Содержание к диссертации
Список использованных сокращений 3
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 16
1.1. Рост, развитие и возрастные особенности бедренной
1.2. 1.3. 1.4. 1.5.
ГЛАВА 2. ГЛАВА 3. 3.1.
3.2.
3.3.
кости 16
Морфология бедренной кости 23
Васкуляризация бедренной кости 31
Биомеханические свойства бедренной кости 49
Методы визуализации структуры и васкуляризации
бедренной кости 63
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 71
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 83
Внешнее строение бедренной кости: размеры и
форма 83
Структура костного вещества бедренной
кости 108
Количество, размеры, форма, топография питательных отверстий, направление питательного
3.4. 4.
канала 117
ГЛАВА
Биомеханические свойства бедренной кости 126
ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ... 132
ВЫВОДЫ 150
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 152
Список использованных сокращений
Введение к работе
Актуальность исследования
Со времен зарождения травматологии и ортопедии, как научной дисциплины, лечение переломов костей конечностей остается актуальной проблемой. Вопросы лечения острой травмы костей конечностей постоянно присутствуют в программах крупных международных научных форумов и конференций последнего времени (Попов А.Ю., 2006).
Несмотря на широкое внедрение высокотехнологичных методов остеосинтеза, частота неудовлетворительных результатов лечения больных с переломами бедренной кости и осложнений, связанных с нарушением процессов консолидации, остается достаточно высокой, варьируя от 10 до 53% (Илизаров Г.А. и соавт., 1990; Юмашев Г.С., 1994; Минеев К.П., 1993; Корнилов Н.В. и соавт., 1996; Фадеев Д.И. и соавт., 1997; Корнилов Н.В., 1999; Швед СИ., Карасев А.Г., 2002; Слободской А.Б. и соавт., 2004; Котельников Г.П., 2006; и др.). Причиной такой тенденции является несоблюдение общеизвестных принципов диагностики и лечения переломов костей — правильная репозиция отломков, надежная фиксация, соблюдение сроков иммобилизации отломков, максимальное сохранение функции конечности, а также нарушение правил применения различных методов остеосинтеза и несовершенство некоторых металлоконструкций (Ковтун В.В. и соавт., 1998; Котельников Г.П., 2000; Федосеев М.М., 2000; Яковец В.В., 2003).
Многие традиционные общепринятые методы лечения часто оказываются малоэффективными (Юмашев Г.С, 1994; Илизаров Г.А., Швед СИ. и соавт., 1990; и др.). Возникает необходимость в их усовершенствовании и разработке новых морфофункционально обоснованных методов и средств диагностики и лечения. Наибольшую опасность представляют переломы проксимального отдела бедренной кости, так как длительное вынужденное положение больных в постели увеличивает вероятность развития угрожающих жизни гипостатических осложнений (Анисимова Л.О., Кормильченко В.В., Медведев А.П., 1997; Фадеев Д.И., 1997; Азизов М.Ж. и соавт., 2000; и др.). В связи с этим, одной из наиболее актуальных проблем в травматологии является повышение эффективности лечения повреждений проксимального отдела бедренной кости у пациентов пожилого и старческого возрастов (Bergmann G. et al., 1997).
Известно, что одной из причин нарушения процессов консолидации является нарушение кровоснабжения, вызванного хирургическим вмешательством, степень которого не всегда представляется возможным предусмотреть при восстановлении анатомической целостности кости. Это связано с недостаточной информацией о топографии и зонах концентрации артерий, питающих бедренную кость. В отношении места вхождения «главной диафизарной артерии» (Привес М.Г., 1938) и других питающих ее артерий до сих пор существуют разногласия. Также по-разному номинируют и классифицируют эти артерии. «Международная анатомическая терминология» (Москва, 2003) не включает термины, обозначающие диафизарные и эпифизарные сосуды (Николенко В.Н., Фомичева О.А., 2007). Между тем, сведения о топографии зон концентрации питательных отверстий, их форме и размерах, направлении питательного канала необходимы для создания целостного представления о степени и локальных особенностях васкуляризации различных зон бедренной кости.
В последние годы переломы шейки бедренной кости связывают с ее структурными особенностями: морфогеометрическими параметрами проксимального отдела — длиной и шириной шейки, шеечно-диафизарным углом и длиной кости. Рост внимания к этой проблеме вызван и тем, что количество переломов среди людей различных континентов и этнических групп неодинаково. Так, например, отмеченные среди лиц одной расы различия в частоте переломов при одинаковых значениях минеральной плотности костной ткани, возможно, связаны с особенностями геометрии проксимального отдела бедренной кости (Гайко Г.В., 2000; Родионова С.С, 2001). Между тем в настоящее время не имеется сведений о морфогеометрических характеристиках бедренной кости в аспекте ее индивидуально-типологической изменчивости у взрослых людей.
