Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1 Особенности анатомии и физиологии вертельной и подвертельной области бедренной кости 13
1.2. Диагностика и классификация вертельных и подвертельных переломов бедренной кости 18
1.3. Основные принципы и этапы развития лечения внесуставных переломов проксимального отдела бедренной кости
Глава 2. Материалы и методы исследования
2.1. Характеристика клинического материала 42
2.2. Методы обследования больных
2.2.1 Клинические методы 49
2.2.2. Технические характеристики интрамедуллярных штифтов 50
2.3. Биомеханические аспекты стабильности системы «кость-имплантат»
2.3.1 Преимущества интрамедуллярных фиксаторов с позиции биомеханики 54
2.3.2. Биомеханические исследования для определения устойчивости разных типов интрамедуллярных штифтов к «cut-out» - эффекту 56
2.3.3. Экспериментальное исследование биомеханических свойств системы «имплантат-кость» при помощи компьютерного моделирования 59
Глава 3. Хирургическое лечение вертельных и подвертельных переломов методом блокирующего интрамедуллярного остеосинтеза
3.1. Обследование, предоперационная подготовка и анестезиологическое обеспечение оперативного вмешательства 74
3.2. Этапы операции закрытого блокирующего интрамедуллярного остеосинтеза вертельных и подвертельных переломов (на примере штифта PFN-A) 77
3.3. Технические трудности при выполнении интрамедуллярного остеосинтеза вертельных и подвертельных переломов 95
3.4. Послеоперационное ведение и реабилитация пациентов 98
Глава 4. Анализ ошибок и осложнений 100
4.1. Перелом бедренной кости 101
4.2. «Эффект 106
4.3. «2»-эффект и миграция фиксатора 108
Глава 5. Результаты хирургического лечения вертельных и подвертельных переломов бедренной кости
5.1 Методика оценки результатов лечения 112
5.2. Шкала функциональной активности 113
Заключение 119
Выводы 129
Практические рекомендации 130
Список литературы
- Основные принципы и этапы развития лечения внесуставных переломов проксимального отдела бедренной кости
- Клинические методы
- Этапы операции закрытого блокирующего интрамедуллярного остеосинтеза вертельных и подвертельных переломов (на примере штифта PFN-A)
- Шкала функциональной активности
Основные принципы и этапы развития лечения внесуставных переломов проксимального отдела бедренной кости
Противопоказаниями к оперативному лечению, по мнения большинства хирургов, являются сенильный психоз, старческое слабоумие, сердечнососудистая и легочная недостаточность в стадии декомпенсации, декомпенсированный сахарный диабет, наличие очага активной инфекции (Lauritzen J.B.,1997, Kannus P. et al.,2000,2005,2006, 2007).
По механизму травмы все переломы проксимального отдела бедренной кости можно разделить на две основные группы. Около 90% всех переломов данной локализации возникают у пожилых людей в результате низкоэнергетической травмы, то есть при простом падении на вертельную область. Тенденция к падению увеличивается с возрастом и усугубляется такими факторами, как плохое зрение, сниженные рефлексы, снижение мышечной силы, наличие сосудистых заболеваний, лабильное артериальное давление. У молодых пациентов переломы вертельно — подвертельной зоны бедра возникают в результате высокоэнергетической травмы, как правило, в результате дорожно - транспортных происшествий или при падении с высоты.
Для диагностики внесуставных переломов проксимального отдела бедренной кости применяется стандартное рентгенологическое исследование, которое включает обзорную рентгенограмму таза в прямой проекции, прямую и аксиальную рентгенограммы проксимального отдела бедренной кости в стандартных укладках. Прямая обзорная рентгенограмма таза позволяет диагностировать перелом вертельной зоны без смещения отломков. Аксиальная рентгенограмма позволяет оценить характер повреждения заднемедиальной стенки бедренной кости. Для предоперационного планирования можно выполнить рентгенограмму в прямой проекции со здоровой стороны. Если перелом бедренной кости нечетко виден на стандартных рентгенограммах и возникают трудности с определением типа перелома, рекомендуется использовать метод магнитно — резонансной томографии (Guanache С.A. et al., 1994).
