CC BY
11
■ Орипнальы досл1дження
Originаl Researches
УДК 616.718.4-001.5-053.2-089
ЛЕВИЦЬКИЙ А.Ф., ЧЕРНЯК 1.С., ГАМАЛ1Й О.С. Нацюнальний медичний ун/верситет ¡м. О.О. Богомольца Нацюнальна дитяча спец/ал/зована л/карня «ОХМАТДИТ», м. Ки!в
визначення оптимального методу оперативного лкування д1аф1зарних перелом1в стегновот юстки у д1тей на п1дстав1 кл1н1чних та бюмехаычних спостережень
Резюме. В основу досл/дження покладений анал/з кл/'н/'чних та б/омехан/чних спостережень за переломами д/аф/за стегново! юстки в дггей, оперативне лкування яких проводилося за допомогою апарат/в зовн/шньо! фксацИ пластин /з кутовою стабльнютю, /нтрамедулярних блокуючих стрижн/в, звичайних пластин, стрижн/в Ендера. На п/дстав/ отриманихданих визначен/ показання до застосування кожно! з опера-тивних методик.
Ключов! слова: д/ти, оперативне л/кування перелом/в стегново! к/стки, напружен/ к/нцев/ елементи.
Вступ
Лiкування дiафiзарних переломiв стегново! юстки в дггей у бшьшосп випадюв вдаеться проводити консер-вативним шляхом (пластирне або скелетне витягнення з наступною гшсовою iммобiлiзацiею). Трапляються клiнiчнi випадки, коли обмежитися лише консерва-тивним лiкуванням не вдаеться: вщкрип переломи та переломи зi значним ураженням м'яких тканин; шоко-вий стан дитини, що обтяжуеться переломом стегново! юстки; багатоуламковi переломи; поперечш, косi та гвинтоподiбнi переломи, що не вдаеться вщрепонувати та лжувати консервативно.
Мета досл1дження
Проанатзувати вплив внутрiшнього напруження в мющ перелому на процес репаративного остеогене-зу. Методом напружених кiнцевих елеменлв (МНКЕ) провести бiомеханiчний обрахунок внутршнього напруження, що виникае в мющ перелому за умови остео-синтезу рiзними видами фiксаторiв (стрижш Ендера,
iнтрамедулярнi блокованi стрижнi (Б1ОС), стрижневi апарати зовнiшньо! фiксацi! (АЗФ), звичайш пласти-ни та пластини з кутовою стабiльнiстю). На пiдставi клiнiчних та бiомеханiчних даних необидно встанови-ти, який iз методiв оперативного втручання е найбiльш оптимальним. Встановити показання до застосування рiзних видiв фiксацi! уламкiв.
Матер1али та методи досл1дження
У вiддiленнi ортопеди та травматологи НДСЛ «ОХМАТДИТ» з 2005 по 2010 рж iз приводу дiафiзарних переломiв стегново! юстки було прооперовано 76 дггей (табл. 1).
Розподш за вжом та видом остеосинтезу поданий у табл. 2.
Розподш за статевою ознакою: хлопчики — 47 пащенлв (62 %), дiвчатка — 29 (38 %).
Пщ час дослщження фiксувався загальний час операци, проводилося визначення рГвня гемоглобшу перед операцiею та тсля не!, аналiзувалися ускладнення в
Таблиця 1
Вид остеосинтезу Кiлькiсть дiтей
Стрижн Ендера 35
Стрижневi АЗФ 19
1нтрамедулярн блоковая стрижнi 10
LCP-пластини 8
Звичайнi пластини 4
Таблиця 2
Вш Кiлькiсть пацieнтiв, п (%)
Вiд 6 до 10 роюв 32 (42) Стрижн Ендера — 20 (26) Стрижневi АЗФ — 12 (16)
Вiд 10 до 18 роюв 44 (58) Стрижн Ендера — 15 (20) Стрижневi АЗФ — 7 (9) 1нтрамедулярн блоковая стрижнi — 10 (13) Пластини з кутовою стабтьнютю — 8 (11) Звичайн пластини — 4(5)
пiсляоперацiйному перiодi, оцiнювався функцiональний стан сумжних суглобiв. Через 1 мюяць пiсля операци ви-конувалися контрольн рентгенограми оперованого стег-на, на пiдставi яких вирiшувалося питання про початок дозованого навантаження на кшщвку.
