CC BY
25
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 617.586
Г.В. БОГАЦКИЙ1, А.М. ФАЙН1, А.Ю. ВАЗА1, С.Ф ГНЕТЕЦКИЙ1, A. GRANDELIS2, Ю.А. БОГОЛЮБСКИЙ1, Р.С. ТИТОВ1, А.Ю. СЕРГЕЕВ1, К.И. СКУРАТОВСКАЯ1, В.Б. БОНДАРЕВ1
1Научно-исследовательский института скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ, г. Москва 2ASST Grande OspedaleMetropolitano Niguarda, Milano, Italy
Изучение функциональной подвижности в межберцовом синдесмозе и ее изменений при фиксации разными имплантами (экспериментальное исследование)
Контактная информация:
Богацкий Григорий Владимирович — врач отделения неотложной травматологии
Адрес: 129090, г.Москва, Большая Сухаревская площадь, д. 3, тел.: +7-910-400-9780, e-mail: b.gregori@yandex.ru
При повреждениях межберцового синдесмоза часто применяют кортикальный винт со сплошной резьбой 0 3,5 мм или пуговичный фиксатор. Фиксация винтом ограничивает амплитуду движений стопой, возможен перелом или расшатывание винта до наступления сращения связок межберцового синдесмоза. Винт необходимо своевременно удалять во избежание формирования стойких ограничений функции голеностопного сустава. Пуговичный имплант динамично фиксирует берцовые кости, не ограничивает амплитуду движений и не требует удаления, но его эффективность недостаточно доказана.
Цель исследования — определить оптимальный фиксатор межберцового синдесмоза при его повреждении. Материал и методы. На 5 кадаверных образцах проведено 10 исследований подвижности малоберцовой кости при неповрежденных связках межберцового синдесмоза и после их рассечения в условиях фиксации берцовых костей винтом с полной резьбой 0 3,5 мм, винтом с частичной резьбой 0 4,0 мм и пуговичным фиксатором TightRope.
Результаты. По результатам эксперимента определены: амплитуды подвижности в межберцовом синдесмозе в неповрежденном состоянии, в состоянии фиксации разными имплантами; определен оптимальный фиксатор и техника его установки.
Выводы. Спонгиозный винт с частичной резьбой, установленный без эффекта стягивания берцовых костей, допускает подвижность между ними в пределах физиологических амплитуд. Это позволяет проводить больным полноценную раннюю функциональную реабилитацию и исключает необходимость проведения этапной операции по удалению винта.
Ключевые слова: разрыв межберцового синдесмоза, фиксация межберцового синдесмоза, позиционный винт, спонгиоз-ный винт с частичной резьбой.
(Для цитирования: Богацкий Г.В., Файн А.М., Ваза А.Ю., Гнетецкий С.Ф., A. Grandelis2 , Боголюбский Ю.А., Титов Р.С., Сергеев А.Ю., Скуратовская К.И., Бондарев В.Б. Изучение функциональной подвижности в межберцовом синдесмозе и ее изменений при фиксации разными имплантами (экспериментальное исследование). Практическая медицина. 2021. Т. 19, № 3, С. 20-23)
DOI: 10.32000/2072-1757-2021-3-20-23
G.V. BOGATSKIY1, A.M. FAYN1, A.Yu. VAZA1, S.F. GNETETSKIY1, A. GRANDELIS2, Yu.A. BOGOLYUBSKIY1, R.S. TITOV1, A.Yu. SERGEEV1, K.I. SKURATOVSKAYA1, V.B. BONDAREV1
1Scientific-Research Institute for Emergency Medical Care named after N.V. Sklifosofskiy, Moscow 2ASST Grande Ospedale Metropolitano Niguarda, Milano, Italy
Research of functional mobility in tibiofibular syndesmosis and its changes under fixation of various implants (experimental research)
Contact details:
Bogatskiy G.V. — doctor of the Department of Emergency Traumatology
Address: 3 Bolshaya Sukharevskaya square, Moscow, Russian Federation, 129090, tel.: +7-910-400-9780, e-mail: b.gregori@yandex.ru
For fixing tibiofibular syndesmosis, a full-threaded cortical screw 0 3.5 mm, or a Tight Rope system is often used. Fixing with a screw restricts the amplitude of movements of the foot. A fracture or loosening of the screw before the onset of fusion of the ligaments of tibiofibular syndesmosis is possible. The screw must be removed to avoid the formation of persistent limitations of the function of the ankle joint. The Tight Rope dynamically fixes the syndesmosis, does not limit the amplitude of movements and does not require removal, but its efficiency is insufficiently proven.
