1.3.1.5 Принципы хирургической стабилизации

Существует два принципиально различных механизма фиксации перелома: шинирование и компрессия (сдавление). Различия состоят в механизме стабилизации и в степени достигаемой стабильности.

Шинирование

Фиксация шинированием (рис. 1.11) заключается в соединении костных отломков при помощи (более или менее) жесткого устройства или приспособления. Это устройство уменьшает подвижность в зоне перелома пропорционально своей жесткости. Шинирование можно выполнить разнообразными методами, начиная от внешних шин (например, фиксации гипсовой повязкой), и кончая внутренней фиксацией при помощи пластин и интрамедуллярных гвоздей. Существует также чрескожное шинирование: наружные фиксаторы. Эффект шинирования заключается в уменьшении (но не в устранении) подвижности отломков кости. Таким образом, боль уменьшается и конечность защищена от излишней деформации. Некоторые рекомендуют использовать пластины, выполненные из материалов, жесткость которых идентична жесткости кости. Однако, хотя и подвижность фрагментов обратно пропорциональна жесткости шины, все-таки нет оснований для использования подобной пластины.

Особым типом шинирования является поддерживающее, когда жесткая шина служит для поддерживания формы кости после репозиции сложного перелома или при наличии дефекта. Имплантат восстанавливает сегмент кости, который без шины не может нести нагрузку. Имплантат, в таком случае, должен быть способен взять на себя полную функциональную нагрузку до тех пор, пока кость не сможет сама выполнять эту роль. В таком случае нужно принимать особые меры предосторожности для защиты имплантата от разрушения.

Таблица 1.2 Относительная жесткость кости, пластины и гвоздя.

Жесткость так называемых ригидных имплантатов для внутренней фиксации, выполненных из стали, может быть равна жесткости кости при осевой нагрузке, однако она в 25 раз меньше при сгибании и в 20 раз меньше при скручивании, чем у кости.

Соединение шин

Как было отмечено выше, шина должна быть соединена (сцеплена) со сломанной костью. Эффективность соединения зависит, в значительной мере, от жесткости самых мягких элементов в связке: кость/совокупность мягких тканей/шина. Гипс, как таковой, очень жесток из-за больших размеров. Тем не менее, он обеспечивает весьма ограниченную стабилизацию перелома, в связи с тем, что соединение между гипсом и костью является не жестким вследствие значительного числа мягких тканей. Хотя гипс является эффективным способом консервативного лечения (ВоЫег 1938; Latta et al., 1980; Sarmiento 1984), однако он с трудом обеспечивает разгрузку стабильной внутренней фиксации, т.к. оставляет возможность углового смещения фрагментов и, вдобавок, увеличивает внутреннее напряжение.

В тех случаях, когда перелом, фиксированный стягивающим шурупом и пластиной, подвергается деформации от воздействия сгибающей силы, то шурупы, даже при малой общей деформации, могут сместиться. Гипс, таким образом, не способен предотвратить ни смещения шурупов, ни разрушения пластины в условиях усталости, и в такой ситуации хирургу приходится уменьшать внешнюю нагрузку. Резьба срывается уже при угловом смещении, которое гораздо меньше, чем угол подвижности, допустимый иммобилизацией в гипсе.

Фиксация интрамедуллярным гвоздем без блокирования, с точки зрения противодействия сгибанию, очень хороша; по отношению к аксиальной нагрузке и скручиванию она зависит от трения (в то же время в случае при скручивании трение не только очень мало, но и действие его минимально). Соединение при использовании наружных фиксаторов зависит, в основном, от жесткости стержней. В этом случае область резьбы обеспечивает гораздо меньшую жесткость, чем основание стержня (шурупа, винта), жесткость на изгиб и скручивание изменяется прямо пропорционально основному диаметру тела стержня в четвертой степени. Основной диаметр есть диаметр по наружному слою резьбы или диаметр собственно тела штифта.

Рис. 1.11 Основные приемы внутренней фиксации.

1: шинирование.

А Наружное шинирование гипсовой повязкой основано на тех же основных принципах что и шинирование при экстренной медицинской помощи: шина фиксирует кость. Вследствие своей жесткости она уменьшает (но не устраняет полностью) подвижность фрагментов перелома. Шина при необходимости берет на себя часть или же несет всю нагрузку, в особенности при отсутствии контакта между фрагментами перелома. Связь между гипсовой повязкой и костью является относительно непрочной вследствие интерпозиции мягких тканей.

B Пластина, используемая в качестве шины: теоретически пластину можно использовать для удержания фрагментов перелома на отдалении друг от друга. Пластина тогда несет полную функциональную нагрузку до образования прочного сращения. Соединение между пластиной и костью является очень прочным; фиксация пластиной простых переломов (с точки зрения достижения надежного заживления перелома без нарушений) неустойчива к рассасыванию поверхности перелома (блокирующая шина).