Середня тривалiсть оперативного втручання при МОС стрижнями Ендера становила 65 хв; АЗФ — 45 хвилин; Б1ОС — 100 хв; пластинами з кутовою стабiльнiстю — 115 хв; звичайними пластинами — 130 хвилин.
Зниження рiвня гемоглобiну (менше 110 г/л) вщзначалося в 15 випадках (20 %), переважно в пащенпв, у яких остеосинтез вщбувався за допомогою звичайних пластин — 4 пащенти (5,3 %) та пластин iз кутовою стабiльнiстю, що iмплантувалися традицшним способом, — 4 випадки (5,3 %); пащенти з багатоулам-ковими переломами та шоковими станами, остеосинтез у яких виконувався за допомогою стрижневих АЗФ, — 7 пащенпв (9,4 %).
Серед ускладнень у шсляоперацшному перiодi вiдзначалися запалення пюляоперацшно! рани (1,3 %) при металоостеосиш^ за допомогою звичайно! пла-стини та запалення м'яких тканин навколо стрижшв (при МОС за допомогою АЗФ) — 4 випадки (5,3 %). Запалення вдавалося лiкувати консервативно, у жод-ному випадку необхщносп у передчасному видаленнi фiксатора не було.
При оперативному лжуванш дiафiзарних переломiв стегново! кiстки вдавалося уникнути допом1жно! гшсово! iммобiлiзацii кiнцiвки. У ранньому шсляоперацшному перiодi пацiентам дозволялося виконувати iзометричнi вправи для м'язiв гомiлки та стегна, пасивнi рухи в колiнному суглобi. За весь час спостережень обмежень руив у сум1жних суглобах не спостерiгалось у 100 % пащенпв.
При проведенш контрольних рентгенограм (через 1 мю. пiсля оперативного втручання) вщзначалося сповшьнення консолiдацii перелому в 7 пащенпв (9 %), iз яких МОС за допомогою пластин проведено в 4 пащенпв (5,2 %), Б1ОС — у 2 пащенпв (2,6 %) та пластин iз кутовою стабшьнютю — в 1 пащента (1,2 %). Початок дозованого навантаження вщстрочувався на 3 тижш. Продовжувалося реабiлiтацiйно-вiдновне лiкування. У випадках задовшьно! консолщаци уламкiв дитина розпочинала дозоване навантаження хворо! кiнцiвки — до 25—30 % вщ маси тша, пересування за до-помогою милиць.
Додатково був проведений аналiз теоретичних аспекпв сучасного остеосинтезу; виконане бюмеха-шчне моделювання умов внутрiшнього напруження (ВН) методом напружених кiнцевих елементiв, що виникае в мющ перелому при остеосит^ за допомогою стрижшв Ендера, штрамедулярних блокованих стрижнiв, звичайних пластин та з кутовою стабшьшстю, стрижневих АЗФ.
За даними бшьшосп лггературних джерел, для вдалого остеосинтезу та запуску каскадних реакцш репаративного остеогенезу необхщне виконання декшькох умов: анатомiчне зiставлення та фжсащя
вiдламкiв, максимальне збереження кровопоста-чання тканин, ранне функщональне навантаження, вщтворення умов ВН у регенерат^ близьких до фiзiологiчних.
1. Бiологiчне значення ВН у процеа репаративного остеогенезу:
Ксткова тканина шд дiею навантаження здатна сприймати, поглинати та перетворювати мехашчш навантаження в каскад бюмехашчних реакцiй, а саме: збшьшення продукци простагландинiв, збшь-шення експреси циклооксигенази-2, збiльшення концентраций цАМФ, кюткових бiлкiв та внутрш-ньоклiтинного Са2+, збiльшення експресп кютково-специфiчних гешв.
Кiстка як композитний матерiал при навантаженш демонструе п'езоелектричний ефект. Електричш потенцiали, що виникають у результата цього, мають першочергове значення в процесах моделювання та ре-моделювання кютки в мiсцi перелому.
Внутршне напруження викликае посилення гемопоетично! функци кiсткового мозку, сприяе збшь-шенню кiлькостi недиференцiйованих остеогенних клiтин та сприяе !х диференцiюванню.
2. Проведений бюмехатчний розрахунок та його ре-зультати.
