Лечение повреждений дистальных метаэпифизов берцовых костей имплантатами с памятью формы (экспериментальное и клиническое исследование) [Электронный ресурс] Клепиков Сергей Александрович

Содержание к диссертации

Введение

Глава. 1. Обзор литературы 12

1.1. Особенности строения и биомеханики области голеностопного сустава 12

1.2. Диагностика повреждений области голеностопного сустава. 14

1.3. Классификация повреждений области голеностопного сустава 16

1 4 Лечение повреждений дистальных метаэпифизов берцовых костей общепринятыми методами 20

1.5. Остеосинтез с применением конструкций с эффектом памяти формы 31

1.5.1. Некоторые характеристики сплавов на основе никелида титана и конструкций из них. 31

1.5.2. Использование конструкций из никелида титана при лечении травм голеностопного сустава 37

1.6. Заключение 38

Глава 2. Материал и методы исследования 41

2.1. Материал исследования 41

2.1.1. Клинический материал 41

2.1.1.1. Характеристика основной группы .41

2.1.1.2. Характеристика контрольной группы 44

2.1.2. Экспериментальный материал 45

2.2. Методы исследования 45

2.2.1. Методы клинического исследования 45

2.2.2. Методы экспериментальных исследований 47

2.3. Заключение 47

Глава 3. Компрессирующее устройство из никелида титана для восстановления дистального межберцового синдесмоза, его биомеханическое обоснование и расчёт . 49

3.1. Схема действия напряжения на малоберцовую кость при разрыве дистального межберцового синдесмоза — 49

3.2. Определение сил, действующих на компрессирующее устройство 51

3.3. Определение сжимающей силы Рп после восстановления формы устройства 53

3.4. Напряженное состояние системы «костная ткань — устройство» после операции 55

3.4.1. Расчет прочности устройства 56

3.4.2. Необходимые данные для расчета 56

3.4.3. Определение предельного радиуса кривизны компрессирующей части устройства с учетом эффекта памяти формы 56

3.5. Заключение 59

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований 60

4.1. Результаты остеометрических исследований 60

4.2. Разработка металлоконструкций из никелида титана с учетом полученных остеометрических данных 62

4.3. Результаты оценки стабильности остеосинтеза конструкциями из никелида титана 68

4.4. Заключение 71

Глава 5. Лечение повреждений дистальных метаэпифизов берцовых костей устройствами с эффектом памяти формы и пористыми имплантатами из никелида титана 73

5.1. Показания и противопоказания к операции 74

5.2. Предоперационная подготовка и послеоперационное ведение больных 75

5.3. Клиническое применение фиксаторов с памятью формы и имплантатов из пористого никелида титана 77

5.3.1. Остеосинтез лодыжек устройствами из стандартного комплекта 77

5.3.2. Комбинированный остеосинтез дистальных метаэпифизов берцовых костей, втом числе с импрессией пилона 81

5.3.3. Фиксация дистального межберцового синдесмоза оригинальным компрессирующим устройством с памятью формы... 88

5.3.4. Остеосинтез компрессирующими скобами с памятью формы в комплексе со спицами 91

5.4. Сравнительный анализ результатов лечения больных основной и контрольной групп 97

5.4.1. Сроки временной нетрудоспособности 99

5.4.2. Отдаленные результаты лечения 99

5.5. Заключение 101

Заключение... 103

Выводы 110

Практические рекомендации 111

Библиографический список использованной литературы 113

• Лечение повреждений дистальных метаэпифизов берцовых костей общепринятыми методами
• Некоторые характеристики сплавов на основе никелида титана и конструкций из них.
• Разработка металлоконструкций из никелида титана с учетом полученных остеометрических данных
• Комбинированный остеосинтез дистальных метаэпифизов берцовых костей, втом числе с импрессией пилона

Введение к работе

Актуальность исследования. Переломы дистальных метаэпифизов берцовых костей относятся к числу наиболее распространенных повреждений, занимая в зависимости от времени года I—II место среди травм крупных суставов (Ащев А. В. с соавт., 1990; Шапиро К. И., 1991; Распопова Е. А., Ударцев Е. Ю., 2000; Корышков Н. А. с соавт., 2001; Органов В. В. с соавт., 2002; Шевырев К. В. с соавт., 2002; Beris А. Е. et al., 1997; Obremskey W. Т., 2002). Согласно статистике на их долю приходится 20-28% всех переломов костей скелета (Бондаренко Б. В., 1978; Ключевский В. В., Корышков Н. А., 1999; Шевырев К. В. с соавт., 2002). Эти повреждения характеризуются большим сроком временной нетрудоспособности (Ключевский В. В. с соавт., 1999; Львов С. Е. с соавт., 2000) и высокими цифрами инвалидизации пострадавших (Голубев В. Г. с соавт., 2002). Переломы области голеностопного сустава чаще наблюдаются у лиц трудоспособного возраста, что усиливает их социальную значимость (Шаматов Н. М. с соавт., 1985).