The purpose — to study the physiological mobility in the tibiofibular syndesmosis for the subsequent more accurate choice of the fixation method.
Material and methods. On 5 cadaver samples, 10 studies of fibular mobility were performed with intact ligaments of tibiofibular syndesmosis and after their dissection under conditions of fixation with a full-threaded screw 0 3.5 mm, a partial-threaded screw 0 4.0 mm, and a Tight Rope system.
Results. The amplitudes of mobility in the tibiofibular syndesmosis were determined in an intact state and in a state of fixation with different implants; the best fixator and the technique of its installation were determined.
Conclusion. During the experiment, the assumption was confirmed that a partial-threaded screw installed without the effect of tightening does not limit the volume of movements in the tibiofibular syndesmosis, which allows starting early functional rehabilitation and excludes the need for a staged removal of the screw.
Key words: rapture of tibiofibular syndesmosis, fixation of tibiofibular syndesmosis, partial-threaded screw, positioning screw.
(For citation: Bogatskiy G.V., Fayn A.M., Vaza A.Yu., Gnetetskiy S.F., Grandelis A., Bogolyubskiy Yu.A., Titov R.S., Sergeev A.Yu., Skuratovskaya K.I., Bondarev V.B. Research of functional mobility in tibiofibular syndesmosis and its changes under fixation of various implants (experimental research). Practical medicine. 2021. Vol. 19, № 3, P. 20-23)
В лечении травм голеностопного сустава важно сократить время восстановления опорно-двигательной функции конечности во избежание развития комплекса нарушений, приводящего к раннему деформирующему артрозу. Осевая нагрузка на кости нижних конечностей является неотъемлемым фактором нормальной физиологии человека, так как именно под влиянием осевой нагрузки постоянно происходят процессы микроразрушения и регенерации костной ткани [1-3].
Исследователи, ранее изучавшие осевую нагрузку на поврежденную нижнюю конечность после фиксации отломков гипсовыми повязками, считали свой метод лечения функциональным, хотя иммобилизация суставов временно исключала функцию движения [4-6]. Они отмечали увеличение скорости консолидации перелома по сравнению с пациентами, которым нагрузка на ногу не проводилась, и это в свою очередь позволило уменьшить сроки иммобилизации [7]. Кроме того, восстановление амплитуды движений в суставе после прекращения иммобилизации происходило быстрее у пациентов, рано начавших нагрузку на ногу, в отличие от больных, которым нагрузка была запрещена [8]. Сама динамическая компрессия между костными отломками является ведущим фактором, стимулирующим консолидацию, в отсутствие которого остальные факторы роста практически перестают оказывать должное влияние на процесс регенерации [9-12]. Для обеспечения ранней осевой нагрузки важно точное восстановление и правильная фиксация элементов сустава.
Уникальность строения голеностопного сустава позволяет переносить высокие нагрузки благодаря системе амортизации [13], которая работает благодаря наличию:
- физиологической подвижности между берцовыми костями и таранной костью;
- лодыжек, как ограничителей боковых смещений таранной кости;
- связочного аппарата, обеспечивающего равномерное распределение нагрузок [14].