Для побудови бюмехашчно! моделi були враховаш такi параметри:
— вж дитини — 10 роюв;
— середня вага дитини — 31 кг;
— довжина стегново! кютки — 35 см;
— розрахункове навантаження на кшщвку — 30 % вщ маси тша дитини;
— тканина в мющ перелому — хрящ.
Останш два параметри вщповщають клшко-морфолопчним умовам, що виникають через 1 мю. пiсля оперативного втручання (ознаки консолщаци мiж вщламками та початок навантаження на кшщвку).
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 4
На рис. 1 показаний розподш внутршнього напру-ження в iнтактнiй стегновш кiстцi. За спектром б1дим позначен дiлянки з найменшою концентрацiею на-пруження — близько 0,2 МПа, чорним — iз найбiльшою концентращею — до 1,7 МПа.
Спектральний розпод1л внутрiшнього напруження при виконанш остеосинтезу за допомогою пластини з кутовою стабiльнiстю поданий на рис. 2.
Основне напруження бере на себе пластина. Вщ-творюються умови, близью до фiзiологiчних. У результата того, що пластина щшьно не прилягае до кютки, вщсутш дiлянки збiльшеноi' концентрацii' внутрiшнього напруження в мющ перелому та оточу-ючих тканин, що вiдповiдають за процеси репаратив-ного остеогенезу.
Спектральний розподiл внутршнього напруження при виконанш остеосинтезу за допомогою звичайно! широко! пластини наведений на рис. 3.
Як i в попередньому випадку, основне внутршне напруження концентруеться на пластин та в мiсцях проходу гвинтав через кортикальнi шари. У результата того, що пластина щшьно прилягае до кютки, виникае значна концентращя внутршнього напруження в мющ и при-лягання до кютки та м'яких тканин, у тому чи^ i в мiсцi перелому, що, у свою чергу, негативно впливае на про-цеси репаративного остеогенезу.
Внутршне напруження при МОС за допомогою стрижшв Ендера наведено на рис. 4.
Значна частина внутршнього напруження концентруеться на елементах металево! конструкци. Вщ-
Рисунок3
творюються умови, близью до фГзюлопчних. Створю-ються оптимальш умови для процеив репаративного остеогенезу.
Внутрiшне напруження при МОС за допомогою бло-куючого iнтрумедулярного стрижня наведено на рис. 5.
Значна частина внутршнього напруження кон-центруеться на елементах металево! конструкцГ!. Вгд-творюються умови, близью до фГзюлопчних. Створю-ються оптимальш умови для процесiв репаративного остеогенезу.
Внутршне напруження при МОС за допомогою стрижневих АЗФ наведено на рис. 6.
Як г у двох попередшх дослщженнях, значна частина внутршнього напруження концентруеться на елементах металево! конструкцГ!. У зош перелому внутршне
Рисунок 5
напруження ютотно нижче, нгж у фГзГологГчних умовах, що, у свою чергу, уповшьнюе процеси репаративного остеогенезу.
Результати досл1дження та Тх обговорення
Методи оперативного лГкування з малоГнвазивною ГмплантацГею (стрижнГ Ендера, Б1ОС, стрижневГ АЗФ та пластини з кутовою стабГльнГстю) мають беззаперечну перевагу над методами оперативного втручання зГ знач-ною травматизацГю м'яких тканин (МОС за допомогою звичайних пластин та пластин Гз кутовою стабГльнГстю зГ скелетуванням м'яких тканин та вгдкритою репозицГею уламкГв).
З огляду на клГнГко-бГомеханГчнГ аспекти основними показаннями до застосування:
— стрижшв Ендера е: поперечш та косГ дГафГзарнГ переломи стегново! кгстки, що не вдаеться лГкувати консервативно, вГк дитини до 12 роюв та вага менша за 50 кг;
— Б1ОС: вГк дитини понад 12 роюв (за умови достат-нього дГаметра Гнтрамедулярного каналу для стрижня);
— ЬСР-пластин: поперечнГ, косГ, уламковГ переломи, що не вдаеться лГкувати консервативно, вГк дитини понад 10 роюв та вага бшьша нгж 50 кг, тонкий штрамедулярний канал;
— стрижневГ АЗФ: вщкрш! та переломи зГ значним ураженням м'яких тканин стегна; багатоуламковГ переломи стегна; шоковий стан дитини, що обтяжуеться переломом стегново! юстки;
— МОС за допомогою звичайних пластин: закрит переломи стегново! юстки, що не вдаеться лГкувати консервативно та за вгдсутностГ умов (вщсутшсть ГмплантГв, можливостГ штраоперацшного рентгено-контролю, неволодГння хгрургом технГкою ГмплантацГ!) для лГкування сучасними малоГнвазивними методиками (стрижнГ Ендера, Б1ОС, АЗФ, ЬСР-пластини).