Комплекс голеностопного сустава играет важнейшую роль в локомоции человека. Господствовавшая ранее концепция о том, что он функционирует как простой блоковидный сустав, ныне отвергнута, поскольку тыльная и подошвенная флексия сочетается с ротацией таранной кости (Буланов Г. А., Овсянников В. Я., 2001; Michelson J. D. et al., 1993; Leardini A. et al., 2000). В связи с особенностями анатомического строения и биомеханики сустава наличие смещения отломков неизбежно приводит к развитию деформирующего остеоартроза (Халфиев Н. Г., 1980; Segal D., 1983), возникающего в 6-10% случаев, а при тяжелых травмах - даже в 25% (Яременко Д. А. с соавт., 2000; Шевырев К. В. с соавт., 2002). Это осложнение является наиболее распространенной причиной стойкой утраты трудоспособности (Кувин М. С, 2002). Поэтому лечение рассматриваемых

повреждений должно быть направлено на восстановление абсолютно точных анатомических взаимоотношений в суставе (Голубев В. В. с соавт., 2002; Бабовников В. Г. с соавт., 2003; Harper М. С.,1983; Bankston А. В. et al., 1994; DonattoK. С.,2001).

При переломах со смещением отломков первичная закрытая репозиция
не удается, примерно, у трети больных, и еще в 10% наблюдений, а по
некоторым данным и чаще, возникает их вторичное смещение в гипсовой
повязке (Ключевский В. В. с соавт., 1993; Сокольникова Е. С, Слепцов Л. А.,
2002). Хирургическое лечение нестабильных свежих переломов дает более
благоприятные результаты при условии осуществления прочного
остеосинтеза современными фиксаторами (Калуцков В. В. с соавт., 1996;
Tropp Н., Norlin R., 1995; Beris А. Е. et al., 1997; Brown О. L. et al., 2001).
Однако такие конструкции в связи с их дороговизной не всегда доступны.
Одиночные спицы не обеспечивают жесткой фиксации, винты не могут
противостоять силам скручивания и сдвига, остеосинтез болтом-стяжкой так
же довольно часто бывает несостоятельным (Филимендиков Ю. А., 2002).
Кроме того, применение винтов, штифтов и пластин сопровождается
значительной травматизацией мягких тканей и кости (Дюсупов А. 3., 1990).
Чрескостный остеосинтез аппаратом внешней фиксации сложен и отличается
высокой стоимостью, поэтому преимущественно используется при наиболее
сложных и открытых повреждениях (Илизаров Г. А., Катаев И. А., 1975;
Панков И. О., Нигматуллин К. К., 1991; Бейдик О. В. с соавт., 2001). При
импрессионных переломах пилона большеберцовой кости существенные
проблемы представляет не только достижение надежного скрепления
отломков, но и замещение образовавшегося дефекта (Sirkin М., Sanders R.,
2001). Застарелые травмы, как правило, требуют оперативного

вмешательства, превращающегося в технически непростую задачу (Чистяков А. Е. с соавт., 1997, 1999; Оганесян О. В., Коршунов А. В., 1999; Harper М. С, 1992; ChiuF.Y.etal., 1994).

Длительные сроки нетрудоспособности, обусловленные

повреждениями дистальных метаэпифизов берцовых костей, высокий процент неудовлетворительных исходов как консервативного, так и оперативного лечения диктуют необходимость совершенствования имеющихся подходов и поиска новых путей решения проблемы.

В последние десятилетия на основе сплавов из никелида титана разрабатываются принципиально новые устройства для остеосинтеза (Котенко В.В. с соавт., 1985, 1996, 2002; Гюнтер В. Э., 1989; Гюнтер В.Э. с соавт., 1986, 1992, 1995, 1998; Копысова В. А., 1993; Плоткин Г.Л. с соавт., 1997, 2002; Копысова В. А. с соавт., 2000). Их существенным достоинством является наличие термомеханического эффекта памяти формы, что позволяет поддерживать постоянную межфрагментарную компрессию. Биологически инертные имплантаты из пористого никелида титана могут быть использованы и для восполнения дефектов костной ткани, в том числе при импрессионных переломах пилона большеберцовой кости. Однако применительно к повреждениям дистальных метаэпифизов костей голени возможности оперативного лечения фиксаторами с термомеханической памятью формы и проницаемыми пористыми конструкциями изучены явно недостаточно.

Цель исследования: улучшить результаты хирургического лечения повреждений дистальных метаэпифизов костей голени на основе применения фиксаторов с термомеханической памятью формы и пористых проницаемых материалов.

Задачи исследования

1. Провести остеометрические исследования дистального метаэпифиза берцовых костей как основу для конструирования устройств из никелида титана с термомеханической памятью формы.

2. Определить биомеханические требования к устройству из этого материала для восстановления дистального межберцового синдесмоза.

3. Экспериментально на моделях уточнить возможные варианты конструкций и оценить прочность остеосинтеза фиксаторами с памятью формы.

4. Предложить новые устройства для лечения повреждений дистальных метаэпифизов берцовых костей и апробировать их на практике.

5. Исследовать в клинике возможности замещения дефекта пилона большеберцовой кости пористым имплантатом из никелида титана.

6. Провести сравнительный анализ сроков временной нетрудоспособности и отдаленных результатов лечения повреждений дистальных метаэпифизов берцовых костей с использованием традиционных средств и устройств из никелида титана.