Ключевой деталью этой амортизационной системы является межберцовый синдесмоз (МБС). Эластическое соединение берцовых костей в совокупности с мышечной муфтой обеспечивают ограниченную упругую подвижность между ними. В случае дефекта этого механизма и появления избыточного бокового смещения таранной кости на 1 мм, нарушается динамическая конгруэнтность костей в суставе с периодическим уменьшением рабочей площади соприкосновения суставных поверхностей на 43% [15], что значимо повышает изнашиваемость хрящевой ткани и приводит к возникновению остеоартроза. Это еще раз доказывает важность физиологической подвижности между берцовыми костями и максимально точного восстановления ее амплитуд после травмы. Чтобы обеспечить фиксацию берцовых костей и сохранить между ними подвижность, максимально приближенную к физиологической, необходимо знать объемы ее амплитуд в неповрежденном суставе. Изучение данного вопроса началось еще в 1922 г. профессором АБ^еу Р. С. АБИИи^ [16] и продолжается по сей день. Исследования проводились при осевой нагрузке [17-19], в движении [20-22], в сочетании нагрузки и движений [23-25]. К сожалению, результаты этих исследований не дают полной картины .
На сегодняшний день известно множество способов фиксации МБС. Их можно разделить на статические и динамические. Статической фиксации МБС свойственна высокая прочность и простота применения, однако блокирование подвижности между берцовыми костями, особенно в условиях чрезмерного их сближения, приводит к резкому снижению амплитуды движений в голеностопном суставе и зачастую к образованию синостоза берцовых костей. На современном этапе место болтов-стяжек и стягивающих винтов заменила методика фиксации МБС кортикальным винтом со сплошной резьбой 0 3,5 мм (КВСР), проведенным через 3 или 4 кортикальных слоя берцовых костей, согласно рекомендациям АО [26]. Во избежание перелома винта или
его расшатывания до полноценного сращения связок МБС принято проводить разработку движений в голеностопном суставе в умеренном темпе и исключать нагрузку на оперированную ногу на срок 2-2,5 месяца. В дальнейшем для восстановления объема движений в суставе, а также для профилактики развития синостоза между берцовыми костями или перелома винта фиксатор подлежит обязательному удалению. Таким образом, функциональность этого метода крайне неполноценна. Исследование А.Ю. Семенистого [27] показало, что разрешение осевой нагрузки на ногу в раннем послеоперационном периоде зачастую (18%) приводит к перелому позиционного винта уже к шестой неделе после операции. И, хотя автор отмечает отсутствие в его группе больных такого осложнения, как образование вторичного подвывиха стопы, риск его возникновения в случае перелома или расшатывания позиционного винта до сращения связок МБС остается высоким.
Динамическая фиксация, напротив, сохраняет некоторую подвижность между берцовыми костями, что значительно меньше ограничивает амплитуду движений в голеностопном суставе. При этом ее способы обычно характеризуются или низкой прочностью фиксации, или трудоемкостью исполнения, или высокой стоимостью импланта. Из способов динамической фиксации МБС наиболее популярной сейчас становится система Лд^Коре. Система отличается простотой исполнения и достаточной прочностью фиксации. По мнению отдельных авторов, этот способ позволяет больным в ранние сроки приступать к нагрузке в послеоперационном периоде [28]. Эффективность методики пока еще слабо доказана временем и количеством опубликованных наблюдений.
Мы предположили, что при повреждениях МБС фиксация берцовых костей спонгиозным винтом с частичной резьбой без эффекта стягивания допустит некоторую подвижность между ними за счет отсутствия жесткого резьбового сцепления винта с малоберцовой костью, а свойства металла, форма винта и его расположение будут упруго ограничивать амплитуды этой подвижности от чрезмерных отклонений. Это позволит проводить полноценные реабилитационные мероприятия на самых ранних сроках после операции без применения дополнительной внешней иммобилизации. Кроме того, если функциональная подвижность между берцовыми костями при таком способе фиксации не будет иметь значимых ограничений, то необходимость
проведения промежуточной операции по удалению винта потеряет свою актуальность.
Цель исследования — определить оптимальный фиксатор межберцового синдесмоза при его повреждении.
Материал и методы
Для подтверждения нашего предположения, а также для определения оптимального варианта фиксации МБС нами было проведено 10 исследований на 5 кадаверных образцах.