Рисунок 6
Список л1тератури
1. Зенкевич О.К. Метод конечных элементов в технике. - М.: Мир, 1978. - 519 с.
2. Roelofsen J., Klein-Nulend J., Burger E.H. Mechanical stimulation by intermittent hydrostatic compression promotes bone-specific gene expression in vitro // J. Bio-mech. - 1995. - 28(12). - P. 1493-503.
3. Кнетс И. В., Пфафрод Г. О., Саулгозис Ю.Ж. Деформирование и разрушение твердых биологических тканей. — Рига: Зинатне, 1980. — 320 с.
4. Salter D.M, Robb J.E., Wright M.O. Electrophysiobgical responses of human bone cells to mechanicalstimulation:evidence for specific integrin Junction in mechanotransduction // J. Bone Miner-. Res. - 1997. - 12(7). - P. 1166-41.
5. Бранков Г. Основы биомеханики. — М.: Мир, 1981. — 254с.
6. Авер 'янова Л.О. Особливостi взаемоди ф1зичних nолiв з шстковою тканиною людини // Радиотехника. — 2001. - Вып. 118. - С. 126-129.
7. Корж А.А., Белоус В.А., Панков Е.Я. Репаративная регенерация кости. — М.: Медицина, 1972. — 231 с.
8. Проблемы прочности в биомеханике: Учеб. пособие для технич. и биол. спец. вузов /Под ред. И.Ф.Образцова. — М.: Высшая шк., 1988. — 311 с.
9. Янсон Х.А.. Биомеханика нижней конечности человека. — Рига: Зинатне, 1975. — 324 с.
10. Tonnis D. Congenital Dysplasia and Dislocation of the Hip in Children andAdult. — Berlin: Springer-Verlag, 1984. — 461 p.
11. Авдеев Ю.А., Регирер С.А. Электромеханические свойства костной ткани // Современные проблемы биомеханики. — 1985. — Вып. 2. — С. 103-131.
12. Попсуйшапка А.К. Функциональное лечение диафизарных переломов конечностей (клиническое и экспериментальное обоснование): Дис.... д-ра мед. наук.
Отримано 01.08.11 □
Левищ<ийА.Ф., ЧернякИ.С., ГамалийA.C. Национальный мелицинакий университет им. A.A. Богомольца Национальнаялетская специализированная больница «ОХМАТДЕГ», г. Киев
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО МЕТОДА ОПЕРАТИВНОГО ЛЕЧЕНИЯ ДИАФИЗАРНЫХ ПЕРЕЛОМОВ
БЕДРЕННОЙ КОСТИ У ДЕТЕЙ НА ОСНОВАНИИ КЛИНИЧЕСКИХ И БИОМЕХАНИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
Резюме. В основу исследования положен анализ клинических и биомеханических наблюдений за переломами диафиза бедренной кости у детей, оперативное лечение которых производилось при помощи аппаратов внешней фиксации, пластин с угловой стабильностью, интрамедуллярных блокирующих стержней, обыкновенных пластин, стержней Эндера. На основании полученных данных определены показания к использованию каждой из оперативных методик.
Ключевые слова: дети, оперативное лечение переломов бедренной кости, напряженные конечные элементы.
Levitsky A.F., Cherniak I.S., Gamaliy O.S. National Medical Universtty named after O.O. Bogomolets, Kyiv National Children Specialized Hospital «Mother and Child Welfare», Kyiv, Ukraine
DETERMINING THE OPTIMAL METHOD OF SURGICAL
TREATMENT OF DIAPHYSEAL FRACTURES OF THE FEMUR IN CHILDREN BASED ON CLINICAL AND BIOMECHANICAL OBSERVATIONS
Summary. The research is based on an analysis of clinical and biomechanical observations of diaphyseal fractures of the femoral bone in children, surgical treatment was carried out with external fixation devices, plates with angular stability, intramedullary locking rods, ordinary plates, Ender rods. Based on these data the indications for the use of certain operational techniques were defined.
Key words: children, surgical treatment of femoral fractures, tense finite elements.