Проксимальная часть бедренной кости является связующим звеном свободного скелета с поясом нижних конечностей и подвержена значительной биомеханической нагрузке. Одной из разрабатываемых проблем травматологии и ортопедии является индивидуализация подходов к предоперационной подготовке и лечению переломов шейки бедренной кости (Куценок Я.Б., Коваль Д.Е., 1975; Родионова С.С. и соавт., 2001; Меньшикова В.В., 2002). Проблема лечения больных с переломами проксимального отдела бедренной кости не может считаться окончательно решённой. По данным разных авторов, переломы проксимального конца бедренной кости составляют от 9 до 45% в структуре всех переломов скелета лиц старших возрастных групп (Городниченко А.И. и соавт., 1998; Загородний Н.В., 2006; Котельников Г.П. и соавт., 2006; Geiger F. et al., 2006). При их возникновении не требуется приложения значительной травмирующей силы. Это связано с тем, что следствием инволютивных, старческих изменений организма в этом возрасте является снижение адаптивных реакций при травме, ухудшение регенерации тканей, в том числе и костной, обострение имеющейся соматической патологии и развитие гиподинамических осложнений при длительном обездвиживании. Все аспекты этой проблемы — выбор консервативного или оперативного подхода к ведению больных, тактика вмешательства — открытая или закрытая репозиция отломков, предпочтительность погружного или аппаратного остеосинтеза — активно дискутируются в отечественной и зарубежной литературе. Несмотря на многообразие предложенных конструкций, не определены достаточно четкие показания для применения того или иного метода остеосинтеза и выбора фиксатора, а исследования по определению прочности металлоостеосинтеза в условиях статических нагрузок зачастую носят констатирующий характер.
В процессе лечения пациентов с переломами проксимального отдела бедренной кости далеко не последнюю роль играет ранняя активизация, позволяющая снизить риск развития осложнений. Вместе с тем, при вертельных переломах бедра в значительной степени выражены болевой синдром и нестабильность отломков, что осложняет активизацию (Бейдик О.В., и соавт., 2002). В связи с развитием посттравматической гиподинамии, мышечной гипотрофии, контрактур суставов, а также общесоматических осложнений, при лечении переломов проксимального отдела бедренной кости наиболее целесообразным является оперативный метод, так как он позволяет добиться точной репозиции и надежной фиксации отломков, улучшает качество жизни больных, резко сокращает время пребывания их в стационаре за счет ранней активизации (БарабашА.П. и соавт., 1985; Ершова О.Б., 2000; Сакалов Д.А., 2003;
Загородний Н.В., 2006). Кроме того, проксимальный отдел бедренной кости наиболее подвержен развитию опухолей. Методам оперативного лечения данной группы больных, включая протезирование сустава, посвящено большое количество исследований. Однако, несмотря на это, отмечается большой удельный вес послеоперационных осложнений — несросшиеся переломы, ложные суставы, аваскулярныи некроз головки бедренной кости и др. (Меньшикова В.В., 2002).
Питательные отверстия с древних времен привлекали к себе внимание ученых, и именно с их обнаружением на мацерированных костях в 1835 году связано начало изучения кровеносных сосудов скелета. М.Г. Привес указывает, что проведенные исследования, позволили составить лишь определенное представление о топографии, величине, количестве питательных отверстий и каналов некоторых костей.
В 1983 году И.И. Новиковым была дана количественная характеристика и составлена топографическая схема локализации питательных отверстий для артерий и вен проксимального, дистального эпифизов и диафиза бедренной кости и установлено, что на эпифизах одному питательному отверстию соответствует только одна артерия или вена. Остается не изученным вопрос о взаимосвязи особенностей топографии зон концентрации питательных отверстий эпифизов и диафиза, уровня и направления питательного канала диафизарной артерии и индивидуально-типологической изменчивости бедренной кости. Изучение этого вопроса важно с практической точки зрения, так как клинические наблюдения свидетельствуют о том, что репаративные свойства бедренной кости зависят не только от особенностей кровоснабжения, но и от особенностей ее строения (Панков И.О., 2008; Городниченко А.И. и соавт., 2006; Барабаш А.П., Кауц О.А., Барабаш Ю.А., Русанов А.Г., 2010; и др.).
В отношении места вхождения «главной диафизарной артерии» (Привес М.Г., 1938) и других питающих бедренную кость артерий до сих пор существуют разногласия. Также по-разному номинируют и классифицируют эти артерии. «Международная анатомическая терминология» (Москва, 2003) не включает термины, обозначающие диафизарные и эпифизарные сосуды (Николенко В.Н., Фомичева О.А., 2007). Между тем, сведения о топографии зон концентрации питательных отверстий, их форме и размерах, направлении питательного канала необходимы для создания целостного представления о степени и локальных особенностях васкуляризации различных зон бедренной кости.
