Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕПОЗИЦИИ КОСТНЫХ ОТЛОМКОВ В АППАРАТЕ ИЛИЗАРОВА

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, применяемым в травматологии и ортопедии.

Внеочаговый остеосинтез длинных костей конечностей аппаратами внешней фиксации занимает важное место в ортопедии и травматологии, являясь методом выбора при открытых и высокоэнергетических переломах и ложных суставах костей. Он обладает оптимальным сочетанием атравматичности и стабильности фиксации костных отломков, а также - возможностью манипулирования костными отломками или сегментами конечностей в течение всего времени ношения аппарата внешней фиксации.

Аналоги

Аппараты внешней фиксации делят на спицевые, стержневые и спице-стержневые аппараты различных модификаций, которые имеют свои показания и противопоказания. Стержневые аппараты внешней фиксации проще и наиболее приемлемы в области верхней трети плеча или бедра, где в силу топографо-анатомических особенностей (сочлененность плеча с лопаткой и грудной клеткой и бедра - с тазом) невозможно наложить полное кольцо аппарата. Следовательно, одним из основных преимуществ применения стержневых аппаратов на верхней трети плеча является простота и монолатеральность положения внешней рамы аппарата на поврежденном сегменте.

Критика аналогов

Тем не менее, существенными недостатками стержневых аппаратов внешней фиксации являются:

- низкие репозиционные свойства металлоконструкции с проблематичностью управления костными отломками, как во время операции остеосинтеза, так и особенно в послеоперационном периоде;

- нередкая необходимость в дополнительных приспособлениях для репозиции костных отломков;

- использование чрескостных стержней Шанца, диаметром от 3,5 до 6 мм, что сопряжено с высверливанием внутрикостных каналов и, соответственно, снижением механической прочности и остеогенных потенций кости. Это затягивает сроки заживления переломов, повышает риск воспалений и даже может привести к вторичным переломам кости в местах проведения стержней;

- относительно быстрая потеря стабильности системы аппарата из-за резорбции костной ткани на границе с резьбой внутрикостных стержней. Вокруг спиц тоже со временем возникает резорбция кости, однако степень данной резорбции значительно меньше и ее можно компенсировать за счет компрессии или дистракции между внешними опорами аппарата.

Спицевые аппараты внешней фиксации отличаются большей функциональностью, управляемостью и миниинвазивностью, поэтому в качестве прототипа нами выбран аппарат Илизарова, а именно - спица с упорной площадкой, тягой за которую устраняют боковое смещение дистального костного отломка или дистального сегмента конечности относительно проксимального костного фрагмента или проксимального сегмента конечности, и резьбовые штанги, подкруткой гаек на которых создают компрессию или дистракцию между костными отломками.

Прототип

В качестве прототипа предлагаемого устройства нами выбран традиционный внеочаговый остеосинтез аппаратом Илизарова (Травматология и ортопедия: Руководство для врачей / Под ред. Н.В. Корнилова: в 4 томах. - СПб.: Гиппократ, 2004 - Т.3: Травмы и заболевания нижней конечности / Под ред. Н.В. Корнилова и Э.Г. Грязнухина. - СПб.: Гиппократ, 2006 - 1054 с. - С.592-719), а именно - спица с упорной площадкой, тягой за которую устраняют боковое смещение дистального костного отломка или дистального сегмента конечности относительно проксимального костного отломка или проксимального сегмента конечности, и резьбовые штанги, подкруткой гаек на которых создают компрессию или дистракцию между костными отломками. Спицу с упором фиксируют на внешней раме аппарата при помощи спицефиксаторов, гаек и кронштейнов, а резьбовые штанги крепят к внешним опорам при помощи гаек.

Критика прототипа

Наряду с возможностью боковой тяги и устранения смещения дистального костного отломка или дистального сегмента конечности, устройство-прототип имеет существенные недостатки:

- инвазивность, а именно необходимость сквозного проведения и тяги спицы с упором через кость и мягкие ткани сегмента конечности для репозиции костных отломков или вправления вывиха;

- риск развития воспалительных осложнений тканей, через которые проведена спица с упорной площадкой, и тем выше, чем больше мягких тканей «прошито» спицей;

- проблематичность дозированной и безболезненной коррекции положения костных отломков в послеоперационном периоде, поскольку полноценная репозиция костных отломков или вправление вывиха возможны только во время операции внеочагового остеосинтеза;