С Гвоздь, используемый в качестве шины: шика под нагрузкой всегда подвергается деформации. Поэтому шина уменьшает, но не устраняет нестабильность (относительная стабильность). Гвоздь относительно прочен и шинирование с использованием интрамедуллярных гвоздей (вновь с точки зрения достижения надежного сращения перелома без нарушений) достаточно устойчив к рассасыванию поверхности перелома (скользящая шина).

Дополнения к шинированию

Как известно, пластина обладает гибкостью, и, вследствие своего эксцентрического положения, недостаточно прочна для того, чтобы нести полную нагрузку функционирующей конечности. Mtiller and"Witzel(1984) и Mast et al.(1988) предложили минимальную внут-ренную фиксацию дополнять наложением временного наружного фиксатора (рис. 1.12а, Ь). Большой рычаг наружного фиксатора обеспечивает эффективную разгрузку внутренних имплантатов до тех пор, пока „кость не схватится" и , таким образом, не будет в состоянии принять на себя прежние функции жесткости и прочности.

Разгрузка кости при помощи имплантируемых шин

Классическими шинами являются гвоздь и наружный фиксатор. Здесь особое внимание придается пластине, используемой в качестве шины. Как мы увидим в дальнейшем, шинирование пластиной снижает воздействие физиологической нагрузки на, например, межфрагментарный стягивающий шуруп. Разгрузка сегмента кости, фиксированного пластиной, является одной из важнейших составных частей функции нейтрализационной и поддерживающей (опорной) пластин. Большинство других имплантатов действуют аналогичным образом и разгружают или защищают сломанную кость от чрезмерных физиологических нагрузок, чтобы обеспечить спокойное заживление перелома во время раннего функционального лечения и предупредить механическое разрушение не полностью сросшегося перелома. В свою очередь, механически восстановленная кость, вследствие своей „структурной целостности", защищает имплантат, например, от его усталостного перелома.

Рис. 1.12 Дополнение к шине

А Многооскольчатый перелом шинирован при помощи пластины из малого доступа с использованием минимального количества шурупов. Операция не имела целью точную репозицию. Фиксация лишь пластиной не является достаточно прочной, поэтому дополнительно применен наружный фиксатор.

B Образовавшаяся костная мозоль обеспечивает надежную опору со стороны противолежащего кортикального слоя. Наружный фиксатор может быть поэтому удален через 6 недель. (К Baumgirtel, личная беседа).

С После того, как костная мозоль способен выполнять опорную функцию, удаляют наружный фиксатор. Таким образом, сводится до минимума время чрезкожной фиксации и внутренняя фиксация начинает выполнять функцию защиты области перелома.

Скользящие и нескользящие шины

Существует два основных принципа шинирования: один позволяет скольжение фрагментов вдоль имплантатов, другой предотвращает его (рис. 1.13). Обычный интрамедулляр-ный гвоздь без блокирования позволяет фрагментам кости скользить вдоль него, поскольку трение между гвоздем и костью чрезвычайно мало. Пластина, как правило, не допускает скольжения, поскольку трение — следствие прикрепления пластины шурупами, чрезвычайно велико (каждый шуруп вызывает компрессию между нижней поверхностью пластины и костью в пределах 3000 N)11.

Интрамедуллярный гвоздь является эффективным способом лечения переломов без дополнительной иммобилизации. Небольшое смещение в области перелома, допускаемое гвоздем без блокирования, может привести к укорочению концов фрагментов вследствие резорбции (рассасывания) их концов. Возможность скольжения вдоль гвоздя обеспечивает (в случае возникновении рассасывания) адаптацию фрагментов перелома и их рестабилизацию.

Остеосинтез пластиной в случае простого перелома без дополнительных мер стабилизации (таких как, например, межфрагментарная компрессия), не может обеспечить достаточной стабильности и, таким образом, предотвратить резорбцию, вызванную микродвижениями между концами фрагментов. Если возникают подобные укорочения, то высокая степень трения между внутренней стороной пластины и поверхностью кости не дает возможности для адаптации. Пластина в таком случае принимает на себя всю нагрузку, приложенную к кости, и подвержена опасности „усталостного разрушения". Таким образом, использование пластины требует создания межфрагментарной компрессии шурупами и/или аксиальной компрессии, вызываемой ей самой, с предварительным сгибанием пластины или без такового так, чтобы часть нагрузки несла кость и, таким образом, была бы улучшена стабилизация. Как правило, для стабилизации перелома кости, подвергающейся нагрузке весом тела, не должна быть использована лишь пластина. В то же время ее использование может служить дополнением другого метода стабилизации (например, стягивающих шурупов). Таким образом, разгружают (защищают) перелом и шинируют его для частичной разгрузки и обеспечения возможности восстановления костного контакта. Если щель перелома под пластиной остается открытой, то кость в области перелома полностью разгружена имплантатом.