Сначала мы измеряли абсолютную амплитуду подвижности малоберцовой кости относительно большеберцовой в условиях целости связок МБС: амплитуду вертикального смещения малоберцовой кости, передне-заднего ее смещения, сближения-расхождения берцовых костей и амплитуду вращательного движения малоберцовой кости вокруг своей оси. Далее мы пересекали связки МБС и межкостную мембрану до средней трети голени и поочередно фиксировали берцовые кости сначала КВСР, затем спонгиозным винтом с частичной резьбой 0 4,0 мм (СВЧР) и после системой Лд^Коре. Фиксаторы проводили по одному и тому же каналу, сформированному в условиях удерживания малоберцовой кости в правильном положении на 3-4 см проксимальнее уровня щели голеностопного сустава и параллельно ей под углом 20-30° кпереди относительно фронтальной плоскости. Измерения проводили одинаково после установки каждого из фиксаторов. Во время установки КВСР и СВЧР мы оставляли расстояние между берцовыми костями в проекции МБС 2,5 мм, в соответствии с амплитудой физиологического их расхождения*. При затягивании узла нити системы Лд^Яоре до достижения расстояния 2,5 мм между берцовыми костями нами была отмечена чрезмерная свободная смещаемость малоберцовой кости по всем другим направлениям, поэтому мы решили усилить натяжение нити до достижения расстояния 1 мм между берцовыми костями. И тем не менее степень подвижности малоберцовой кости по остальным направлениям оставалась выше физиологической**. В заключительной части эксперимента были рассчитаны средние значения полученных данных (табл. 1).
Результаты
В ходе эксперимента были определены средние величины абсолютной физиологической смещаемо-сти малоберцовой кости по четырем направлениям:
Таблица 1. Амплитуды подвижности малоберцовой кости (N = 10). Table 1. Amplitudes of mobility of a fibular bone (N = 10)
Направления движений малоберцовой кости Физиологическая (МБС не поврежден) Фиксация КВСР Фиксация СВЧР Фиксация TightRope
Ротация 7,4° 1,8° 7,2° 26°
Вертикальный сдвиг 1,2 мм 0 мм 1,2 мм 2 мм
Передне-задний сдвиг 3,8 мм 0,5 мм 2,2 мм 5 мм
Сближение-расхождение 2,8 мм 0 мм 2,5 мм * 1 мм **
Примечание: * — параметр, задаваемый нами в ходе исследований в соответствии с возможностью отклонения малоберцовой кости в условиях целости связок МБС.
** — параметр, задаваемый нами в ходе исследований с целью уменьшить чрезмерную смещаемость малоберцовой кости по остальным направлениям.
Note: * — the parameter set in the research in accordance with the possibility to decline a fibular bone under intact ligaments of tibiofibular syndesmosis.
** — the parameter set in the research in order to reduce the excessive mobility of a fibular bone in other directions.
вертикальный сдвиг малоберцовой кости, передне-заднее ее смещение, отклонение от большеберцо-вой кости в сторону и вращательное ее движение вокруг своей оси. При сравнительном анализе полученных данных эксперимента было определено, что в наибольшей степени амплитудам физиологической подвижности между берцовыми костями соответствуют амплитуды подвижности между ними в условиях фиксации МБС СВЧР без эффекта стягивания берцовых костей. При этом виде фиксации лишь незначительно снижается амплитуда передне-заднего смещения малоберцовой кости при практически полном соответствии со степенью ее подвижности по остальным направлениям. Также было определено, что фиксация берцовых костей КВСР приводит к выраженному снижению подвижности малоберцовой кости по всем направлениям вплоть до ее блокирования, а при установке системы Лд^Коре фиксация берцовых костей хотя и динамична, но амплитуды подвижности малоберцовой кости по разным направлениям не соответствуют физиологическим — при выраженном снижении амплитуды расхождения берцовых костей сохраняется чрезмерная возможность ротационного движения малоберцовой кости, что в свою очередь может приводить к чрезмерной нагрузке на переднюю и заднюю межберцовые связки, препятствуя их правильному сращению.