- недостаточные манипуляционные свойства прототипа, обусловленные тем, что тягу спицы с упором обычно выполняют спиценатягивателем, который устанавливают на раме аппарата, натягивают и фиксируют спицу, снимают спиценатягиватель, скусывают и загибают конец спицы. Поскольку сгибать и разгибать спицу повторно не следует из-за опасности ее слома на сгибе, репозицию костных отломков (или вправление вывиха) необходимо выполнять одномоментно и окончательно, что не всегда удается;

- несовершенство манипуляционных свойств спицы с упором, кроме того, обусловлено отсутствием возможности достижения обратного хода костного отломка или отклонения ее направления от первоначально заданного вектора;

- небольшая площадь упорной площадки спицы с упором обуславливает высокую нагрузку на единицу площади контактирующей с ней кости, что, во-первых, приводит к рассасыванию кости под упорной площадкой и, во-вторых, может привести к погружению упорной площадки в кость с потерей достигнутой репозиции костного отломка (или вправления дистального сегмента конечности) и трудностью извлечения спицы;

- проблематичность достижения прецизионной точности репозиции костных отломков коррекцией положения смещенного костного отломка в трех плоскостях: по длине, периферии (оси) и ширине;

- отсутствие четкого визуального контроля за перемещением смещенного костного отломка по ширине;

- при достижении репозиции костных отломков или вправлении вывиха дистального сегмента конечности в аппарате Илизарова нередко возникает упругая деформация резьбовых штанг между внешними опорами аппарата, что обусловлено противодействием мышц сегмента конечности, эксцентричным расположением кости в мягких тканях и рычаговыми свойствами костных отломков под действием различных групп мышц, не находящихся в равновесии. Это приводит к искажениям усилий в системе аппарата и недостаточной эффективности остеосинтеза. Для предупреждения искривления резьбовых штанг приходится увеличивать их количество или менять на более устойчивые к искривлению телескопические штанги. Между тем, первое сопряжено с необходимостью поиска дополнительных отверстий на кольцах, которые могут быть заняты болтовыми спицефиксаторами, кронштейнами или болтами, а второе чаще всего невозможно - из-за того, что расстояние между кольцами аппарата, как правило, меньше длины внешней трубки телескопических штанг.

Цель изобретения - повышение эффективности лечения больных с переломами длинных костей и вывихами сегментов конечностей в аппарате Илизарова.

Сущность изобретения

Предлагается устройство (фиг.1), состоящее из деталей стандартного набора аппарата Илизарова, а именно пластины (поз.1), продольной резьбовой штанги (поз.2), поперечной резьбовой штанги (поз.3), кронштейнов (поз.4) и гаек (поз.5). Применяют данное устройство следующим образом. Выполняют типичный внеочаговый остеосинтез аппаратом Илизарова при лечении переломов костей или вывихов сегментов конечностей. В целях прецизионного и дозированного перемещение одного (дистального) костного отломка или сегмента конечности относительно другого (проксимального) костного отломка или сегмента конечности во всех трех плоскостях, перемещение дистального костного отломка или сегмента конечности по длине и оси выполняют подкруткой гаек на продольной резьбовой штанге (поз.2), а по ширине - на поперечной (поз.3). Трехточечная фиксация продольной резьбовой штанги (поз.2) двумя кронштейнами (поз.4) и гайками (поз.5) на пластине (поз.1) и внешней опоре аппарата Илизарова придает ей достаточный запас прочности для прецизионного перемещения дистального костного отломка или сегмента конечности и исключает ее деформацию и искажение напряжений в системе аппарата Илизарова под действием тяги мышц конечности. Запас прочности поперечной штанги на сгиб тоже гарантирован и обусловлен тем, что длина ее более чем в два раза уступает длине продольной штанги - ведь очевидно, что чем она короче, тем труднее ее согнуть. В целях более полного визуального контроля за перемещением дистального костного отломка или сегмента конечности по ширине следует совместить ось продольной резьбовой штанги устройства с осью кронштейна, фиксированного к дистальной внешней опоре аппарата Илизарова (фиг.2, а). Дальнейшее перемещение дистального костного отломка или сегмента конечности по ширине будет четко коррелировать с расстоянием от линии A, соответствующей оси продольной резьбовой штанги, до линии B, соответствующей оси кронштейна (фиг.2, б).

Пример применения устройства

В качестве примера применения устройства для репозиции костных отломков в аппарате Илизарова приводим следующее наблюдение.

