Результат интеллектуальной деятельности: Способ удлинения трубчатой кости

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии.

Известен способ удлинения трубчатой кости, включающий нарушение целостности кости и внедрение интрамедуллярного элемента, устанавливаемого в костномозговом канале, фиксацию костных фрагментов проксимального и дистального к опорам наружного фиксатора и последующую дистракцию с помощью наружного фиксатора (см. описание к патенту Российской Федерации №2175857, МПК А61В 17/56, опубл. 20.11.2001).

В известном способе интрамедуллярную стимуляцию костеобразования осуществляют с помощью дополнительной спицы, которую вводят через метафиз в костномозговой канал на необходимую глубину.

Предлагаемый способ позволяет сократить сроки лечения за счет стимуляции остеогенеза перемещаемой в костномозговом канале интрамедуллярно расположенной спицей. Однако сроки фиксации сегмента после завершения его удлинения аппаратом наружной фиксации остаются весьма большими, поскольку, кроме аппарата наружной фиксации, нет иной жестко стабилизирующей отломки несущей конструкции, и фиксацию отломков аппаратом наружной фиксации необходимо продолжать до полного формирования дистракционного регенерата. Длительное нахождение аппарата внешней фиксации на конечности создает дискомфорт, существенные бытовые неудобства пациенту, снижая качество жизни пациента и делая практически невозможным участие в трудовой деятельности в течение всей процедуры удлинения.

Известен способ удлинения трубчатой кости (бедра), включающий нарушение целостности кости и внедрение интрамедуллярного элемента, устанавливаемого в костномозговом канале, фиксацию костных фрагментов проксимального и дистального к опорам наружного фиксатора и последующую дистракцию с помощью наружного фиксатора (см. Paley D., Maar D., Tetsworth К. FEMORAL LENGTHENINGS BY SIMULTANEOUS EXTERNAL FIXATION AND INTRAMEDULLARY RODDIHG. Montaqqi speciali in travmatoloqia e ortopedia. Scvola internaz. - Yenova, 1993. C. 107-108).

В качестве интрамедуллярного элемента в известном способе используют металлический (стальной, титановый) стержень круглого сечения.

Цель применения интрамедуллярного стержня - сокращение сроков удержания отломков бедра аппаратом наружной фиксации после завершения его удлинения, т.е. более скорый демонтаж наружного устройства за счет стабилизации фрагментов бедра внутрикостным фиксатором (интрамедуллярным стержнем), не дожидаясь окончательного формирования дистракционного регенерата. Это позволяет существенно раньше избавить больного от нахождения в аппарате наружной фиксации, сократив тем самым срок снижения качества жизни и обеспечив более ранний возврат к труду у лиц трудоспособного возраста.

Однако использование известного способа сопровождается рассверливанием костномозгового канала, что приводит к уничтожению костного мозга - одной из основных составляющих, осуществляющих формирование полноценного костного регенерата. Кроме того, принципиально важным недостатком известного способа является необходимость второго этапа хирургического лечения - удаления металлического стержня после окончательной трансформации костного регенерата и приобретения им типичной структуры и прочности нормальной кости соответствующей по локализации зоны. Необходимость повторной операции кратно увеличивает риски для здоровья больного в связи с наркозом и хирургическим вмешательством на мягких и костной тканях, тем более что удаление стержня, как правило, превращается в операцию, более травматичную, чем первичное вмешательство по его установке.

Технической задачей и техническим результатом предлагаемого способа является сокращение травматичности и хирургических рисков за счет исключения рассверливания костномозгового канала и избежания необходимости повторного оперативного вмешательства, а также сокращение общих сроков процедуры удлинения кости, сокращение сроков снижения качества жизни пациентов и более ранний возврат к труду у лиц трудоспособного возраста за счет обеспечения возможности удаления аппарата наружной фиксации с удлиняемого сегмента вскоре после завершения дистракции, не дожидаясь полного формирования регенерата.

Техническая задача решается тем, что в способе удлинения трубчатой кости, включающем нарушение целостности кости, внедрение в костномозговой канал интрамедуллярного элемента для дополнительной фиксации отломков, установку наружного фиксатора, фиксацию интрамедуллярного элемента относительно проксимального костного фрагмента шурупами, а костных фрагментов проксимального и дистального - к опорам наружного фиксатора, последующую дистракцию с помощью наружного фиксатора, фиксацию интрамедуллярного элемента относительно дистального костного фрагмента шурупами по завершении дистракции, имеются отличия, а именно фиксацию интрамедуллярного элемента относительно проксимального и дистального костных фрагментов осуществляют шурупами из углеродного композиционного материала, а в качестве интрамедуллярного элемента используют стержень из того же углеродного композиционного материала, не требующий рассверливания костномозгового канала при его внедрении и хирургического удаления по завершении дистракции.

Предлагается использовать углеродный композиционный материал для замещения костей (см. описание к патенту Российской Федерации №2204361, «Протез тела позвоночника», МПК A61F 2/44, А61В 17/56, A61L 27/080, опубл. 27.09.2003). Углеродный композиционный материал включает углеродные волокна, связанные в единый материал углеродной матрицей. Такое сочетание структурных составляющих позволяет обеспечить хорошую биологическую совместимость (так как материал полностью состоит из углерода), а также высокую прочность (за счет присутствия углеродных волокон). Волокна в углеродном композиционном материале могут быть ориентированы в нужных направлениях, целенаправленно увеличивая механические характеристики изготовленного из материала устройства. Для целей протезирования перспективными представляются углеродные композиционные материалы с многомерными схемами армирования, например при ориентации в них углеродных волокон в трех, четырех и более направлениях.