В своей книге «Учение о хирургических операциях» Эмиль Теодор
Кохер писал: «Мы, хирурги, в настоящее время нуждаемся в несравненно более точных сведениях о ходе сосудов, артерий, вен и нервов, чем это имеется в большинстве руководств по анатомии...» (Шевкуненко В.Н.,
Гесселевич A.M., 1935). Спустя столетие его слова не утратили актуальности: типовая анатомия остается неотъемлемой частью планирования оперативных вмешательств, разработки новых оперативно-технических приемов и средств, еще четче обозначилась потребность в знаниях не столько средней «общей» анатомической нормы, суженного или расширенного ее диапазона, сколько всего спектра индивидуальной анатомической изменчивости (Беков Д.Б., 1991; Фомичева О.А., 2007; и др.). В практической медицине необходимы знания не только нормальной анатомии тела человека, но и понимание пространственных взаимоотношений костных и мягкотканных элементов при травматических повреждениях. Этому способствуют методы визуализации медицинских изображений.
Одной из главных целей современного здравоохранения является улучшение качества медицинской помощи, оказываемой населению. Данные о современном состоянии здоровья населения Российской Федерации ставят перед исследователями ряд новых задач. Одной из наиболее актуальных задач является проблема лечения и профилактики травматологических и операционных осложнений.
Смертность от травматизма находятся на первом месте среди трудоспособного населения в возрасте от 20 до 55 лет и на третьем месте в структуре общей смертности населения Российской Федерации. Поэтому разработка высокотехнологичных методов хирургического лечения, с использованием методов компьютерного моделирования травматологических и операционных процессов, является на современном этапе развития здравоохранения приоритетным направлением.
Одним из перспективных направлений в медицине является создание программ-тренажёров для обучения врачей различным манипуляциям и процедурам. Медицина без пациентов позволяет повысить уровень квалификации врачей, в частности травматологов-ортопедов. Основой создания таких программных продуктов является разработка программно-информационного комплекса на основе баз данных по морфометрическим характеристикам частей скелета, в том числе и бедренной кости (Аврунин А.С., ДемешО.В., Касумова М.К., 1996; Мюллер М.Е., 1996; Бейдик О.В. и соавт., 2002; Bathe К.- J., 2006; и др.).
В этом плане особую практическую значимость имеют данные и о биомеханических свойствах костной ткани различных уровней бедренной кости (НяшинЮ.И., Подгаец P.M., Тютюнщикова В.Д., 2008; и др.). Известно, что механические свойства костной ткани обусловлены не только ее биохимическим составом, но и особенностями регионарной структуры, соотношением губчатого и компактного вещества (Якимов Л.А., 1990; Зайченко А.А., 2003; Краюшкин А.И., 2006; Няшин Ю.И., Подгаец P.M., Тютюнщикова В.Д., 2008; Kvitting Р., Segadal L., Matre К., 1996; Nagaoka Т., Watanabe S., Sakurai К. et al., 2004; и др.). Между тем, комплексных исследований взаимосвязи биомеханических свойств костной ткани различных уровней бедренной кости, особенностей структуры и локализации зон питательных отверстий не проводилось.
Таким образом, изучение морфологии бедренной кости, топографии питательных отверстий, структуры и биомеханических свойств костной ткани бедренной кости является актуальной проблемой анатомии человека, имеющей прикладную направленность.
Цель исследования
Выявить особенности внешнего строения различных форм бедренных костей взрослых людей и закономерности взаимосвязи топографии зон концентрации питательных отверстий, направления питательного канала, структуры и биомеханических свойств костной ткани.
Задачи исследования
Изучить возрастную, билатеральную изменчивость и половой диморфизм размеров бедренной кости.
Выделить варианты индивидуально-типологической изменчивости формы бедренной кости на основании величины толстотно-длиннотного указателя.
Изучить морфометрические особенности внешнего строения различных форм бедренной кости.
Определить локальные особенности структуры костной ткани различных уровней бедренной кости.
Изучить варианты расположения, количества и формы питательных отверстий на эпифизах и диафизе в связи с формой бедренной кости и определить зоны концентрации питательных отверстий.
Определить направление питательного канала диафизарной артерии в связи с индивидуально-типологической изменчивостью бедренной кости.
Определить упругие, деформативные и прочностные свойства костной ткани бедренной кости в зонах наибольшей концентрации питательных отверстий.
Научная новизна работы
Для определения формы бедренной кости предложен толстотно-длиннотный указатель. Выделены варианты формы бедренных костей в зависимости от величины толстотно-длиннотного указателя.