Больная А., 59 лет, поступила в ортопедическое отделение РОТЦ 7.03.13 г. в плановом порядке с диагнозом: Застарелый задний вывих правой стопы с замедленно срастающимся переломом лодыжек и заднего края большеберцовой кости со смещением отломков. Из анамнеза: 1,5 месяца назад произошел закрытый перелом лодыжек и заднего края большеберцовой кости с вывихом стопы кзади и кнаружи. Лечилась в травматологическом отделении РОТЦ, где под местной анестезией выполнена репозиция костных отломков с вправлением вывиха стопы и иммобилизацией конечности глубокой гипсовой лонгетой. Рентгенологически подтверждено вправление вывиха стопы и репозиция костных отломков. После спадения отека стопы и голени гипсовая лонгета была переведена в циркулярную гипсовую повязку, а больная выписана на амбулаторное лечение. Однако при контрольной рентгенографии через месяц была выявлена релюксация стопы и вторичное смещение костных отломков, по поводу чего больная госпитализирована для планового оперативного вмешательства.

Под спинномозговой анестезией 13.03.13 г. была выполнена операция: Открытая репозиция наружной и внутренней лодыжек и заднего края большеберцовой кости, вправление заднего вывиха правой стопы с остеосинтезом аппаратом Илизарова и фрагментами спиц Киршнера. При этом выполнен разрез кожи, огибающий сзади нижнюю треть малоберцовой кости. Смещенные костные отломки разъединены и репонированы с фиксаций их спицами Киршнера. Затем произведен дугообразный разрез чуть кпереди от внутренней лодыжки, начиная от уровня выше голеностопного сустава на 5 см и продолжая вниз и кзади, длинной 8 см. Острым и тупым путем обнажена линия перелома и удалены интерпонирующие и препятствующие репозиции костных отломков мягкие ткани (обрывки капсулы, сгустки крови, регенерат). Треугольник Фолькмана репонирован и фиксирован спицами Киршнера, введенными перпендикулярно линии перелома спереди. Затем репонирована и фиксирована спицами внутренняя лодыжка. Интраоперационным рентген-контролем голеностопного сустава в двух проекциях верифицировано вправление вывиха с удовлетворительным положением костных отломков и спиц. Раны послойно ушиты и вторым этапом операции выполнен монтаж аппарата Илизарова из двух соединенных резьбовыми штангами 130-миллиметровых колец на уровне средней и нижней третей голени, в каждом из которых проведена, натянута и закреплена пара спиц Киршнера, диаметром 1,5 мм и углом перекреста 60-75 градусов. Кольца соединены резьбовыми штангами, а затем во фронтальной плоскости через пяточную кость проведена спица Киршнера, натянутая и фиксированная в 130-миллиметровом полукольце. Последнее соединено с нижним кольцом аппарата резьбовыми штангами. Через передний отдел стопы проведена спица, натянутая и фиксированная в полукольце, соединенном с нижним кольцом аппарата кронштейнами, пластинками и гайками. Все резьбовые штанги аппарата законтрогаены. Система аппарата Илизарова стабильная. Наложены асептические шарики на спицы и повязки на послеоперационные раны.

На следующий день выполнена контрольная рентгенография голеностопного сустава в аппарате Илизарова в 2-х проекциях и выявлен задний подтаранный вывих стопы (фиг.4, а, б), что явилось показанием к применению нашего устройства. В целях вправления заднего вывиха стопы необходимо переместить нижнюю внешнюю опору аппарата Илизарова (вместе со стопой) кпереди на 2 см, что было дозировано выполнено в палате следующим образом. Резьбовые штанги между нижним кольцом на голени и внешней опорой аппарата Илизарова на стопе попеременно были заменены на устройство, представляющее собой репозиционный модуль и состоящее из пластины, двух резьбовых штанг (продольной и поперечной), кронштейнов и гаек. При этом продольная резьбовая штанга располагалась на одной оси с кронштейном, связывающим поперечную резьбовую штангу устройства с внешней рамой аппарата на стопе (а именно - полукольцом на пятке). Была произведена дозированная дистракция по продольным штангам устройства в пределах 0,5 см, а затем - по поперечным штангам на 2 см с дозированным перемещением стопы кпереди и визуальным контролем данного перемещения по положению оси кронштейнов и поперечных штанг (фиг.5). Благодаря трехточечной фиксации продольной резьбовой штанги двумя кронштейнами и гайками на пластине и внешней опоре аппарата, а также более чем двукратно меньшей длине поперечной резьбовой штанги, резьбовые штанги устройства обладали достаточным запасом прочности, чтобы исключить их деформацию и искажение напряжений в системе аппарата Илизарова под действием тяги мышц конечности. Поэтому данное перемещение стопы кпереди было осуществлено дозированно и безболезненно. Вправление вывиха верифицировано контрольной рентгенографией (фиг.6, а, б).