Новизна исследования. С помощью исследований на трупных костях изучены форма и структура дистального отдела берцовых костей на разных уровнях как основа для разработки конструкций с памятью формы для лечения их повреждений. Проведен математический расчет сил, воздействующих на малоберцовую кость при разрыве дистального межберцового синдесмоза. На этой основе создано оригинальное компрессирующее устройство для восстановления данного сочленения (свидетельство РФ на полезную модель №19358 от 27.08.2001), описана техника операции с его применением.

Предложены, оценены на моделях и апробированы на практике три типа компрессирующих скоб в комплексе со спицей (заявка на изобретение № 2003103206/20 (003222) от 03.02.2003, приоритетная справка № 20 от 03.02.2003). Описана техника их имплантации.

Показана возможность замещения дефекта пилона большеберцовой кости и восстановления опороспособности конечности с помощью имплантата из пористого никелида титана.

Сформулированы показания и противопоказания к хирургическому лечению повреждений дистальных метаэпифизов берцовых костей с

использованием конструкций из никелида титана. Определена оптимальная тактика послеоперационного ведения больных.

Практическая значимость работы. Экспериментально и клинически доказана стабильность фиксации отломков конструкциями из никелида титана, как уже существующими на рынке медицинских изделий, так и новыми, предложенными автором.

Разработана методика лечения переломов дистального метаэпифиза берцовых костей с использованием фиксаторов с памятью формы и пористых проницаемых имплантатов из никелида титана. Определены показания к операции, описана техника оперативных вмешательств, даны рекомендации по послеоперационному ведению больных.

Применение предложенных устройств и способов позволит обеспечить и сохранить анатомически точное сопоставление отломков и физиологическую подвижность в дистальном тибио-фибулярном сочленении на протяжении всего периода лечения и тем самым будет способствовать оптимальному восстановлению функции оперированного сустава и более ранней реабилитации пострадавших.

Положения, выносимые на защиту

1. Восстановление дистального межберцового синдесмоза компрессирующим устройством из никелида титана с эффектом памяти формы биомеханически обосновано и практически целесообразно.

2. Скобы из никелида титана трех типоразмеров (что позволяет учитывать индивидуальные анатомические особенности) в комбинации со спицей обеспечивают надежный остеосинтез при повреждениях пилона большеберцовой кости, наружной и внутренней лодыжек, а также межберцового синдесмоза.

3. За счет реализации эффекта памяти формы фиксаторы из никелида титана поддерживают постоянную межфрагментарную компрессию, успешно противостоят воздействующим силам, не вызывая благодаря эластичности

материала разрушения спонгиозной костной ткани и сохраняя физиологическую подвижность в дистальном тибио-фибулярном сочленении. 4. Применение конструкций из никелида титана при лечении пострадавших с повреждениями дистальных метаэпифизов берцовых костей позволяет сократить сроки временной нетрудоспособности и получить более благоприятные отдаленные результаты по сравнению с обычными средствами остеосинтеза.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на 4-м пленуме Российской ассоциации ортопедов-травматологов (Ленинск-Кузнецкий, 1999), международной конференции "Shape Memory Biomaterials and Implants" (Томск, 2001), окружной конференции «Актуальные вопросы травматологии, ортопедии и нейрохирургии» (Сургут, 2001), Всероссийской научной конференции «Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на Севере» (Сургут, 2001), Российском конгрессе с международным участием «Человек и его здоровье» (СПб., 2002), международной конференции «Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в медицине» (Томск, 2004).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 27 работ, изданы методическое пособие «Остеосинтез фиксаторами с памятью формы при повреждениях дистального сегмента костей голени и голеностопного сустава» (Новокузнецк, 2002) и методические рекомендации «Лечение дистальных метаэпифизов берцовых костей с использованием имплантатов с памятью формы» (Томск, 2003).

Внедрение в практику. Предложенная тактика и методы лечения больных с повреждениями дистальных эпифизов берцовых костей и межберцового синдесмоза успешно используются в Окружной больнице «Травматологический центр» г. Сургута Ханты-Мансийского АО Тюменской

области, больницах Святого великомученика Георгия, № 2 и № 23 Санкт-Петербурга, Томской областной клинической больнице.

Результаты и выводы диссертации получили отражение в учебном процессе на курсе травматологии, ортопедии и ВПХ Санкт-Петербургского государственного университета. Основные положения работы включены в учебные планы циклов усовершенствования по травматологии и ортопедии для врачей курсантов Новокузнецкого ГИДУВа.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и библиографического списка использованной литературы (135 отечественных и 117 зарубежных авторов). Работа изложена на 140 страницах, иллюстрирована 39 рисунками, 9 таблицами и 13 выписками из историй болезни.

Лечение повреждений дистальных метаэпифизов берцовых костей общепринятыми методами

Сейчас все большее число травматологов приходит к убеждению, что внутрисуставные переломы (к которым относятся и травмы области голеностопного сустава) со смещением отломков являются показанием к оперативному лечению (Стаценко О. А. с соавт., 2001; Кувин М. С, 2002; Kennedy J. D. et al., 2000; Michelson J. D. et al., 2002).