Использование интрамедуллярного стержня и шурупов из углеродного композиционного материала позволяет произвести демонтаж аппарата наружной фиксации на ранних сроках, не дожидаясь окончательного формирования дистракционного регенерата, и в то же время избавляет от необходимости повторного хирургического вмешательства по удалению интрамедуллярного стержня и шурупов в силу упомянутой биоинертности материала, из которого они изготовлены. Рассверливание костномозгового канала при использовании углеродного материала стержня не производится по двум причинам: материал значительно мягче металла и может быть плотно посажен в костномозговой канал с некоторым сжатием в наиболее узкой его части, и, кроме того, за счет высокой биосовместимости в короткие сроки после завершения дистракции в отделы стержня, контактирующие с костью, происходит остеоинтеграция, повышающая стабильность фиксации в зоне контакта «стержень-кость».

Предлагаемый способ для удлинения трубчатой кости поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен зафиксированный интрамедуллярный стержень перед дистракцией; на фиг. 2 – то же после дистракции.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Вначале производят нарушение целостности кости - остеотомию, в костномозговом канале устанавливают интрамедуллярный элемент 1 в виде стержня из углеродного композиционного пористого материала. Через его проксимальный конец и костную ткань отломка 2 проводят 1-2 блокирующих шурупа 3 из углерода, а дистальный конец стержня оставляют неблокированным в дистальном конце костного фрагмента 4 до окончания дистракции. Затем фиксируют костные фрагменты 2 и 4 к опорам аппарата 5 наружной фиксации посредством спиц (стержней) 6 и 7.

Затем производят дистракцию кости аппаратом 5 наружной фиксации. По достижении запланированного удлинения, осуществляемого темпом 0,75-1 мм/сутки, до достижения нужной длины, через 3-4 недели фиксации аппарат 5 наружной фиксации демонтируют, а через дистальный конец интрамедуллярного элемента 1 и фрагмент кости 4 проводят 1-2 блокирующих шурупа 8 из того же углеродного композитного материала. Обычно при проведении процедуры удлинения сегмента конечности сроки фиксации кости в аппарате наружной фиксации в 2,5-3,5 превышают сроки удлинения. Например, удлинение кости на величину 5 см производят со скоростью приблизительно 1 мм в сутки и таким образом удлинение кости осуществляют в течение 50-60 суток. При этом период фиксации в наружном аппарате для окончательного формирования костного регенерата и возможности его снятия составляет 160-180 суток или в среднем 6 месяцев.

Как и в случае с прототипом, предлагаемый способ позволяет сократить процедуру удлинения кости в целом в 2-2,5 раза или до 2,5-3 месяцев. Однако, в отличие от прототипа, он не требует рассверливания костномозгового канала с разрушением остеогенных его элементов и обеспечивает исключение повторного хирургического вмешательства и снижение таким образом травматичности и хирургических рисков для пациента за счет того, что углерод, являющийся основой интрамедуллярного элемента, используемого в предлагаемом способе, свойственен организму человека, к нему не известно аллергии. При наличии пористости в материале кость врастает в интрамедуллярный элемент 1. За счет перечисленных качеств по завершении процедуры удлинения не требуется извлечения ни интрамедуллярного элемента 1, ни блокирующих шурупов 7.

Пример

Операцию начинают с разреза мягких тканей сегмента конечности для стандартного доступа к кости, подлежащей удлинению, согласно общепринятой методике удлинения устройством внешней фиксации. После защиты мягких тканей кость подвергаемого удлинению сегмента в строго определенном месте пересекают. В костномозговой канал кости удлиняемого сегмента из стандартного доступа для внутрикостного остеосинтеза вводят интрамедуллярный элемент из углеродного композитного материала. В заранее расфрезерованные отверстия в его проксимальном конце в него через костную ткань вводят 1-2 шурупа из аналогичного композита, блокируя тем самым стержень в кости.

Раны послойно зашивают. Через отломки кости на рекомендуемых методикой удлинения уровнях проводят несущие элементы (спицы, стержни или их комбинацию). Затем несущие конструкции фиксируют к опорам устройства наружной фиксации (кольцам, дугам или их сочетанию) по предусмотренной для данного устройства технологии. Опоры, удерживающие отломки кости, соединяют дистракционными стержнями и с 5-7 суток начинают дистракцию по ним со скоростью 0,75-1 мм/сутки. По достижении запланированной величины удлинения через дистальный конец погружного композитного элемента и через кость дистального отломка вводят еще 1-2 шурупа из углеродного композитного материала также через заранее расфрезерованные отверстия. Для этого доступом из мини-разреза (прокола) мягких тканей достигают кортикального слоя кости, рассверливают в нем под контролем электронно-оптического преобразователя отверстие необходимого диаметра в проекции отверстия стержня и поперечник стержня и вкручивают через отверстия шурупы из углеродного композитного материала, тем самым блокируя стержень в отломке кости.

После 3-4 недель фиксации проводят контрольную рентгенографию и при обнаружении удовлетворительно формирующегося регенерата аппарат наружной фиксации демонтируют, оставляя интрамедуллярный стержень, блокированный в обоих отломках для предупреждения миграции и смещения отломков. Больному рекомендуют дозированно возрастающую нагрузку с доведением до полной в течение 1,5 мес. Удаления углеродного композита из костномозговой полости кости не требуется.