CC BY
52
УДК 616-74
DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-1-183-186
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ИНТРАМЕДУЛЛЯРНОГО ОСТЕОСИНТЕЗА ДИАФИЗАРНЫХ ПЕРЕЛОМОВ БЕДРЕННОЙ КОСТИ
© П.П. Зуев1*, О.Н. Ямщиков2*
1) Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского Минздрава России 410012, Российская Федерация, г. Саратов, ул. Большая Казачья, 112 E-mail: pasha.zuiev@mail.ru 2) Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина 392000, Российская Федерация, г. Тамбов, ул. Интернациональная, 33 E-mail: cep_a@mail.ru
Оптимизация оперативного лечения диафизарных переломов бедренной кости с учетом инженерно -биологических факторов позволяет создать условия для физиологического остеогенеза, снизить процент неудовлетворительных результатов и сократить первичную инвалидность. Представлен обзор литературных источников за последние 20 лет, выделены основные этапы развития интрамедуллярного остеосинтеза и обозначены последние тенденции. Попытки улучшить результаты лечения с инженерной точки зрения порождают многообразие изделий и способов для скрепления отломков.
Ключевые слова: остеосинтез; бедренная кость; интрамедуллярные стержни
Согласно отчету шведского реестра заболеваемости населения, переломы бедренной кости составляют 0,01 %. От 8 до 45 % переломов костей скелета относятся к переломам диафиза бедренной кости. Следует отметить, что в структуре переломов в 60 % случаях повреждается средняя треть диафиза [1].
В многочисленных работах подчеркивается, что реабилитация пациентов с переломами бедренной кости остается сложной задачей. Изначально данные повреждения относятся к нестабильным по причине значительного мягкотканного массива и весомого рычага, прикладываемого к костным отломкам [2-3].
Известна классификация диафизарных переломов бедренной кости, разработанная R.A. Winquist и S.T. Hansen в 1980 г. Для практикующего хирурга-травматолога она более проста в применении и позволяет провести более тщательное предоперационное планирование [4].
В многочисленных работах подчеркивается, что впервые закрытый интрамедуллярный остеосинтез металлическим гвоздем выполнен G. Kuntcher в 1939 г. Основным преимуществом данного метода можно считать малую травматичность, т. к. штифт в костномозговой канал вводился вдали от места перелома, что позволило не повреждать источники периостального кровоснабжения, играющие важную роль в процессе консолидации перелома [5-6].
Идея блокирования стержня, расположенного в костномозговом канале кости, через один или два внешних кортикальных слоя, принадлежит G. Kuntscher (1968 г.), предложившему концепцию «Detensor», или «interlocking» - предшественницу метода закрытого блокирующего интрамедуллярного остеосинтеза, которая была в дальнейшем усовершенствована рядом ав-
торов и применена в 1972 г. французскими травматологами W. Schellman и К. Klemm в Страсбурге [7].
В свою очередь на низкий процент всех возможных осложнений от 0,9 до 2,3 % при использовании метода интрамедуллярного остеосинтеза в лечении 500 пациентов c диафизарными переломами бедренной кости указывает R.A. Winquist [6].
Столь обнадеживающие первые результаты лечения, создание унифицированного инструментария способствовали скорейшему распространению закрытого блокируемого интрамедуллярного остеосинтеза в большинстве развитых стран [7-8].
Большинство авторов отмечают, что несомненными преимуществами закрытого блокированного интраме-дуллярного остеосинтеза бедренной кости является малая травматичность, относительная простота оперативного вмешательства, первичная стабильность костных отломков. Все перечисленные факторы способствуют консолидации костных отломков, быстрой бытовой и социальной адаптации пациента с возможностью возвращения к трудовой деятельности [8-9].
Согласно данным многочисленных авторов, на сегодняшний день закрытый блокируемый интрамедулляр-ный остеосинтез при диафизарных переломах бедренной кости повсеместно распространен и может по праву считаться классическим методом лечения данной категории повреждений [8; 10-11]. Между тем известно, что, как и любой другой метод лечения, закрытый блокируемый интрамедуллярный остеосинтез не лишен недостатков и сопровождается рядом осложнений [2; 6; 12].