M. Bauer с соавторами (1985) считают, что в травматологической литературе лишь немногие проблемы обсуждаются так оживленно, как вопросы лечения повреждений данной локализации. Это не удивительно по причинам, изложенным в начале обзора. Повреждения голеностопного сустава могут привести к значительным изменениям анатомо-биомеханических условий его функционирования. Последние обусловлены, с одной стороны, нарушением направляющей системы, образованной лодыжками, охватывающими в виде «вилки» блок таранной кости, а с другой, нарушением опорной системы, включающей суставные поверхности болыыеберцовой и таранной костей (Яременко Д. А. с соавт., 2000).

В течение первых шести десятилетий XX века переломы лодыжек преимущественно лечили консервативно посредством максимально ранней первичной закрытой ручной репозиции при полноценном обезболивании с иммобилизацией в гипсовой повязке (de Souza L. J. et al., 1985; Lindsjo U., 1985). При закрытой репозиции особое внимание уделялось внутренней лодыжке и заднему краю болынеберцовой кости. К оперативному лечению прибегали при несостоявшихся попытках закрытого вправления. Это было связано, прежде всего, с отсутствием средств прочного остеосинтеза.

С. Л. Герасимюк (1982) утверждает, что в 40-50% случаев закрытым путём не удаётся достичь анатомически точного сопоставления отломков или же наступает их вторичное смещение в гипсовой повязке. В. В. Ключевский с соавторами (1993) определяют частоту последнего осложнения в 20%, Е. С. Сокольникова и Л. А. Слепцова (2002) - в 10%. Особенно часто оно наблюдается при переломах с подвывихом или вывихом стопы. Недаром А.Г. Кравцов с соавторами (1999) в числе основных причин неудовлетворительных исходов консервативного лечения называют недостаточный рентгеновский контроль положения отломков в гипсовой повязке. Вместе с тем, уместно отметить, что S. J. Wei с соавторами (1999) при 20-летних сроках наблюдения нашли, что при «двухлодыжечных» и «трехлодыжечных» переломах со смещением отломков хорошая первичная закрытая ручная репозиция при условии отсутствия вторичного смещения отломков в гипсовой повязке позволяет получить благоприятные отдаленные результаты. В. В. Ключевский с соавторами (1991, 1993) достигают хороших результатов при переломовывихах с помощью подвешивания конечности в специальном гамаке, создавая возможность для самопроизвольного устранения дислокации, после чего довершают коррекцию закрытым путем и накладывают укороченную гипсовую повязку с каблучком.

К консервативному методу обычно относят и лечение с помощью репонирующих устройств и наружных сдавливающих приспособлений, хотя оно скорее занимает промежуточное положение между консервативным и оперативным способом (Колобков В. А., 1992).

В последнее время лечебная тактика существенно изменились. Переломы со смещением отломков и нестабильные переломы стали рассматриваться как показание к операции (Стаценко О. А. с соавт., 2001). Это означает, что в соответствии с классификацией Danis-Weber или AO/ASIF открытая репозиция может считаться показанной при всех переломах типа С, «двух- и трехлодыжечных» переломах типа В и переломах типа А со смещением отломков (Кувин М. С, 2002; Roberts R. S., 1983, de Souza L. J. et al., 1985; Rowley D. L. et al., 1986; Bauer M. et al., 1987; Kennedy . D. et al., 2000; Michelson J. D. et al., 2002). В. Г. Вайнштейн (1977) подчеркивал, что обеспечить правильный контакт сочленяющихся поверхностей в условиях повреждённой суставной вилки при консервативном лечении весьма сложно. Выпуклая поверхность блока таранной кости легко соскальзывает с уплощенной и уменьшенной поверхности болынеберцовой кости от малейшего сокращения мышц. В итоге нередко сохраняется подвывих, за которым неизбежно следует нарушение функции.

Конечно, никто не утверждает, что все эти повреждения обязательно следует лечить хирургическим путём. Показания к оперативному лечению должны, как и ранее (см. Гурьев В. Н., 1971), оставаться строгими. «Желание помочь пациенту, обеспечив максимально точную репозицию,» - пишет J. В. Сагг (1994) — «всегда должно уравновешиваться реалистической оценкой опасностей, связанных с хирургическим вмешательством; чем меньше уверенности в его успехе, тем более консервативным должен быть подход». Решение о необходимости и возможности операции принимается в зависимости от типа перелома, величины смещения отломков, состояния кожных покровов, возраста пострадавшего (Гонгальский В. И., 1990; Michelson J. D., 1995).

Оперировать стараются как можно раньше, преимущественно в первые шесть часов с момента травмы (Schatzker J., Tile М., 1987; Yang Е. С, Lee J. F., 1992). Отсрочка оперативного вмешательства может увеличить вероятность осложнений до 52% (Carragee Е. J. et al., 1991). Кроме того, чем больше отсрочка, тем меньше шансов обеспечить анатомически точную репозицию, что неизбежно скажется на отдаленных результатах лечения (Fogel G. R., Morrey В. Е., 1987).