Кроме того, в ходе каждого исследования мы проводили измерение ширины передней и задней частей блока таранной кости и вычисляли разницу этих параметров. В среднем она составила 2,5 мм, что, в общем, соответствует амплитуде расхождения берцовых костей в норме. Мы предположили, что интраоперационно во время установки винта, для избегания чрезмерного стягивания берцовых костей СВЧР, следует перед последними оборотами винта придавать стопе положение тыльного сгибания, что соответствует расположению в межлоды-жечном пространстве наиболее широкой части блока таранной кости, а сам винт проводить до момента касания его шляпки с препятствием — пластиной или непосредственно малоберцовой костью. Таким образом мы обеспечиваем необходимое ограничение сближения берцовых костей.
В ходе операции следует сначала провести осте-осинтез переломов, который необходимо и возможно выполнить, потом сформировать канал для проведения СВЧР в условиях репозиции и удержания малоберцовой кости в одноименной вырезке боль-шеберцовой кости при выведенной из эквинусно-го положения стопе, затем, проводя винт, перед последними его оборотами придать стопе положение тыльного сгибания и, рентгенологически проконтролировав равномерность щели голеностопного сустава, довести винт до момента касания его шляпки с пластиной или малоберцовой костью.
На основании данных, полученных в ходе эксперимента, в настоящее время нами проводится клиническое исследование, предварительные результаты которого показывают быстрое достижение высоких функциональных результатов при практическом отсутствии механических осложнений.
Выводы
Проведенное нами экспериментальное исследование подтвердило, что спонгиозный винт с частичной резьбой, установленный без эффекта стягивания берцовых костей, допускает подвижность между ними в пределах физиологических амплитуд. Это позволяет проводить больным полноценную раннюю функциональную реабилитацию и исклю-
чает необходимость проведения этапной операции по удалению винта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Radomisli T.E., Moore D.C., Barrach H.J. et al. Weight-bearing alters the expression of collagen types I and II, BMP 2/4 and osteocalcin in the early stages ofdistraction osteogenesis // J. Orthopaedic. Research. - 2001. - Vol.19 (6). - P. 1049-1056.
2. Percival C.J., Richtsmeier J.T. Angiogenesis and Intramembranous Osteogenesis // Dev. Dyn. — 2013. — Vol. 242, Iss. 8. — P. 909-922.
3. Leung K.S., Cheung W.H., Yeung H.Y., et al. Effect of Weightbearing on Bone Formation During Distraction Osteogenesis // Clin. Orthop. — 2004. — Vol. 419. — P. 251-257.
4. Ollerenshaw R. Observations on the treatment of fractures involving the Ankle joint // Br. Med. J. — 1929. — Vol. 1 (3560). — P. 585-588.
5. Gurd F.B. Early Protected Weight-bearing in the Treatment of Fractures of the Foot, Ankle and Leg // Can. Med. Assoc. J. — 1935. — Vol. 33. Iss. 1. — P. 41-48.
6. Costigan P.G. Treatment of true widening of ankle mortise // Can. Med. Assoc. J. — 1953. — Vol. 69 (3). — P. 310-313.
7. Титов С.В. Функциональное лечение свежих закрытых переломов лодыжек и заднего края большеберцовой кости: автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М., 1997. — С. 7-15.
8. Ahl T., Dalen N., Selvik G. Mobilization after operation of ankle fractures Good results of early motion and weight bearing // Acta. Orthop. Scand. — 1988. — Vol. 59. Iss. 3. — P. 302-306.
9. Илизарова-Абаева Э.И. Интеллектуальные труды доктора Илизарова (чрескостный компрессионно-дистракционный остео-синтез) // Российский журнал биомеханики. — 2019. — Т. 23, № 1. — С. 153-159.
10. Liu C., Cabahug-Zuckerman P., Stubbs C. et al. Mechanical Loading Promotes the Expansion of Primitive Osteoprogenitors and Organizes Matrix and Vascular Morphology in Long Bone Defects // J. Bone Mineral. Research. — 2019. — Vol. 34 (5). — P. 896-910.