Для определения типа переломов вертельно-подвертельной области бедренной кости было предложено множество различных классификаций. Одной из основополагающих явилась классификация Evans (1949), которая основана на характере стабильности перелома, и возможность перевести при помощи репозиции нестабильный перелом в стабильный (Рис.2). По мнению Evans, ключом к восстановлению стабильности перелома является анатомичное восстановление заднемедиального кортикального слоя бедренной кости. Все переломы он подразделял на 2 типа по отношению к прохождению линии перелома через определенную анатомическую зону. Если имеется перелом без смещения отломков или структура заднемедиального кортикального слоя не нарушена, и возможно полное восстановление анатомия после Undiiplaced Stool Reverted obliquity Displaced reduced Diiplaced not reduced Comminuted Initial roentgenogram Reduction roentgenogram Type Рис. 2. Классификация Evans (1949) репозиции, данный тип является стабильным. Если восстановление заднемедиального кортикального слоя при проведении репозиции не представляется возможным, когда, как правило, перелом является оскольчатым, данный тип определяется как нестабильный. Все переломы с повреждением латеральной стенки (тип 2) всегда являются нестабильными в виду постоянного стремления смещения отломков в противоположном направлении.
Параллельно с классификацией Evans, в том же 1949 году авторами Boyd Н.В. и Griffin L.L. была предложена своя классификация, в которой все переломы вертельной и подвертельнои зоны были разделены на 4 типа (рис.3). Данная классификация была достаточно трудна для понимания и интерпретации результатов, так как не учитывала детально стабильность перелома, возможное смещение отломков после репозиции, и нечетко отражала характер перелома. В дальнейшем данная классификация была модифицирована Tronzo в 1973 году, но дальнейшего развития так и не получила, и была использована всего лишь в нескольких работах (Boyd Н. В., Anderson L.D. 1961, Bosacco D. N. et al., 1973, Ecker M.L. et al., 1975).
Клинические методы
Нами проведено экспериментальное исследование совместно с Инженерно-медицинским центром (ИМЦ) «МАТИ - Медтех» на базе кафедры «Материаловедение и технология обработки материалов» "МАТИ" -Российского государственного технологического университета им. К.Э. Циолковского. Данное исследование заключалось в построении математической модели «имплантат-кость» при помощи компьютерного моделирования методом конечных элементов, что в последующем позволило провести оценку биомеханической прочности данной системы.
В настоящее время наиболее эффективным и практически единственным численным методом решения подобных биомеханических задач с учетом гетерогенного строения бедренной кости и сложного комплекса возникающих нагрузок в проксимальном отделе бедра является метод конечных элементов (МКЭ). Он позволяет получать результаты на любой стадии процесса приложения сил к данной системе «имплантат-кость» и основан на объединении непрерывной искомой функции множеством взаимосвязанных подфункций, каждая из которых действует в пределах конечного элемента. Для анализа этих данных мы применили универсальную компьютерную программу ANSYS (Басов К.А., 2002), имеет международный сертификат соответствия ISO 9001:2000. Она позволяет создавать линейные, поверхностные и объемные твердотельные объекты, задавать типы конечных элементов, физико-механические свойства материалов, сетку конечных элементов, уравнения связи и ограничения. Процедура типового расчета может быть разделена на три основных этапа:
На этой стадии задаются необходимые для решения исходные данные. Пользователь выбирает координатные системы и типы конечных элементов, указывает упругие постоянные и физико-механические свойства материала, строит твердотельную модель и сетку конечных элементов, выполняет необходимые действия с узлами и элементами сетки, задает уравнения связи и ограничения.
Первый этап требует наибольших затрат времени пользователя. Он включает определение типов конечных элементов, их констант, свойств материала и геометрии модели. Библиотека конечных элементов программы ANSYS содержит более 80 типов, каждый из которых определяет, среди прочего, применимость элемента к той или иной области расчетов. Это позволяет провести прочностной, тепловой, магнитный и электрический анализы, оценить движение жидкости или связанные задачи, характерную форму элемента (линейную, плоскую, в виде бруска и т.д.), а также двухмерность (2-D) или трехмерность (3-D) элемента как геометрического тела (Басок К.А., 2002). В программе ANSYS для размещения в пространстве геометрических объектов, определения направлений степеней свободы в узлах сетки, задания свойств материала в разных направлениях и для управления графическим изображением и содержанием выходных результатов используются координатные системы. Можно использовать декартовы, цилиндрические, сферические, эллиптические и тороидальные системы координат; все они могут быть расположены и ориентированы в пространстве произвольным образом. Основной целью на этапе разработки геометрической модели является создание адекватной конечно-элементной модели, состоящей из узлов и элементов. При создании конечно-элементной модели используются два метода: твердотельное моделирование и прямая генерация сетки. В первом случае описываются геометрические границы модели, затем программа берет на себя генерацию сетки с узлами и элементами; размеры и форму элементов можно контролировать. Во втором случае "вручную" задается положение каждого узла и осуществляется соединение элементов между собой.