Наряду с точной репозицией отломка заднего отдела болынеберцовой кости и восстановлением дистального межберцового синдесмоза особое внимание уделяется анатомически точному восстановлению оси малоберцовой кости и полному устранению укорочения наружной лодыжки (Тенисон Г. В. с соавт., 1996; Стоянов А. В. с соавт., 2001; Heim U., 1983; Bauer М. et al., 1985; Bankston А. В. et al., 1994; Michelson J. D. et al., 2002). Это является «ключом» к обеспечению стабильности таранной кости (Phillips W. A. et al., 1985). Вместе с тем, J. D. Michelson (1995), R.A. Vander Griend с соавторами (1996) совершенно справедливо считают споры о преобладающей значимости восстановления наружной лодыжки беспочвенными, поскольку и латеральный, и медиальный комплексы в равной степени важны.

Некоторые характеристики сплавов на основе никелида титана и конструкций из них.

Одним из наиболее важных достижений минувшего столетия является открытие закона запаздывания (Гюнтер В. Э., 1989), устанавливающего закономерность поведения биологических систем живой природы. В соответствии с этим законом между величиной напряжения и деформацией тканей в условиях нагрузки и разгрузки проявляется гистерезисная зависимость, которая выражается в возврате деформации и восстановлении исходной формы тканей при более низких напряжениях, чем при исходных напряжениях нагрузки. Запаздывающая реакция костной ткани проявляется в том, что для одного и того же уровня деформации требуется при нагрузке приложить напряжение во много раз большее, чем при разгрузке (Гюнтер В. Э., 2001).

Проявление гистерезиса связано с необратимым рассеянием энергии в тканях и является мерой внутреннего трения, а величина максимальной деформации, позволяющей при снятии нагрузки возврат в исходное состояние, служит мерой эластичности тканей. Живая система в начальный момент «думает», как ей поступить при воздействии на нее различных факторов, то есть реакция не мгновенна, а проявляется с некоторым запаздыванием. При снятии внешнего воздействия реакция живой системы также запаздывает. Величина гистерезиса тканей различна: у костной ткани он более широк, чем у коллагена (Гюнтер В. Э., 2001).

Важность закона запаздывания проявляется в том, что гистерезисное эластичное поведение живых тканей организма предъявляет и определенные критерии выбора к имплантируемым в организм материалам, которые по своим физико-механическим характеристикам не могут противоречить условиям закона запаздывания. Оптимальный имплантат должен по поведению быть подобен живой ткани, а именно проявлять высокие эластичные свойства, иметь заданный гистерезис на деформационной диаграмме «нагрузка-разгрузка», степень и величина восстано.влеиия его формы должны соответствовать необходимой величине степени восстановления формы тканей (Гюнтер В.Э., 1996, 2001).

Традиционные металлические материалы не обладают подобной эластичностью. При малых деформациях (десятые доли процента) их механическое поведение характеризуется классической упругостью, иначе говоря, напряжения изменяются пропорционально деформации. Более заметные деформации осуществляются посредством пластического течения, то есть необратимо, а именно после снятия нагрузки исходная форма не восстанавливается. Многократное нагружение в пластической области неотвратимо приводит к разрушению материала (Гюнтер В. Э. с соавт., 1998).

Исходя из сказанного, следует, что производство, исследование и применение сплавов из никелида титана представляют собой особую перспективную область современного металловедения, где сложнейшие эффекты термоупругих мартенситных превращений в сочетании с упорядоченной структурой сплавов реализуются в изделиях, проявляющих такие уникальные свойства, как высокая твердость, пластичность, кавитационная, коррозионная, эрозионная стойкость, эффект запоминания формы, демпферирование, способность к развитию значительных усилий при нагреве, биохимическая и биомеханическая совместимость с организмом пациента (Итин В. И. с соавт., 1990; Гюнтер В. Э. с соавт., 1990, 1992, 1993, 1995, 1998; Корнилов Н.В. с соавт., 1996; Андреев В. А., 2001; Rivard С. Н. et al., 1996). Эти исследования были начаты в конце 70-х годов прошлого века в России, США, ФРГ, Франции и Японии (Битюгов И. А., Котенко В. В., 1990). На настоящий момент Россия занимает лидирующее положение как по уровню разработки проблемы в целом, так и по клиническому применению имплантатов с памятью формы.

Назовем наиболее важные свойства сплавов на основе TiNi, определяющие перспективность их использования в медицине (Гюнтер В. Э., 1993; Плоткин Г. Л. с соавт., 2002; Сабаев С. С. с соавт., 2002):

? эффект однократной памяти формы, проявляющийся в изменении формы материала при нагреве до 36С;

? эффект многократной памяти формы, связанный с ее изменением как при нагреве, так и при охлаждении;

? эффект сверхластичности, реализующийся в возврате формы материала при снятии нагрузки;

? эффект деформационной циклостойкости;

? низкий уровень мартенситного сдвига в пределах текучести;

? пластичность и прочность в мартенситном и высокотемпературном состояниях;

? сопротивляемость износу;

? коррозионная стойкость и немагнитность;

? релаксационная стойкость, связанная с сохранением напряженно-деформированного состояния в течение длительного времени.

Наиболее широко для целей остеосинтеза применяются сплавы ТН-10 и ТН-20, температурный интервал восстановления формы которых находится соответственно в пределах от +10С до +25С и от +25С до +35С. Это означает, что конструкции, изготовленные из этих сплавов, можно деформировать, охладив до температуры ниже +10С или +25С, а при контакте с тканями организма они стремятся принять свою первоначальную форму, за счёт чего достигаются фиксация и компрессия костных отломков.