Важной целью остеосинтеза пластиной является частичная разгрузка сломанной кости, которая была предварительно фиксирована шурупами. Распределение нагрузок, таким образом, является предпосылкой, а не первично нежелательным эффектом лечения. Этот факт часто недопонимали в последние годы.

Другой факт, который необходимо здесь отметить, касающийся осевой нагрузки — жесткость так называемой „ригидной пластины для внутренней фиксации", выполненной из стали, равна жесткости, например, большеберцовой кости. Тем не менее, жесткость пластины во много раз меньше жесткости кости при сгибании и скручивании. Гвоздь также „мягок" под воздействием скручивающих сил. При скручивании соединение между гвоздем без блокирования и костью, как правило, не жесткое. Блокированные гвозди обеспечивают более прочное соединение при скручивании, поскольку изначально отсутствует подвижность блокирующих болтов или шурупов в отверстиях гвоздя.

Если принять во внимание коэффициент трения (металл-кость), равный 0,4, и если имплантировано по три шурупа в каждый из фрагментов, то поверхность, подвергающаяся нормальной нагрузке в 3000 N на один шуруп, способна противостоять более чем 3600 N тангенциально приложенной силы (на каждой стороне перелома) без возникновения скольжения.

Рис .1.13 Скользящие и нескользящие шины.

А Скользящая шина: интрамедуллярный гвоздь, использованный без блокирования, позволяет фрагментам закрыть щель перелома, в которой возникло рассасывание поверхности.

B Нескользящая шина: при условиях, описанных в пункте а пластика (особенно с круглыми отверстиями) не обеспечивает скольжения. В этом случае технически неправильная фиксация пластины (неверное расположение и функция стягивающих шурупов, плохое расположение шурупов пластины) оставила щель перелома открытой. Относительная подвижность фрагментов (вследствие неполного расшатывания имплантата) привела к возникновению выраженной деформации (см.стр. 16). Возникла замедленная консолидация. Слева — непосредственно после операции; справа — 8 месяцев спустя после операции, (из Perren and Boitzy 1978).

Рис. 1.13

Компрессия

Компрессия является весьма элегантным приемом дня стабилизации перелома, поскольку эффективная стабилизация достигается минимальным количеством имплантируемого материала. Компрессионная фиксация заключается во взаимосдавлении двух поверхностей (кость-к-кости или имплантат-к-кости).

В зависимости от изменения во времени выделяют два различных типа компрессии:

Статическая компрессия, которая НЕ меняется во времени. Приложенная однажды, статическая компрессия остается почти неизменной.

Динамическая компрессия. Функция конечностей, например, приводит к периодической смене нагрузки и разгрузки контактирующих поверхностей. Проволока или пластина, использованные в качестве стяжки, трансформируют функциональное растяжение в компрессию. В результате возникает фиксация, которая позволяет выполнять некоторые движения, вызванные нагрузкой.

Эффект компрессии двояк:

Компрессия приводит к возникновению предварительной нагрузки, то есть поверхности остаются в состоянии плотного контакта в течение того времени, пока приложенная сила сжатия является большей, чем сила, действующая в противоположном направлении (например, растяжение при физиологической нагрузке, которое приводит к изгибу; рис. 1.14а).

Компрессия вызывает трение, то есть сжатые поверхности фрагментов противостоят смещению (скольжению) в течение того времени, пока трение, вызванное компрессией, выше приложенных сдвигающих сил (рис 1.14b, с). Действие локальных сдвигающих сил при поперечном переломе является, как правило, следствием действия кручения, приложенного вдоль длинной оси кости. В то же время наклонные поверхности концов фрагментов (при косых переломах), подвергаются действию сдвигающих сил от нагрузки кости вдоль ее длиной оси, например, при нагрузке весом тела.

Для компрессии используют различные методы. Они отличаются не только по типу имплантата, но и по механизму и эффективности компрессии.

Рис. 1.14 Основные приемы внутренней фиксации.

2: Компрессия.

А Стабилизация компрессирующей преднагрузкой. Преднагрузка эффективна, коща компрессия, стабилизирующая соприкасающиеся поверхности превышает растяжение, вызванное сгибанием

(Реггеп 1971).

B Компрессионная стабилизация при достаточном трении. Сдавление контактирующих поверхностей вызывает трение, которое противодействует возможному смещению. Этот механизм особенно важен при стабилизации контактирующих поверхностей структуры, находящейся скручивающими нагрузками. Смещение не возникает.