Известно, что методика проведения оперативного вмешательства предполагает обязательное применение дорогостоящего электронно-оптического преобразователя, и это является одним из препятствий для повсеместного распространения в регионах. В свою очередь
использование такого рентгеновского оборудования и часто возникающие сложности при выполнении дис-тального блокирования во много раз увеличивают лучевую нагрузку на пациента и медицинский персонал операционной [12-13]. В литературе прослеживается тенденция к успешному применению альтернативных методик дистального блокирования, основанных на электромагнитных волнах [4; 14].
Весьма перспективной явилась технология внутреннего блокирования стержня. Как показали исследования, расширяющиеся стержни могут быть альтернативой блокируемого интрамедуллярного остеосинтеза и существенно сократить время оперативного вмешательства [15].
Наряду с этим в ряде работ подчеркивается несовершенство данной системы, которая не может обеспечить стабильно-функциональный остеосинтез, что часто приводит к несращению перелома, разрушению стрежня и возникновению деформаций кости с укорочением конечности за счет телескопирования костных отломков [11; 16].
T. Ingrassia et al. разработали новый интрамедул-лярный стержень, имеющий дистальный расширяющийся конец. Такая конструкция позволила не блокировать дистальную часть стержня, при этом обеспечила высокую стабильность при исследованных в работе нагрузках [17].
О разработке инновационного интрамедуллярного штифта в своей монографии сообщает D. Tarnita [18]. Данный стержень изготовлен из специфического материала под названием нитинол, который изменяется в объеме при воздействии температуры. Авторы считают, что фиксатор будет расширяться при имплантации в тело человека, и необходимость в его блокировании отпадает.
B. Liu, обобщая опыт лечения 1704 пациентов с переломами длинных трубчатых костей, из них 572 перелома бедренной, которым выполнялся интрамедулляр-ный остеосинтез самоблокирующимся стержнем собственной конструкции, приходит к выводу, что метод надежен и является альтернативным способом для лечения переломов длинных костей [11].
Распространение компьютерной техники и постоянная эволюция программного обеспечения позволяют решать сложные математические задачи биомеханических взаимодействий. Появляется большое количество работ, выполненных на стыке наук. В последние годы компьютерное моделирование все чаще используется в ходе предоперационного планирования и для биомеханического исследования интрамедуллярного остеосин-теза переломов длинных трубчатых костей [8; 18].
Доклинические испытания должны выявлять наибольшие напряжения, возникающие в испытываемых твердых телах в условиях физиологической нагрузки, которые могут приводить к разрушению костной ткани или перелому металлофиксатора [13].
В результате построения изометрической математической модели системы «кость - фиксатор» и анализа взаимодействий, возникающих в ней при приложении сил, многие авторы отмечают наличие концентраций напряжений на дистальных блокирующих винтах, а также на отверстиях под них в стержне [3; 8].
Метод конечных элементов служит важным пунктом доказательства эффективности предлагаемого изобретателем нового изделия. G. Buciu et al. исследуют новый тип стержня, в конструкции которого не преду-
смотрены блокирующие винты, а заклинивание в костномозговом канале обеспечивается с помощью специальных зубчатых колес [10].
S. Samiezadeh в своей работе для доклинической оценки эффективности интрамедуллярного стержня оригинальной конструкции, выполненного из углеродного волокна, прибегает к компьютерному моделированию и приходит к выводу, что гвозди из композитных материалов обеспечивают лучшую механическую среду для консолидации, особенно при поперечных переломах [19].
При разработке интрамедуллярных стержней исследователи стараются частично или полностью уйти от блокирующих винтов, но при этом важно понимать, что именно винты обеспечивают стабильность перелома при воздействии скручивающих нагрузок. Полностью уходить от блокирующих винтов нельзя - необходимо совместить блокирование винтами и блокирование при помощи формы стержня. Исходя из этих условий, А.П. Барабаш и соавт. (2013) предложили устройства для блокируемого интрамедуллярного ос-теосинтеза (патенты РФ № 115646, № 2526242). Благодаря конструкторским решениям меняется его технология. В отличие от общепризнанных стержней с круглым сечением, занимающих на большом протяжении весь объем костномозгового канала и тем самым нарушающих эндоостальное кровоснабжение, авторами предложена трехгранная форма фиксатора, которая позволяет добиться аналогичной стабильности с минимальными расстройствами в микроциркуляторном русле. Объем оперативного вмешательства сокращается: отпадает необходимость в дополнительных разрезах для введения винтов поперечного блокирования стержня, операции по динамизации конструкции становятся ненужными.