Названные сплавы позволяют получать конструкции, способные изменять свою форму при изменении температуры, развивать при этом значительные усилия (до 800 МГТа), находиться в сверхэластичном состоянии при постоянной температуре, не разрушаться при многократном механическом воздействии (Сабаев С. С. с соавт., 2002). Их отличают простота установки, компактность, надежность, малая травматизация мягких тканей (Битюгов И. А. с соавт., 1986; Копысова В. А., 1990; Герасимов О. Ы., Герасимов С. О., 2001; Орловский Н. Б. с соавт., 2001; Цыганов А. А., Мясников Л. Н., 2001; Heesen J., Haasters J., 1980; Filip P. et al., 2001; Dai K. R. etal., 1993).

Разработка металлоконструкций из никелида титана с учетом полученных остеометрических данных

Недостатком стандартных фиксаторов, используемых для оперативного лечения повреждений голеностопного сустава, является травмирование связок межберцового синдесмоза. Применение подобных жестких конструкций может привести к оссификации, исключает физиологические движения в сочленении, а также вызывает значительный риск резорбции кости вокруг фиксатора при остеопорозе, большой массе тела больного и других. Кроме того, достижение дозированной компрессии берцовых костей требует опыта и рентгенологического контроля на операционном столе, а избыточное затягивание компрессирующего винта провоцирует вальгусное отклонение наружной лодыжки. Остеосинтез существующими компрессирующими проволочными скобами из никелида титана менее травматичен. Их эластичность позволяет сохранить подвижность между берцовыми костями. Но при использовании скобы с длинной ножкой, вводимой чрезсуставно, возможна оссификация в межберцовом промежутке. Недостатком устройства для пластики дистального межберцового синдесмоза (свидетельство РФ № 16069 на полезную модель; МІЖ А61В 17/56, публикация 10.12.2000), которое было избрано в качестве прототипа нашей модели, является невысокая стабильность фиксации связок вследствие небольшой поверхности охвата малоберцовой кости одним узким крючком-захватом.

На основании проведенных остеометрических исследований создано оригинальное компрессирующее устройство для восстановления дистального межберцового синдесмоза (свидетельство на полезную модель № 19358 от 27.08.2001). Оно выполнено в виде фигурной скобы (рис. 13), которая содержит ножку 1, вводимую в большеберцовую кость, два одинаковых овальных крючка-захвата 2, фиксирующих малоберцовую кость, и соединяющую их перемычку с волнообразно изогнутым компрессирующим участком 3, который плавно сопряжен в выпукло-вогнутой головкой 4 прямой ножки 1. Крючки-захваты 2 расположены симметрично под углом а = (20-30) относительно продольной оси компрессирующего участка 3 перемычки. Ножка 1 наклонена под углом Р = (10-30) в сторону загибов крючков-захватов 2, а выпукло-вогнутая головка 4 вписывается в угловой сектор окружности. В рабочем состоянии имплантат имеет длину 250,0 мм и изготавливается из пластины никелида титана толщиной 1,2-1,5 мм и шириной 2,5-3,0 мм или из проволоки TiNi марки ТН - 10 сечением 2,0 мм. Рану послойно зашивают. Накладывают съемную гипсовую шину. Начиная с третьих суток, гипсовую лонгету снимают на 15-20 мин б раз в день для выполнения активных движений в голеностопном суставе. Дозированную нагрузку на оперированную конечность разрешают с 4-й недели.

Преимуществом описанной конструкции является повышение надежности остеосинтеза за счет пространственного рассосредоточения элементов фиксации малоберцовой кости по ее оси и более точного воспроизведения конфигурации межберцового промежутка при сохранении физиологической подвижности берцовых костей. Кроме описанного устройства, нами созданы три типа компрессирующих скоб с памятью формы в комплексе со спицей, изготовленной из нержавеющей стали марки 17Х18Н9 (ГОСТ 5632-61) (заявка на изобретение №2003103206/20 (003222) от 03.02.2003, приоритетная справка №20 от 03.02.2003) (рис. 16).

II тип. Аналогичная скоба с разницей в рабочем элементе, который представлен двумя переходящими друг в друга незамкнутыми омегообразными полукольцами, расположенными по обе стороны от линии ножки и кольца; длина составляет 35 мм (рис. 18). Рис.19. Компрессирующая скоба из никелида титана с двумя дугами. У всех типов конструкций рабочий элемент и ножки располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Техника оітбраілии (рис. 20). Передневнутренним или передненаружным доступом на уровне голеностопного сустава (В.Д. Сикилинда с соавт., 1999) обнажается передний отдел болыпеберцовой кости. Осуществляется репозиция перелома и проводится одна либо две спицы (4) через оба костных фрагмента. Затем после охлаждения конструкции до температуры ниже +10С (например, хлорэтилом) изгибы рабочего элемента (2) растягиваются с помощью крампонных щипцов до 0,5 - 0,8 см. После этого кольцо (3) надевается на спицу (4) и ножка (1) внедряется в отверстие, сформированное в другом отломке. Через 15-40 секунд устройство восстанавливает первоначальную форму, осуществляя тем самым соединение костных отломков с постоянной компрессией. Затем спицу (4) подтягивают на 1-1,5 см, загибают и забивают. Операционную рану ушивают послойно.