С Потеря компрессионной стабилизации при недостаточном трении. Бели созданное трение слишком мало и/или торзионная (срезающая) нагрузка в зоне перелома слишком велика, то поверхности скользят друг вдоль друга: нестабильность.

Рис. 1.14

Межфрагментарная компрессия стягивающими шурупами

Перелом может быть сжат посредством наложения шурупа, введенного перпендикулярно плоскости излома (рис. 1.15). При этом резьба шурупа закреплена в противоположном кортикальном слое кости. Поэтому при затягивании шурупа дальний фрагмент притягивается к ближнему фрагменту, на который давит головка шурупа (рис 1.15Ь). Чрезвычайно важно, чтобы фрагмент со стороны головки шурупа был прижат лишь самой головкой. Это достигается либо использованием шурупа с неполной резьбой, либо посредством расширения отверстия во фрагменте со стороны головки шурупа (скользящее отверстие). Для того, чтобы скользящее отверстие выполняло правильную функцию, необходимо вводить шуруп вдоль оси просверленного отверстия (так как силы, действующие перпендикулярно длинной оси шурупа, могут привести к срезанию резьбы в кости и, следовательно, к потере эффекта стягивания).

Компрессия, вызванная стягивающим шурупом, очень эффективна, так как она (помимо других причин) относительна сильна. Brennwald et al. (1975) и Von Arx (1975) определелили, что сила, приложенная опытным хирургом к шурупу, фиксирующему пластину, равняется 2000-4000 N. Важно отметить, что сила, вызванная стягивающим шурупом действует в пределах поверхности перелома (рис. 1.15d), в противоположность компрессии, вызванной пластиной (см. ниже).

Примечательно, что компрессирующее действие стягивающего шурупа должно быть направлено точно перпендикулярно к поверхности перелома. Как показали Johner с соавт. (1983), если направление компрессии при косой остеотомии отклоняется всего лишь на 20% от перепендикуляра к плоскости перелома, то возникает соскальзывание фрагментов.

Теория „половины угла" (шуруп лучше всего вводить по биссектрисе угла между перпендикуляром к плоскости перелома и перпендикуляру к длинной оси кости), применима лишь в особом случае спирального перелома, при котором поверхности подвергаются перпендикулярной компрессии. В этом случае наклон шурупа может быть выбран соответственно перпендикуляру к видимой плоскости спирального перелома.

Предположение о том, что аксиальная нагрузка действует вдоль длинной оси диафиза кости при переломе со сложным распределением нагрузки, является правильным только для коротких отрезков кости. Поэтому при сложной конфигурации перелома наиболее безопасным является выбор такого наклона стягивающего шурупа, при котором он располагался бы перпендикулярно к „усредненной" плоскости излома.

Другим важным аспектом фиксации стягивающим шурупом является относительная ограниченность зоны его действия: напряжение, вызванное в области перелома, быстро уменьшается по мере удаления от оси введения шурупа. Таким образом, имплантация одного единственного стягивающего шурупа не может обеспечить хорошей стабилизации по отношению к силам скручивания, действующим на поверхности перелома.

Рис. 1.15 Принципы техники использования стягивающих шурупов.

А Для определения наилучшей точки введения и наклона шурупов используют зажим, выполняющий функцию шурупов при временной фиксации перелома. Зажим также используют для предупреждения смещения.

B Стягивающий шуруп заменяет зажим; его локализация и положение (наклон) способствуют наилучшей стабилизации.

С Стягивающий шуруп лучше всего располагать под прямыми углами к плоскости перелома.

Использование „правила биссектрисы" правильно лишь для фиксации остеотомии с углом наклона менее 40º, по данным Johner et al. (1982) . Бели наклон остеотомии составляет, например, 60º, то в области остеотомии возникнет смещение вследствие недостаточного наклона стягивающего шурупа.

D Фотоэластический анализ показывает, что зона действия компрессии относительно мала. Этим объясняется тот факт, что один единственный стягивающий шуруп не может противодействовать ротации.

Фиксация стягивающим шурупом обеспечивает неподвижную фиксацию („абсолютная стабильность"), однако часто приложенная сила является гораздо большей, то есть приложенная функциональная нагрузка может привести к смещению. Единичный эпизод перегрузки стягивающего шурупа приводит к необратимой потере компрессии. Поэтому фиксацию стягивающим шурупом часто защищают посредством пластины с так называемой нейтрализационной (лучше: „защитной") функцией. Комбинация стягивающего шурупа и защитной пластины была изучена Barraud (1982) и Eisner et al. (1985). Dielil (1976) анализировал стабильность и силу различных типов внутренней фиксации бедра и большеберцовой кости при ранней реабилитации.

к оглавлению                       читать далее