Таким образом, исторически эволюция лечения переломов бедренной кости прошла путь от консервативного до оперативного. В настоящее время приоритет принадлежит блокирующим интрамедуллярным системам. Несмотря на осложнения при остеосинтезе переломов бедренной кости, преимущества его очевидны. В течение недели после закрытых операций пациент возвращается к активной позиции в жизни. Отсутствие дискомфорта, самообслуживание, возможность самостоятельно передвигаться, малозатрат-ность в медицинских учреждениях - далеко не полный перечень достоинств технологии интрамедулляр-ного остеосинтеза.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Weiss R.J., Montgomery S.M., Al Dabbagh Z., Jansson K.A. National data 6409 Swedish fixed femoral shaft fractures: stable disease between 1998 and 2004 // Injury. 2009. V. 40 (3). P. 304-308.
2. Wu C.C. Treatment of Long-Bone Fractures, Malunions, and Nonunions // Chang. Gung. Med. J. 2006. V. 29. № 4. P. 347-357.
3. Zdero R., Bougherara H. Orthopaedic biomechanics: a practical approach to combining mechanical testing and finite element analysis / ed. D. Moratal // Finite Element Analysis. Rijeka: Sciyo, 2010. P. 171195.
4. Ciftdemir M., Tuncel S.A., Ozcan M., Copuroglu C., Erem M. Does electromagnetic-manual guided distal locking influence rotational alignment in antegrade femoral nailing? // Int. Orthop. 2015. V. 39 (3). P. 507-512.
5. Eastwood В. Diaphyseal femur fractures: workup // Medscape Continually Updated Clinical Reference. 2011. URL: http://emedicine.med-scape.com/article/1246429-diagnosis (accessed: 10.01.2011).
6. Winquist R.A., Hansen S.T., Clawson D.K. Closed intramedullary nailing of femoral fracture // J. Bone Joint Surg. Am. 1984. V. 66 (4). P. 529-539.
7. Kempf I., Grosse A., Beck G. Closed locked intramedullary nailing: its application to comminued fractures of the femur // J. Bone Joint Surg. Am. 1985. V. 67. P. 709-720.
8. Jiang-Jun Z., Min Z., Ya-Bo Y., Wei L., Ren-Fa L., Zhi-Yu Z., Rong-Jian C., Wei-Tao Y., Cheng-Fei D. Finite element analysis of a bone healing model: 1-year follow-up after internal fixation surgery for femoral fracture // Pak. J. Med. Sci. 2014. V. 30 (2). P. 343-347.
9. Maher S.A., Meyers K., Borens O., Suk M., Grose A., Wright T.M., Helfet D. Biomechanical evaluation of an expandable nail for the fixation of midshaft fractures // J. Trauma. 2007. V. 63 (1). P. 103-107.
10. Buciu G., Grecu D., Niculescu G., Chiutu L., Stoica M., Popa D. Studies about virtual behavior of tibia fractures and nails during the fixation process // Journal of Industrial Design and Engineering Graphics. 2013. V. 8. № 2. P. 5-10.
11. Liu B., Xiong Y., Deng H., Gu S., Jia F., Li Q., Wang D., Gan X., Liu W. Comparison of our self-designed rotary self-locking intramedullary nail and interlocking intramedullary nail in the treatment of long bone fractures // J. Orthop. Surg. Res. 2014. V. 9. P. 47.
12. Roux A., Bronsard N., Blanchet N., de Peretti F. Can fluoroscopy radiation exposure be measured in minimally invasive trauma surgery? // Orthop. Traumatol. Surg. Res. 2011. V. 97. P. 662-667.
13. Paller D.J., Frenzen S. W., Bartlett C.S., Beardsley C.L., Beynnon B.D. A three-dimensional comparison of intramedullary nail constructs for
osteopenic supracondylar femur fractures // J. Orthop. Trauma. 2013. V. 27 (2). P. 93-99.
14. Zirkle L.G., Shahab F., Shahabuddin Interlocked Intramedullary Nail Without Fluoroscopy // Orthop. Clin. North. Am. 2016. V. 47 (1). P. 57-66.
15. Lepore L., Lepore S., Maffuli N. Intramedullary nailing of the femur with an inflatable self-locking nail: comparison with locked nailing // J. Orthop. Sci. 2003. V. 8. № 6. P. 796-801.