Схема компрессионного остеосинтеза при оскольчатых переломах дистального метаэпифиза берцовых костей: сочетание компрессирующих скоб и спиц (а) при разрывах ДМС и переломе внутренней лодыжки; (б) при импрессионных, оскольчатых и внутрисуставных переломах дистального метаэпифиза большеберцовой кости и наружной лодыжки. 4.3. Результаты оценки стабильности остеосинтеза конструкциями из никелида титана Прочность остеосинтеза при переломах дистального метаэпифиза берцовых костей и разрывах дистального межберцового синдесмоза с использованием спиц в комплексе с описанными компрессирующими скобами трех типов из никелида титана проверяли на 6 препаратах голени. Испытания проводили на специально оборудованном стенде с помощью измерителя деформации АИД-4 (по 3 модели в каждой серии). Для измерения деформации на растяжение и скручивание использовали 9 моделей, при этом в каждой серии проводились трехкратные испытания. Воспроизводились следующие варианты травмы {каждый на 3 моделях): ? внутрисуставной перелом дистального метаэпифиза большеберцовой кости, ? перелом обеих лодыжек с разрывом дистального межберцового синдесмоза. В первом варианте остеотомом производили трехфрагментарный внутрисуставной перелом дистального отдела большеберцовой кости и перелом внутренней лодыжки. С помощью дрели выполняли фиксацию отломков спицами с последующим укреплением скобой из никелида титана, предварительно охлажденной в холодильной камере (рис. 21). Оскольчатый перелом дистального метаэпифиза большеберцовой кости. Остеосинтез скобами из никелида титана в сочетании со спицами: а-вид спереди, б - вид с медиальной стороны. Во втором варианте остеотомом производили остеотомию наружной и внутренней лодыжек, скальпелем разрушали тибио-фибулярное сочленение, переднюю и заднюю связки. Отломки фиксировали компрессирующими скобами в комплексе со спицами (рис. 22).

Комбинированный остеосинтез дистальных метаэпифизов берцовых костей, втом числе с импрессией пилона

Оперировали передневнутренним доступом. Прямолинейный разрез начинался отступя 2 см от нижнего полюса внутренней лодыжки и продолжался по гребню большеберцовой кости. Длина кожного разреза (в зависимости от уровня перелома) составляла от 8 до 15 см. Данный доступ малотравматичен, он позволяет выполнить тщательную ревизию в области перелома, не повреждая сосудисто-нервный пучок и сухожилия разгибателей стопы. При этом обязательным моментом является проведение артротомии голеностопного сустава с целью восстановления суставной поверхности большеберцовой кости (чаще всего посредством низведения пилона).

Больная П-а, 18 лет, история болезни № 3341, учащаяся, доставлена 06.08.01 через два часа после падения с высоты 2-го этажа. Диагностированы компрессионный неосложненный перелом тела L2 позвонка 1 ст.; закрытый оскольчатый внутрисуставной импрессионный перелом дистального метаэпифиза большеберцовой кости, перелом нижней трети малоберцовой кости левой голени, тип С3.2 (рис. 30 а, б, в). При поступлении состояние пострадавшей средней степени тяжести. Наложено скелетное вытяжение за пяточную кость. На 4-е сутки на тыльной поверхности голеностопного сустава и стопы образовались эпидермальные пузыри и фликтены. После заживления мягких тканей через 17 суток осуществлена операция: комбинированный остеосинтез дистального метаэпифиза большеберцовой кости компрессирующими скобами с памятью формы, шурупами, низведение пилона и замещение дефекта пористым имплантатом из никелида титана, фиксация отломков малоберцовой кости штифтом Богданова (рис. 30 г, д). Наложена задняя гипсовая лонгета до верхней трети голени сроком на 10 недель. Послеоперационное течение гладкое, швы сняты на 12-е сутки. Начиная с 4-х суток после операции гипсовую лонгету снимали на 15-20 минут 4 раза в день для выполнения активных движений в голеностопном суставе. Через 2,5 месяца разрешена дозированная нагрузка. Больная обследована через 6 месяцев после операции (рис. 30 е - к), жалуется на ограничение движений в поврежденном суставе, ходит с опорой на трость, прихрамывая на левую ногу. При осмотре через год объем движений в голеностопном суставе полный, дополнительной опоры при ходьбе не требуется, сохраняется утренняя скованность в голеностопном суставе. Результатом лечения пациентка удовлетворена.

Больная П-а с оскольчатым, внутрисуставным импрессионным переломом дистального метаэпифнза большеберцовой кости и переломом нижней трети малоберцовой кости левой голени (тип С3.2): а, б - рентгенограммы до операции, в - КТ до операции, г, д — рентгенограммы после операции, е, ж рентгенограммы через 6 месяцев после операции, з, и, к - СКТ через 18 суток после операции.