После заживления ран и снятия швов больная переведена на амбулаторное лечение с рекомендацией явиться на контрольный осмотр и демонтаж аппарата Илизарова через 2,5 месяца. Предварительный результат лечения расценен нами как хороший.

Признаки полезной модели, отличительные от прототипа

Конструктивными особенностями (отличительными признаками от прототипа) устройства для репозиции костных отломков в аппарате Илизарова являются:

- легкость сборки в репозиционный модуль, легко заменяющий резьбовые штанги, связывающие внешние опоры аппарата Илизарова, а также при необходимости - съемность и обратная заменяемость устройства на резьбовые штанги;

- обеспечение возможности дозированного перемещения дистального костного фрагмента или сегмента конечности в трех плоскостях: по длине и периферии (оси) подкруткой гаек на продольной резьбовой штанге, а по ширине - на поперечной;

- трехточечная фиксация продольной резьбовой штанги двумя кронштейнами и гайками на пластине придает ей достаточный запас прочности с исключением ее деформации и искажения напряжений в системе аппарата Илизарова под действием тяги мышц конечности. В то же время запас прочности поперечной резьбовой штанги обусловлен более чем двукратно меньшей ее длиной, по сравнению с продольной штангой, а следовательно, и устойчивостью на сгиб;

- возможность многократного перемещения костного отломка или сегмента конечности в аппарате Илизарова - без снижения манипуляционных свойств устройства.

Технический результат (преимущества перед прототипом) устройства для репозиции костных отломков в аппарате Илизарова:

- возможность прецизионной и безболезненной коррекции положения костных отломков не только во время операции, но и в послеоперационном периоде;

- неинвазивность, а именно отсутствие необходимости в сквозном проведении и тяге спицы с упором в целях репозиции костных отломков или вправления вывиха сегмента конечности;

- снижение риска развития воспалительных осложнений тканей из-за отсутствия необходимости в проведении спицы с упорной площадкой;

- высокие манипуляционные свойства устройства, обусловленные тем, что возможность прецизионных перемещений дистального костного отломка или сегмента конечности обеспечена в трех плоскостях: по длине, периферии (оси) и ширине;

- возможность многократного перемещения костного отломка или сегмента конечности в аппарате Илизарова - без снижения манипуляционных свойств устройства;

- обеспечение четкого визуального контроля за перемещениями смещенного костного отломка по длине, оси и ширине;

- достаточная площадь контакта спицы (или спиц) с костью и исключение избыточной нагрузки их на единицу площади кости при репозиции костного отломка или вправлении вывиха дистального сегмента конечности исключает риск рассасывания кости под спицей (или спицами) с потерей достигнутой репозиции костного отломка или вправления дистального сегмента конечности;

- достаточный запас прочности на сгиб поперечной (в силу ее длины), и продольной (из-за трехточечности ее фиксации) резьбовых штанг устройства с исключением их деформаций под действием мышц сегмента конечности, как правило не находящихся в равновесии, обеспечивает устойчивость системы аппарата - как во время репозиции костного отломка (или вправления сегмента конечности), так и на весь срок ношения аппарата Илизарова. Устойчивость системы аппарата Илизарова необходима для предупреждения вторичного смещения костных отломков (или сегмента конечности) и обеспечивает оптимальные условия для консолидации перелома.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность лечения больных с переломами длинных костей и вывихами сегментов конечностей в аппарате Илизарова.

Источники информации

1) Илизаров Г.А. Клинические и теоретические аспекты чрескостного и дистракционного остеосинтеза // Теоретические и практические аспекты чрескостного и дистракционного остеосинтеза. - Курган, 1976. - С.14-24.

2) Девятов А.А. Чрескостный остеосинтез. - Кишинев. - 1990. - 316 с;

3) Голяховский В., Френкель В. Руководство по чрескостному остеосинтезу методом Илизарова. - СПб. - 1999. - 270 с.;

4) Каплунов О.А. Чрескостный остеосинтез по Илизарову в травматологии и ортопедии. - М., ГЕОТАР, 2002. - 304 с.;

5) Травматология и ортопедия: Руководство для врачей / Под ред. Н.В. Корнилова: в 4 томах. - СПб.: Гиппократ, 2004. - Т.3: Травмы и заболевания нижней конечности / Под ред. Н.В.Корнилова и Э.Г. Грязнухина. - СПб.: Гиппократ, 2006. - 1054 с. - С.592-719 - устройство-прототип.