Главным недостатком метода прямой генерации сетки является его трудоёмкость, т. к. для обеспечения точности расчета необходимо задание большого числа конечных элементов, что в случае твердотельного моделирования не представляет большой сложности. Наиболее трудоёмким этапом является построение геометрической интерпретации заданного объекта.
Существует два способа моделирования твердотельных объектов — восходящий и нисходящий, но оба способа можно произвольно сочетать при создании любой модели. В случае нисходящего моделирования пользователь указывает только самый высокий порядок сложности объектов модели. Используемые обычно объекты (такие, как сферы и призмы, т.е. формы, которые называются геометрическими примитивами) могут быть созданы за одно обращение к меню. Например, пользователь определяет объемный примитив, а программа автоматически определяет связанные с ним поверхности, линии и ключевые точки.
Для данной работы был использован метод восходящего моделирования, основанный на принципе поэтапного усложнения модели и последовательного перехода от примитивов геометрических форм к реальной геометрии объекта, т.е. начальным этапом было построение точек, затем они объединялись в линии, которые, в свою очередь образовывали плоскости, собиравшиеся в объёмы. Сложность построения объемов в данной работе заключается в необходимости соблюдения некоторых условий, накладываемых спецификой разбиения модели на конечные элементы. Например, плоскости должны состоять из трёх или четырёх линий, объёмы — из четырёх — шести плоскостей. Программа ANSYS снабжена средствами надежной подготовки импортируемой геометрической модели к нанесению сетки, в число которых входит возможность менять геометрию с целью упрощения анализа. Использование автоматических средств позволяет улучшить модель за счет устранения ненужных зазоров, перекрытий или взаимных внедрений ее частей, а также выполнить слияние объектов и создание объемов. С другой стороны, средства ручной подготовки дают возможность пользователю удалить явные погрешности, выявить "проблемные" участки модели, выборочно слить нужные объекты модели, дополнить модель недостающими частями и создать объемы.
Другие средства твердотельного моделирования дают возможность "буксировать", "выдавливать", вращать, перемещать или копировать объекты модели. Дополнительные возможности включают построение дуг окружности и касательных, генерацию объемов и поверхностей с помощью операций поступательного перемещения и вращения, автоматический расчет пересечений линий и поверхностей. Имеются в наличии и такие средства, как изменение плотности сетки, расчет массово-центровочных характеристик и группирование составных частей модели.
Этапы операции закрытого блокирующего интрамедуллярного остеосинтеза вертельных и подвертельных переломов (на примере штифта PFN-A)
Больная Щ., 60 лет, страдающая коксартрозом 2-3 степени слева, стояла в очереди на операцию тотального эндопротезирования левого тазобедренного сустава. Поступила в приемное отделение Городской клинической больницы № 13 13.07.2007 года (и/б № 8568). Травма за 3 часа до поступления, в быту, упала дома на левый бок. При обследовании выставлен следующий диагноз: Основной: Закрытый оскольчатый чрезвертельный перелом левого бедра со смещением отломков (31А2.2 по классификации АО). Сопутствующий: ИБС. Атеросклеротический кардиосклероз. Артериальная гипертония 2 стадии. Левосторонний коксартроз 2-3 степени. После обследования 16.07.2007г. под спинальной анестезией произведена операция — закрытый блокирующий интрамедуллярный остеосинтез вертельного перелома штифтом Gamma 3. Послеоперационное течение гладкое. На 5-е сутки после операции ходила самостоятельно при помощи костылей с полной нагрузкой на оперированную конечность. Рана зажила первичным натяжением, швы сняты на 12 сутки после операции. При контрольном исследовании через 3 месяца диагностирована текущая консолидация перелома, пациентка продолжает ходить при помощи костылей (рис. 87-90). Стоит отметить, что за эти три месяца у больной активно прогрессировал левосторонний коксартроз. Это хорошо видно на представленных рентгенограммах. На наш взгляд, это связано с тем, что введенный в шейку и головку бедра с предварительным рассверливанием динамический винт ухудшил и без того недостаточное кровоснабжение головки. Дальнейшее лечение данной пациентки будет заключаться в динамическом наблюдении, а через год после полной консолидации перелома можно будет удалить интрамедуллярный штифт и выполнить тотальную артропластику левого тазобедренного сустава. От первичной тотальной артропластики в данном случае было решено отказаться, так целостность проксимального отдела бедренной кости была полностью нарушена, то есть по факту «тотальный эндопротез некуда было поставить».