11. Fröhlich P. The effects of gradual dynamization on fracture healing // Biomechanica Hungarica. — 2010. — Vol. 3. Iss. 1. — P. 81-83.
12. Claes L., Blakytny R., Besse J. et al. Late Dynamization by Reduced Fixation Stiffness Enhances Fracture Healing in a Rat Femoral Osteotomy Model // J. Orthop. Trauma. — 2011. — Vol. 25. Iss. 3. — P. 169-174.
13. Хорошков С.Н. Функциональный консервативный метод лечения переломов лодыжек. — М., 2018. — С. 12.
14. Wang C., Yang J., Wang S., et al. Three-dimensional motions of distal syndesmosis during walking // J. Orthopaedic. Surg. Res. — 2015. — Vol. 10. Iss. 1. — P. 166.
15. Ramsey P.L., Hamilton L.W. Changes in tibiotalar area of contact caused by lateral talar shift // J. Bome Joint. Surg. Am. — 1976. — Vol. 58 (3). — P. 356-357.
16. Ashhurst A.P.C., Bromer R.S. Classification and Mechanism of fractures of the leg bones involving the ankle // Arch. Surg. — 1922. — Vol. 4. Iss. 1. — P. 51-129.
17. Lin C.F., Gross M.L., Weinhold P. Ankle Syndesmosis Injuries: Anatomy, Biomechanics, Mechanism of Injury, and Clinical Guidelines for Diagnosis and Intervention // J. Orthop. Sports Phys. Ther. — 2006. — Vol. 36. Iss. 6. — P. 372-384.
18 Michelson J.D., Checcone M., Kuhn T., Varner K. Intra-articular Load Distribution in the Human Ankle Joint During Motion // Foot Ankle Int. — 2001. — Vol. 22. Iss. 3. — P. 226-233.
19. Weinert CR. Jr., McMaster J.H., Ferguson R.J. Dynamic Function of the Human Fibula // Am. J. Anat. — 1973. — Vol. 138 (2). — P. 145-150.
20. Huber T., Schmoelz W., Bölderl A. Motion of the fibula relative to the tibia and its alterations with syndesmosis screws: A cadaver study // Foot Ankle Surg. — 2012. — Vol. 18. Iss. 3. — P. 203-209.
21. Ahl T., Dalen N., Lundberg A, Selvik G. Mobility of the ankle mortise. A roentgen stereophotogrammetric analysis // Acta. Orthop. Scand. — 1987. — Vol. 58 (4). — P. 401-402.
22. Svensson O.K., Lundberg A., Walheirn G., Selvik G. In vivü fibular motions during various movements of the ankle // Clinical Biomechanics. — 1989. — Vol. 4 (3). — P. 155-160.
23. Beumer A., Valstar E.R., Garling E.H., et al. Kinematics of the distal tibiofibular syndesmosis : radiostereometry in 11 normal ankles // Acta Orthopaedica Scandinavica. — 2001. Vol. 74. Iss. 3. — P. 337-343.
24. Hu W.K., Chen D.W., Li B., et al. Motion of the distal tibiofibular syndesmosis under different loading patterns: A biomechanical study // J. Orthopaedic. Surgery. — 2019. — Vol. 27. Iss. 2. — P. 1-6.
25. Yuen C.P., Lui T.H. Distal Tibiofibular Syndesmosis: Anatomy, Biomechanics, Injury and Management // Open Orthopaedics J. — 2017. — Vol. 11. — P. 670-677.
26. Rüedi T.P., Buckley R.E., Christopher G. Moran A.O. Principles of Fracture Management // Ann. R. Coll. Surg. Engl. — 2009. — Vol. 91 (5). — P. 448-449.
27. Семенистый А.Ю. Оперативное лечение и реабилитация больных с переломами лодыжек: автореф. дис..канд. мед. наук. — М., 2005. — 16 с.
28. Кнеллер Л.О. Динамический метод фиксации повреждений межберцового синдесмоза при переломе лодыжек: автореф. дис. .канд. мед. наук. — М., 2018. — 18 с.
