Результат интеллектуальной деятельности: Метод расчета максимальной допустимой нагрузки на конечность после остеосинтеза

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для восстановительного лечения при переломах бедренной кости.

В настоящее время оперативный метод лечения переломов бедренных костей (остеосинтез) считается основным. Однако, оперативное лечение, наряду с его неоспоримой важностью, является лишь звеном в процессе лечения пациента, которое начинается с момента оказания пациенту первой помощи и продолжается до его полного выздоровления. Восстановительное лечение после операции остается сложной и актуальной проблемой. В период раннего восстановительного лечения усилия травматологов направлены не только на профилактику возможных осложнений, но и на восстановление функции конечности в режиме прогрессивно возрастающей нагрузки. Однако существуют различия в сроках консолидации переломов у разных категорий больных. Так ранняя нагрузка на конечность, основанная на оценке усредненных показателей, в одном случае может стимулировать остеогенез и предотвратить развитие контрактуры в суставах, а в другом случае стать чрезмерной и привести к негативным последствиям вплоть до нарушения консолидации перелома, миграции металлоконструкции и т.д. Таким образом, подобранный под руководством лечащего врача травматолога двигательный режим и нагрузка на конечность становятся для пациентов базовой основой реабилитационных мероприятий. Однако в ряде случаев возникают проблемы с подбором оптимальной нагрузки на конечность в послеоперационном периоде, связанные с субъективной оценкой степени консолидации перелома, прочности фиксации отломков кости металлоконструкцией, прочностными характеристиками самой кости. Поэтому на протяжении всего периода консолидации необходимо подбирать такие нагрузки на конечность, которые не вызывая риска повторных переломов, вторичного смещения отломков и миграции металлоконструкции способствовали бы консолидации перелома и восстановлению функции конечности и, как следствие, скорейшему восстановлению привычного образа жизни пациента.

Методика объективизации данных о степени консолидации перелома применена в травматологическом отделении 16 Центрального военного специализированного госпиталя МО РФ. Попов А.Ю. (2006) применил вычисления оптической плотности костной ткани в области перелома в различные периоды лечения и предложил классификацию степени консолидации переломов, исходя их оптических свойств костной ткани в зоне перелома [1]. Оптическая плотность места перелома на рентгенограмме идентична оптической плотности мягких тканей при наличии на снимке прослеживаемого диастаза между отломками. По мере консолидации перелома оптическая плотность зоны перелома приближается к оптической плотности кортикального слоя. Автором предложена классификация степени консолидации перелома от значения разницы оптической плотности зоны перелома и кортикального слоя кости. Разница оптической плотности (РОП) является отношением оптической плотности кортикального слоя к оптической плотности зоны перелома и при консолидации приближается к 1,0. Оценивая разницу оптической плотности зоны перелома и кортикального слоя кости в процессе лечения по данным контрольных рентгенограмм можно судить о степени консолидации перелома. Соответственно, нагрузка на оперированную конечность определялась по срокам рентгенологической консолидации. Однако объективных критериев расчета безопасных нагрузок на конечность в различные периоды консолидации, учитывающих не только степень консолидации перелома, но и прочностные характеристики остеосинтеза не предложено.

Решить упомянутые проблемы возможно путем проведения моделирования нагрузок на кость в условиях остеосинтеза с целью выяснения максимально допустимых нагрузок. Существуют методы компьютерного моделирования остеосинтеза с определением характеристик остеосинтеза костей, величин смещений и напряжений в зоне остеосинтеза (Ямщиков, 2011 г). Компьютерное моделирование позволяет провести оценку распределения нагрузок на бедренную кость после проведения остеосинтеза и их величину у больных с различными характеристиками структуры и анатомии кости, а также особенностями перелома [2, 3].

Для определения расчетной максимальной допустимой нагрузки (РМН) на конечность после остеосинтеза в интересующий период восстановительного лечения нами предложен следующий алгоритм.

Сначала вычисляют разницу нагрузок (РН), равную разнице между начальной максимальной допустимой нагрузкой (НМН) в период до начала консолидации перелома, определенной в результате компьютерного моделирования остеосинтеза, и полной нагрузкой (ПН) на конечность, равной массе тела пациента РН=ПН-НМН. При проведении компьютерного моделирования остеосинтеза в предоперационном периоде рассчитываются значения напряжения и смещения в межотломковом пространстве после фиксации перелома предложенной металлоконструкцией. Максимально допустимой считается нагрузка на кость, которая не приводит к возникновению смещения, превосходящего смещение, определенное для модели бедренной кости без перелома, при этом значения эквивалентного напряжения в зоне перелома не превышают соответствующие показатели той же зоны кости без перелома. Определенная таким образом величина максимальной допустимой нагрузки на кость непосредственно после операции варьирует в зависимости от множества факторов, таких как пол, возраст, конституция пациента, наличие сопутствующих заболеваний и т.д., определяющих структурные и анатомические особенности кости, а так же от вида перелома. Таким образом, величина максимальной допустимой нагрузки на конечность в раннем послеоперационном периоде определяется индивидуально для каждого пациента. Далее на основе данных рентгенограмм, полученных в интересующий период времени вычисляется коэффициент консолидации α по формуле: α=2-РОП. Далее вычисляется итоговая расчетная максимальная допустимая нагрузка на конечность (РМН) по формуле: РМН = НМН + (РН X α). Причем, при коэффициенте α≤0,1 считается, что консолидация перелома отсутствует, и нагрузка соответствовует начальной максимальной допустимой нагрузке, полученной по результатам компьютерного моделирования, при коэффициенте α≥0,8 консолидация перелома считается завершенной и разрешается полная нагрузка на конечность.

Предлагаемый нами метод определения расчетной максимальной допустимой нагрузки на конечность после остеосинтеза в интересующий период восстановительного лечения позволяет создать лучшие условия для активизации пациента, снизить риск осложнений, связанных с неправильным дозированием нагрузок (миграция металлоконструкции, нарушение консолидации перелома, вторичное смещение отломков, контрактуры суставов), способствует ускорению консолидации.

Литература.

1. Попов, А.Ю. Трехмерное моделирование репозиции отломков при переломах длинных костей: дис. … кандидата медицинских наук / Саратов, 2006.

2. Ямщиков О.Н., Марков Д.А., Абдулнасыров Р.К., Афанасьев Д.В., Ненашев А.А. Компьютерное моделирование в предоперационном планировании при лечении переломов бедренной кости // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2010. Т. 15. №5. С. 1508-1510.

3. Ямщиков О.Н., Киреев С.Н., Марков Д.А., Емельянов С.А. Макет программно-информационного комплекса для травматологии и ортопедии // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2011. Т. 16. №1. С. 336-338.