Больной П-к, 52 лет, история болезни № 2577, водитель, доставлен 20.07.01 через 40 мин после кататравмы (упал с высоты 2,5 м). Диагноз: закрытый оскольчатый внутрисуставной перелом дистального метаэпидиафиза большеберцовой кости левой голени со смещением, тип СЗ.З (рис. 31 а, б). Через 6 суток проведена операция: комбинированный остеосинтез пластиной и скобой с памятью формы (рис. 31 в, г). Наложена задняя гипсовая лонгета до верхней трети голени на срок до 2,5 месяцев. Послеоперационный период протекал без осложнений, швы сняты на 12-е сутки. Больной выписан на работу 25.12.01. Металлоконструкции удалены через год после операции (рис. 31 е). Объем движений в голеностопном суставе полный. Результатом лечения пациент удовлетворён.

Больной П-в, 51 года, история болезни № 5521, водитель, поступил 10.12.02 через 5 часов 30 минут после дорожно-транспортного происшествия. Диагноз: закрытый внутрисуставной оскольчатыи нмпрессионный перелом дистального метафиза большеберцовой кости, перелом внутренней лодыжки левой голени, тип СЗ.З (рис. 32 а, б). При поступлении наложено скелетное вытяжение за пяточную кость. Через 16 суток под спинномозговой анестезией произведена операция: остеосинтез кольцевидными фиксаторами с эффектом памяти формы, винтами и спицами; замещение дефекта, образовавшегося после низведения пилона, проницаемым пористым имплантатом из никелида титана; наложение аппарата Илизарова. На рентгенограммах стояние отломков удовлетворительное (рис. 32 в, г). Послеоперационный период протекал без осложнений, швы сняты на 14-е сутки. Через два месяца аппарат Илизарова демонтирован, начата разработка движений в голеностопном суставе. Больной осмотрен через 5 месяцев после операции, имеется ограничение движений в голеностопном суставе в следующих пределах: тыльное сгибание 90, подошвенное сгибание 110. Осевая нагрузка безболезненная. Пациент удовлетворен исходом лечения.

Рентгенограммы больного П-ва с внутрисуставным оскольчатым импрессионным переломом дистального метафиза большеберцовой кости и перелом внутренней лодыжки левой голени (тип СЗ.З): а, б -до операции, в, г- спустя 6 месяцев. Несколько забегая вперед, скажем, что проницаемый пористый имплантат из никелида титана использован нами у 13 больных основной группы, в том числе у 12 при импрессионных переломах пилона большеберцовой кости и у одного при псевдоартрозе внутренней лодыжки. Перед помещением в воспринимающее ложе его пропитывали раствором антибиотика (клафоран или цефазолин), и он служил в качестве депо противомикробного препарата. Наши клинические наблюдения позволяют считать, что пористые проницаемые материалы на основе никелида титана, получаемые методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза или спеканием, обладают оптимальным сочетанием низкого удельного веса, прочности и пластичности, значительным сопротивлением усталости при малых степенях деформирования. В отличие от беспористого (литого) никелида титана пористый деформируется крайне неоднородно, и процессы деформации по мартенситному типу и по механизму пластической деформации сосуществуют в такой конструкции практически с самого начала нагружения. Чем выше пористость, тем больше степень восстановления формы и предел обратимой деформации.

Живые ткани легко проникают в пористую структуру никелида титана, благодаря чему между костью и имплантатом формируется непосредственная связь, подтвержденная морфологическими исследованиями. При этом реализуются два способа соединения — механическое сцепление в результате прорастания и химическое взаимодействие кости с компонентами элементного состава имплантата. После прорастания костной ткани в матрице из пористого сверхэластичного никелида титана образующийся композитный материал способен в определенной степени обеспечивать в результате деформации циркуляцию и микроциркуляцию жидкостей (как в костной ткани) во время физиологических нагрузок.

Похожие диссертации на Лечение повреждений дистальных метаэпифизов берцовых костей имплантатами с памятью формы (экспериментальное и клиническое исследование) [Электронный ресурс]

Стабильно-функциональный остеосинтез конструкциями с памятью формы (клинико-экспериментальное исследование)Сабаев Сергей Сосланович

Использование фиксаторов с памятью формы в хирургии стопы (клинико-экспериментальное исследование)Шибанов Михаил Вадимович

Лечение повреждений монтеджи : экспериментально-клиническое исследованиеМихайлов, Иван Николаевич

Лечение повреждений голеностопного сустава и их последствий (клинико-экспериментальное исследование)Хорошков Сергей Николаевич

Оперативное лечение двусторонних ротационно-нестабильных повреждений таза : экспериментально-клиническое исследованиеГрищук, Алексей Николаевич

Оперативное лечение повреждений таза с разрывом лонного сочленения (экспериментально-клиническое исследование)Антониади Юрий Валерьевич

Применение методик холодноплазменной аблации для лечения повреждений гиалинового хряща у больных с гонартрозом" (клинико - экспериментальное исследование)Жуликов, Александр Львович

Артроскопическое хирургическое лечение травматических повреждений коленного сустава у детей(экспериментально-клиническое исследование).Богатов, Виктор Борисович

Комбинированный реконструктивный остеосинтез при лечении внутрисуставных и околосуставных повреждений костей нижних конечностей (клиническое и экспериментальное исследование)Каплун, Виктор Аркадьевич

Хирургическое лечение осложнённых повреждений позвоночника в нижнегрудном и поясничном отделах : Экспериментально-клиническое исследованиеТумакаев, Рустем Фаридович