Больной К., 69 лет, поступил в приемное отделение Городской клинической больницы № 13 21.08.2006 года (и/б № 20563?). Травма за 2 часа до поступления, в быту, упала дома на левый бок. При обследовании выставлен следующий диагноз: Основной: Закрытый патологический перелом левого бедра в верхней трети со смещением отломков. Сопутствующий: ИБС. Атеросклеротический кардиосклероз. Рак предстательной железы IV стадии, метастаз в левой бедренной кости. После тщательного обследования и подготовки 01.09.2006г. под эндотрахеальным наркозом произведена операция - закрытый блокирующий интрамедуллярный остеосинтез перелома левого бедра штифтом Gamma 3 - Long (рис. 91-93). Послеоперационное течение гладкое. На 2 - е сутки после операции пациент был активизирован в пределах кровати, на 10-е сутки смог самостоятельно вставать и ходить в пределах палаты при помощи костылей с полной нагрузкой на оперированную конечность. Рана зажила первичным натяжением, швы сняты на 12 сутки после операции, В данном клиническом случае использование стандартного штифта для интрамедуллярного остеосинтеза бедра не показано, так как метастатическое поражение распространяется и на проксимальный отдел, поэтому стандартное проксимальное блокирование будет неэффективно. Зону метастаза мы также не открывали, и не использовали костной пластики.
В этом разделе хотелось бы сказать о трудностях репозиции чрезвертельных и подвертельных переломов, имеющих распространение зоны перелома на диафиз бедренной кости. После укладки пациента на ортопедический стол производится репозиция перелома под контролем ЭОПа при помощи стандартных манипуляций. Наиболее часто нам удается добиться удовлетворительной репозиции в прямой проекции, а в боковой проекции проксимальный отломок под действием тяги мышц остается «запрокинутым» кверху. Данную ситуацию наглядно демонстрирует следующий клинический пример.
Больной Б., 48 лет поступил в приемное отделение Городской клинической больницы № 13 02.02.2005г. (и/б № 2402). Травма за 3 часа до поступления, в быту, поскользнулся, упал на левый бок. При обследовании выставлен следующий диагноз: Закрытый подвертельно - диафизарный перелом левого бедра со смещением отломков (Тип 3 по классификации Seinsheimer). После комплексного обследования 07.02.2005г. под спинальной анестезией произведена операция - закрытый блокирующий интрамедуллярный остеосинтез подвертельно - диафизарного перелома штифтом PFN - Long. Дистальное блокирование штифта проводилось методом «свободной руки».
После перекладывания больного на ортопедический стол была произведена закрытая «ручная» репозиция отломков под контролем ЭОПа. На рентгенограмме (прямая проекция) репозиция перелома выглядит практически идеальной, но, оценив аксиальную рентгенограмму, мы понимаем, что это далеко не так (рис. 94,95). Вероятнее всего, данное смещение отломков устранить при помощи рук и ортопедического стола невозможно, в виду того, что данный перелом является абсолютно нестабильным.
Шкала функциональной активности
Оценка биомеханических характеристик имплантата является очень важным моментом в лечении вертельных и подвертельных переломов бедренной кости. В исследовании подробны описаны основные биомеханические принципы использования данных штифтов, дано биомеханическое обоснование их применения путем математического моделирования.
Оперативное лечение проведено всем 173 больным. Предоперационное обследование проводилось всем пациентам в два этапа: на уровне приемного отделения и непосредственно в травматологическом стационаре или отделении реанимации и интенсивной терапии. Все пациенты оперированных в сроки от 1 до 14 дней с момента травмы (в среднем через 5,5 ± 2,9 дня). Все операции были выполнены на ортопедическом столе под контролем электронно-оптического преобразователя (ЭОП). После проведения анестезиологического пособия производилась укладка пациента на ортопедический стол. Особенно важным моментом является правильная укладка пациента, так как это является залогом успешной репозиции перелома и технически правильно выполненного остеосинтеза. При использовании оригинальных штифтов для получения хороших результатов надо безукоризненно соблюдать все этапы операции, по возможности пользоваться только оригинальным инструментарием, иметь на операции весь необходимый типоразмерный ряд имплантатов, постоянно проводить ЭОП-контроль в 2-х проекциях.