16. Bek D., Demiralp B., Tunay S., Sehirlioglu A., Ate§alp A.S. Removal of a bent inflatable femoral nail: a case report // Acta Orthop. Traumatol. Turc. 2008. V. 42 (3). P. 211-213.
17. Ingrassia T., Mancuso A., Ricotta V. Design of a new tibial intramedullary nail // Proc. of the IMProVe 2011 International Conference on Innovative Methods in Product Design. Venice: Libreria Internazionale Cortina Padova, 2011. P. 678-684.
18. Tarnita D., Tarnita D., Bolcu D. Orthopaedic modular implants based on shape memory alloys / ed. Prof. Reza Fazel // Biomedical Engineering - From Theory to Applications. Rijeka: Sciyo, 2011. P. 431-468.
19. Samiezadeh S., Tavakkoli Avval P., Fawaz Z., Bougherara H. Biome-chanical assessment of composite versus metallic intramedullary nailing system in femoral shaft fractures: A finite element study // Clin. Biomech. (Bristol, Avon). 2014. V. 29 (7). P. 803-810.
Поступила в редакцию 1 февраля 2017 г.
Зуев Павел Павлович, Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского, г. Саратов, Российская Федерация, аспирант, кафедра травматологии и ортопедии, e-mail: pasha.zuiev@mail.ru
Ямщиков Олег Николаевич, Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, г. Тамбов, Российская Федерация, кандидат медицинских наук, доцент, зав. кафедрой госпитальной хирургии с курсом травматологии, e-mail: cep_a@mail.ru
UDC 616-74
DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-1-183-186
MODERN TRENDS IN INTRAMEDULLARY OSTEOSYNTHESIS OF DIAPHYSEAL FEMORAL FRACTURES DEVELOPMENT
© P.P. Zuev1), O.N. Yamshikov2)
1) Saratov State Medical University named after V.I. Razumovsky 112 Bolshaya Kazachya St., Saratov, Russian Federation, 410012 E-mail: pasha.zuiev@mail.ru 2) Tambov State University named after G.R. Derzhavin 33 Internatsionalnaya St., Tambov, Russian Federation, 392000 E-mail: cep_a@mail.ru
Optimized surgical treatment of femoral shaft fractures with respect to engineering biological factors allows create conditions for physiological osteogenesis, reducing the number of cases with poor outcomes and primary disablement. The review of the literature on intramedullary osteosynthesis over the last 20 years is presented, main stages of intramedullary osteosynthesis development and outline modern tendencies are define. The engineering attempts to improve treatment results create a great variety of products and methods of fragment anchoring.
Key words: osteosynthesis; femoral bone; intramedullary rods
REFERENCES
1. Weiss R.J., Montgomery S.M., Al Dabbagh Z., Jansson K.A. National data 6409 Swedish fixed femoral shaft fractures: stable disease between 1998 and 2004. Injury, 2009, vol. 40 (3), pp. 304-308.
2. Wu C.C. Treatment of Long-Bone Fractures, Malunions, and Nonunions. Chang. Gung. Med. J., 2006, vol. 29, no. 4, pp. 347-357.
3. Zdero R., Bougherara H. Orthopaedic biomechanics: a practical approach to combining mechanical testing and finite element analysis. Finite Element Analysis. Rijeka, Sciyo, 2010, pp. 171-195.
4. Ciftdemir M., Tuncel S.A., Ozcan M., Copuroglu C., Erem M. Does electromagnetic-manual guided distal locking influence rotational alignment in antegrade femoral nailing? Int. Orthop., 2015, vol. 39 (3), pp. 507-512.
5. Eastwood V. Diaphyseal femur fractures: workup. Medscape Continually Updated Clinical Reference, 2011. Available at: http://emedicine.medscape.com/article/1246429-diagnosis (accessed 10.01.2011).
6. Winquist R.A., Hansen S.T., Clawson D.K. Closed intramedullary nailing of femoral fracture. J. Bone Joint Surg. Am., 1984, vol. 66 (4), pp. 529-539.
7. Kempf I., Grosse A., Beck G. Closed locked intramedullary nailing: its application to comminued fractures of the femur. J. Bone Joint Surg. Am., 1985, vol. 67, pp. 709-720.