Детализированы и систематизированы морфометрические характеристики бедренной кости в связи с конкретизацией вариантов ее индивидуально-типологической изменчивости. Выявлены особенности строения различных ее форм, возрастной, билатеральной изменчивости и полового диморфизма.
Проведен сравнительный анализ морфологии эпифизарных и диафизарных питательных отверстий. Впервые описаны зоны наибольшей концентрации питательных отверстий, их форма и особенности направления питательного канала в связи с индивидуально-типологической изменчивостью кости. Изучены особенности структуры костной ткани в зонах наибольшей концентрации питательных отверстий. Определены зоны «хирургического риска».
Получены новые данные о биомеханических свойствах костной ткани различных уровней бедренной кости.
Совокупность полученных данных по индивидуально-типологической изменчивости анатомии бедренной кости расширяет информационную базу клинической анатомии нижней конечности в аспекте выявления зон «хирургического риска», что позволяет на дооперационном этапе индивидуализировать хирургическую тактику. Имеется положительное решение от 13.04.2010 г. о выдаче патента Российской Федерации на полезную модель «Устройство для комбинированного остеосинтеза перелома длинных трубчатых костей» (заявка №2010109235/22 (012975) от 15.03.2010 г., регистрационный номер 2010109235).
Теоретическая и практическая значимость работы
Результаты комплексного изучения морфологии бедренной кости взрослых людей и топографии питательных отверстий используются в учебном процессе на кафедрах анатомии человека, топографической анатомии и оперативной хирургии, травматологии и ортопедии, в элективном курсе «Медицинская антропология» ГОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского Росздрава»; учебном процессе и научно-исследовательской работе кафедр анатомии человека ГОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет Росздрава», ГОУ ВПО «Волгоградский государственный медицинский университет Росздрава» и ГОУ ВПО «Ставропольская государственная медицинская академия Росздрава».
Сведения о внешнем строении различных форм бедренной кости и биомеханических свойствах костной ткани, зонах наибольшей концентрации питательных отверстий используются в научно- исследовательской работе ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского» при компьютерном и биомеханическом моделировании функционирования биологических систем, создании программно-информационных комплексов операционных процессов в травматологии.
Особую практическую значимость имеют данные о биомеханических свойствах костной ткани различных уровней бедренной кости Результаты исследования внедрены в клиническую практику ММУ «Городская клиническая больница №2» и ММУ «Городская клиническая больница №9» г. Саратова, ФГУ «Саратовский НИИТО Росмедтехнологий».
Полученные морфометрические данные могут найти применение в судебно-медицинской экспертизе и археологии при изучении скелетного материала из древних погребений.
Основные положения, выносимые на защиту:
Особенности строения бедренной кости опосредованы вариантами ее формы и билатеральными различиями, на которые оказывают влияние возрастные изменения и половой диморфизм.
Топография, количество, форма и размеры питательных отверстий, питательного канала и его направление взаимосвязаны с формой и размерами бедренной кости.
Биомеханические свойства различных уровней бедренной кости детерминированы региональными особенностями структуры костной ткани.
Апробация результатов исследования
Основные материалы диссертационного исследования доложены и обсуждены на заседании Саратовского отделения Всероссийского научно-медицинского общества анатомов, гистологов и эмбриологов (Саратов, 2009), 70-й и 71-й межрегиональной научно-практических конференциях студентов и молодых ученых с международным участием (Саратов, 2009; 2010); Всероссийской конференции по биомеханике «Биомеханика 2010» (Саратов, 2010); 50-й юбилейной научной практической конференции студентов Западно-Казахстанского государственного медицинского университета им. М. Оспанова с международным участием (Казахстан, г. Актобе, 2010).
Публикации по теме диссертации
По теме диссертации опубликовано 5 работ, из которых 2 в журналах, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ. Имеется положительное решение от 13.04.2010г. о выдаче патента Российской Федерации на полезную модель «Устройство для комбинированного остеосинтеза перелома длинных трубчатых костей» (заявка №2010109235/22(012975) от 15.03.2010г., регистрационный номер 2010109235).
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 176 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, собственных исследований, обсуждения собственных результатов, выводов, указателя литературы, включающего 186 отечественных и зарубежных источников. Работа иллюстрирована 20 таблицами и 27 рисунками.
Связь с планом научных исследований
Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» по Государственному контракту Федерального агентства по науке и инновациям № 02.514.11.4121 от 30 сентября 2009 года по теме: «Разработка вычислительно-информационных технологий компьютерного моделирования на параллельных вычислительных комплексах травматологических и операционных процессов для оперативной выработки диагностических и лечебных рекомендаций» (шифр заявки «2009-04-1.4-20-05-014»). Номер государственной регистрации 01201000582.
