерными винтами М6 с прямоугольной резьбой, которые проводились перпендикулярно к оси кости на расстоянии 40 мм, в другой - двумя аналогичными винтами, которые проводились перпендикулярно к плоскости перелома.
В третьей и четвёртой сериях препараты аналогичным образом были синтезированы металлическими винтами М4 с треугольной резьбой. Все препараты исследованы на сжатие и консольный изгиб.
Исследования производились на специальном экспериментальном стенде, позволяющем реализовывать все простые виды деформаций: растяжение, сжатие, кручение, чистый и поперечный изгиб (консольный
и на двух опорах), а также - сложные виды нагрузок.
Сжатие осуществлялось постепенным увеличением действующего усилия от 0 до 210 кг, соответствующего динамической нагрузке на конечность при потере пациентом равновесия, спотыкании, резких движениях. Перемещения препаратов фиксировалось индикаторами часового типа, имеющими цену деления
0,1 мм.
Исследования при консольном изгибе проводились по общепринятой методике при действии на препарат изгибающих моментов от 1 до10 Нм. Направление нагрузок обозначалось: вентродорсальное - па-
раллельно плоскости перелома - (I), медиолатеральное - перпендикулярно плоскости перелома (II).
Данные, полученные в результате экспериментальных исследований, прошли статистическую обработку и по полученным значениям для удобства анализа и обобщения построены графические зависимости.
На рис. 1 представлены графические результаты испытаний препаратов на сжатие при использовании
полимерных и металлических винтов, проведенных в разных направлениях (I) и (II).
Рис.1. Зависимость продольной деформации от величины сжимающей силы препаратов бедренной кости, ситезированной полимерными и металлическими винтами, ориентированными перпендикулярно к оси кости (I) и перпендикулярно к плоскости перелома (II); _____________ полимерные винты, --------- металли-
ческие винты.
На рис.2 представлены графические зависимости величин прогибов препаратов при консольном изгибе в указанных выше направлениях и синтезированных полимерными и металлическими винтами перпендикулярно к оси кости.
Рис.2. Деформация препаратов бедренной кости, ситезированных полимерными и металлическими винтами, ориентированными перпендикулярно к оси кости в вентродорсальном (I) и медиолатеральном (II) направлениях при консольном изгибе; ---------- полимерные винты, _________ металлические винты.
На рис. 3 представлены графические зависимости величин прогибов препаратов бедренной кости, синтезированных полимерными и металлическими винтами перпендикулярно к плоскости перелома.
Анализ графиков, представленных на рис. 1,2,3 свидетельствует, что препараты бедренной кости, синтезированные полимерными и металлическими винтами, создают меньшее сопротивление в вентродорсальном направлении (в плоскости перелома).
Рис.З.Деформация препаратов бедренной кости, синтезированной полимерными и металлическими винтами, ориентированными перпендикулярно к плоскости перелома при испытаниях на консольный изгиб; ----полимерные винты, ________ металлические винты.
Большее сопротивление действию консольного изгиба наблюдается при действии изгибающих нагрузок в медиолатеральном направлении (перпендикулярно к площади перелома). В этом случае винты испытывают преимущественно деформацию растяжения. В таких условиях более прочным оказалось соединение, при котором винты были ориентированны перпендикулярно к продольной оси кости.
Значительная деформация препаратов, синтезированных полимерными винтами перпендикулярно к плоскости перелома, свидетельствует про возможность возникновения вторичного углового смещения отломков в послеоперационный период даже при условии иммобилизации конечности с помощью гипсовой повязки.
Таким образом, при осуществлении остеосинтеза косых и винтообразных переломов полимерными винтами или болтами, обязательным условием является их ориентация перпендикулярно к продольной оси кости.
Прочность фиксации полимерными винтами, ориентированными перпендикулярно к продольной оси кости при испытаниях на сжатие в диапазоне неразрушающих нагрузок практически не отличается от прочности с помощью металлических винтов.
Наиболее неблагоприятным с точки зрения возникновения вторичного смещения отломков, синтезированных металлическими или полимерными винтами, являются изгибающие нагрузки, действующие в плоскости перелома.
Литература
1. Барков О.В. Способ стабильного компрессионного остеосинтеза при переломах шейки бедренной кости // Ортопедия и травматология.-1977.-№4.-с.67-68.
2. Единак А.Н. О направлении фиксатора в плоскости излома кососпиральных переломов в различных условиях остеосинтеза // Ортопедия, травматология и протезирование.-1981.-№8.-с.35-38.
3. Шайко-Шайковский А.г. Основы построения металлополимерных конструкций биотехнических систем
остеосинтеза: Дисс....докт.техн. наук: 05.11.17. Львов, 2002.-396 с.