8. Jiang-Jun Z., Min Z., Ya-Bo Y., Wei L., Ren-Fa L., Zhi-Yu Z., Rong-Jian C., Wei-Tao Y., Cheng-Fei D. Finite element analysis of a bone healing model: 1-year follow-up after internal fixation surgery for femoral fracture. Pak. J. Med. Sci., 2014, vol. 30 (2), pp. 343347.
9. Maher S.A., Meyers K., Borens O., Suk M., Grose A., Wright T.M., Helfet D. Biomechanical evaluation of an expandable nail for the fixation of midshaft fractures. J. Trauma, 2007, vol. 63 (1), pp. 103-107.
10. Buciu G., Grecu D., Niculescu G., Chiutu L., Stoica M., Popa D. Studies about virtual behavior of tibia fractures and nails during the fixation process. Journal of Industrial Design and Engineering Graphics, 2013, vol. 8, no. 2, pp. 5-10.
11. Liu B., Xiong Y., Deng H., Gu S., Jia F., Li Q., Wang D., Gan X., Liu W. Comparison of our self-designed rotary self-locking intramedullary nail and interlocking intramedullary nail in the treatment of long bone fractures. J. Orthop. Surg. Res., 2014, vol. 9, p. 47.
12. Roux A., Bronsard N., Blanchet N., de Peretti F. Can fluoroscopy radiation exposure be measured in minimally invasive trauma surgery? Orthop. Traumatol. Surg. Res., 2011, vol. 97, pp. 662-667.
13. Paller D.J., Frenzen S.W., Bartlett C.S., Beardsley C.L., Beynnon B.D. A three-dimensional comparison of intramedullary nail constructs for osteopenic supracondylar femur fractures. J. Orthop. Trauma, 2013, vol. 27 (2), pp. 93-99.
14. Zirkle L.G., Shahab F., Shahabuddin Interlocked Intramedullary Nail Without Fluoroscopy. Orthop. Clin. North. Am., 2016, vol. 47 (1), pp. 57-66.
15. Lepore L., Lepore S., Maffuli N. Intramedullary nailing of the femur with an inflatable self-locking nail: comparison with locked nailing. J. Orthop. Sci., 2003, vol. 8, no. 6, pp. 796-801.
16. Bek D., Demiralp B., Tunay S., Sehirlioglu A., Atesalp A.S. Removal of a bent inflatable femoral nail: a case report. Acta Orthop. Traumatol. Turc., 2008, vol. 42 (3), pp. 211-213.
17. Ingrassia T., Mancuso A., Ricotta V. Design of a new tibial intramedullary nail. Proc. of the IMProVe 2011 International Sonference on Innovative Methods in Product Design. Venice, Libreria Internazionale Cortina Padova, 2011, pp. 678-684.
18. Tarnita D., Tarnita D., Bolcu D. Orthopaedic modular implants based on shape memory alloys. Biomedical Engineering - From Theory to Applications. Rijeka, Sciyo, 2011, pp. 431-468.
19. Samiezadeh S., Tavakkoli Avval P., Fawaz Z., Bougherara H. Biomechanical assessment of composite versus metallic intramedullary nailing system in femoral shaft fractures: A finite element study. Clin. Biomech. (Bristol, Avon), 2014, vol. 29 (7), pp. 803-810.
Received 1 February 2017
Zuev Pavel Pavlovich, Saratov State Medical University named after V.I. Razumovsky, Saratov, Russian Federation, Post-graduate Student, Traumotology and Orthopedy Department, e-mail: pasha.zuiev@mail.ru
Yamshchikov Oleg Nikolaevich, Tambov State University named after G.R. Derzhavin, Tambov, Russian Federation, Candidate of Medicine, Associate Professor, Head of Hospital Surgery with the Course of Traumatology Department, e-mail: cep_a@mail.ru
Информация для цитирования:
Зуев П.П., Ямщиков О.Н. Современные тенденции развития интрамедуллярного остеосинтеза диафизарных переломов бедренной кости // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2017. Т. 22. Вып. 1. С. 183-186. DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-1-183-186
Zuev P.P., Yamshikov O.N. Sovremennye tendentsii razvitiya intramedullyarnogo osteosinteza diafizarnykh perelomov bedrennoy kosti [Modern trends in intramedullary osteosynthesis of diaphyseal femoral fractures development]. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki — Tambov University Reports. Series: Natural and Technical Sciences, 2017, vol. 22, no. 1, pp. 183-186. DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-1-183-186 (In Russian).