Определенную трудность при выполнении репозиции представляют собой вертельные и подвертельных переломы, имеющие распространение зоны перелома на диафиз бедренной кости. После укладки пациента на ортопедический стол производили репозицию перелома под контролем
ЭОПа при помощи стандартных манипуляций. Наиболее часто нам удается добиться удовлетворительной репозиции в прямой проекции, а в боковой проекции проксимальный отломок под действием тяги мышц остается «запрокинутым» кверху. Для получения адекватной репозиции во время операции мы применяли спицы «poller», или отклоняющие спицы. Мы использовали стандартные спицы диаметром 1,8 мм, которые были введены в проксимальный отломок так, чтобы штифт, упираясь в них, прижимал «хвост» перелома, входя в дистальный отдел бедренной кости.
Весь комплекс реабилитационных мероприятий для пациентов с вертельными переломами в послеоперационном периоде мы разделили на 3 основных периода. Первый период - с момента поступления в стационар до оперативного лечения, второй период представлен самим оперативным вмешательством, и третий период, который начинается после операции и длится до окончательного восстановления функции поврежденной конечности и социальной реабилитации пациента, включая амбулаторно-поликлиническое наблюдение и лечения.
С появлением системы динамического винта и интрамедуллярных систем для остеосинтеза внесуставных переломов проксимального отдела бедренной кости, количество ошибок и осложнений при лечении данной патологии резко снизилось. Но, несмотря на кажущееся совершенство данных систем, эволюцию их дизайна, определенное количество осложнений при их использовании сохраняется и, как правило, по данным различных современных исследований находится в пределах в 2,5 %. Проанализировав ошибки и осложнения, допущенные при использовании интрамедуллярных штифтов, мы подразделили их на несколько групп.
Все осложнения, встретившиеся в нашем исследовании, мы подразделяли на интраоперационные, ранние и поздние послеоперационные. К ним мы отнесли интраоперационный перелом бедренной кости, «cut-out» -эффект, «2»-эффект и миграция фиксатора. Для остеосинтеза нестабильных вертельных и подвертельных переломов у пациентов пожилого и старческого возраста, страдающих остеопорозом, мы рекомендуем сразу применять длинные версии штифтов с целью профилактики переломов бедра ниже кончика фиксатора в отдаленном послеоперационном периоде.
Анализ причин возникновения ошибок показал, что количество таких ситуаций снижается постоянно с появлением фиксаторов нового типа, в частности интрамедуллярных штифтов. Осложнения и ошибки, возникающие при хирургическом лечении вертельных и подвертельных переломов, преимущественно связаны не с типом фиксатора, а с опытом каждого травматолога в отдельности. Надо более тщательно относиться к предоперационному планированию, обязательно использовать шаблоны для примерки имплантатов. Технические упущения заключаются, как правило, в неправильном использовании оригинального инструментария.
Оценка результатов хирургического лечения проводилась в несколько этапов. Ближайшие результаты лечения оценивались к моменту выписки пациента из стационара, отдалённые - в сроки 3-6-12 месяцев и более с момента травмы. Отдалённые результаты оперативного лечения при сроках наблюдения от 1 года до 5 лет прослежены у 78 из 173 пациентов. Для лиц пожилого и старческого возраста «трудоспособность» определялась как полная, если у него восстанавливалась возможность самообслуживания, и он возвращался к исходному до травмы уровню двигательной активности, как неполная - при ограничении в самообслуживании, необходимости постоянного использования дополнительных средств опоры. Пациент считался «нетрудоспособным» при постоянной необходимости в постороннем уходе.
Для оценки отдаленных результатов лечения мы использовали шкалу оценки функциональной активности пациентов, перенесших перелом бедренной кости - HFFRS - Hip Fracture Functional Rating Scale. Для детальной оценки результатов данную шкалу мы перевели на русский язык и рекомендуем ее для оценки функциональных результатов лечения пациентов с переломами бедренной, так как данная шкала относительно просто и четко отражает объективные результаты.
Результаты проведенного исследования убедительно свидетельствуют о том, что хирургическое лечение вертельных и подвертельных переломов методом блокирующего интрамедуллярного остеосинтеза имеет явные преимущества перед другими методами остеосинтеза. Данный вид хирургической методики позволяет получить наилучшие результаты, и позволяет начать осевую нагрузку на оперированную конечность полным весом тела в раннем послеоперационном периоде. Отличные, хорошие и удовлетворительные отдаленные результаты отмечены у 97,8% пациентов. Доля неудовлетворительных результатов при остеосинтезе интрамедуллярными фиксаторами составила всего 2,2%.
