Модульное устройство для внеочагового остеосинтеза переломов длинных трубчатых костей

Модульное устройство для внеочагового остеосинтеза переломов длинных трубчатых костей относится к медицине, к травматологии и ортопедии, а именно к области ургентного внеочагового чрескостного остеосинтеза, и может быть использовано при лечении переломов и деформаций длинных трубчатых костей аппаратом внешней фиксации.

Лечение переломов длинных трубчатых костей конечностей является актуальной проблемой современной травматологии и ортопедии. При закрытых и неосложненных переломах длинных трубчатых костей конечностей (низкоэнергентичных) при выборе оперативного метода лечения, как правило, применяют погружной остеосинтез накостными пластинами или блокированными интрамедуллярными стержнями (штифтами). При открытых (в том числе высокоэнергетичных или огнестрельных) переломах погружной остеосинтез неприемлем из-за высокого риска нагноения раны и развития остеомиелита. В таких случаях обычно применяют аппараты внешней фиксации различных модификаций. Также аппараты внешней фиксации используются при оказании противошоковых мероприятий для первичного остеосинтеза при переломе длинных трубчатых костей конечностей в составе политравмы.

Внеочаговый остеосинтез длинных трубчатых костей обладает оптимальным сочетанием атравматичности и стабильности фиксации костных отломков (Шевцов В.И., Макушин В.Д., Куфтырев Л.М., 1994; Барабаш А.А., Соломин Л.Н., 1995; Бейдик О.В., 1996, 2005; Вазина И.Р., Петров СВ., 2001; Введенский С.П., Введенский П.С., 2003; Ciuccarelli С., Cervellati C., Montanari G., 1989; CiboS., 1992 и др.).

Известен аппарат М.Д Волкова, О.В Оганесяна («Травматология и ортопедия». Руководство для врачей в 4-х томах. Под общей редакцией Корнилова Н.В. Том 1 - Общие вопросы травматологии и ортопедии. Санкт-Петербург: «Гиппократ», 2004 г., 337-338). Аппарат Волкова-Оганесяна для лечения переломов костей, содержащий не менее двух полукольцевых опор с закрепленными в них не менее двух взаимно перекрещивающимися спицами, установленными, в метафизарные отделы проксимального и дистального отломков трубчатой кости в каждой из полукольцевых опор, и двух полукольцевых опор с закрепленными в них не менее двух взаимно перекрещивающимися спицами,, установленными парафрактурно в проксимальном и дистальном отломках трубчатой кости, причем кольцевые опоры соединены между собой как минимум двумя резьбовыми стержнями каждая либо двумя шарнирами (репозиционный узел-крест). Данный аппарат обладает большими репозиционными возможностями, а также возможно в едином блоке фиксировать кости смежных сегментов в данном аппарате.

Известен стержневой аппарат для чрескостного остеосинтеза большеберцовой кости (пат. РФ 2350296), содержащий кольца с отверстиями, соединенные между собой резьбовыми штангами, репонирующие элементы, выполненные в виде кронштейнов, фиксированных на кольцах и оснащенных чрескостными стержнями, Аппарат оснащен репонирующими узлами, выполненными каждый в виде резьбовых стержней с ползуном и двумя прокладочными фигурными шайбами, при этом ползун выполнен в виде корпуса со сквозным овальным отверстием для чрескостного стержня и сквозным продольным каналом для резьбового стержня, причем чрескостный стержень имеет возможность фиксации в ползуне в положении отклонения в пределах от 1 до 35° во всех направлениях от центральной оси корпуса ползуна, с помощью гаек, упомянутых шайб и стопорного болта, а резьбовые концы репонирующих узлов размещены с возможностью перемещений и фиксации гайками в отверстиях кронштейнов, размещенных на внутренних поверхностях колец аппарата.

Известен аппарат внешней фиксации для лечения переломов, ложных суставов и несросшихся переломов костей (пат. РФ №2375984), содержащий две подсистемы, которые соединены резьбовыми штангами. Каждая подсистема состоит из дуг в виде 1/3 окружности с выполненными пазами на концах для соединения между собой в подсистему резьбовыми штангами или с возможностью объединения в кольцо. Техническим результатом известного устройства является обеспечение возможности комбинации фиксации фрагментов кости как с помощью натянутых или консольных спиц, так и с помощью стержней при обеспечении рентгенонегативности, прочности и легкости дуг аппарата, а также повышение жесткости фиксации отломков. Выполнение на концах дуг пазов обеспечивает объединения дуг в кольцо. Выполнение на концах дуг пазов обеспечивает возможность комбинации фиксации фрагментов кости как с помощью спиц, так и с помощью стержней, а также возможность объединения дуг в кольцо.

Приведенные устройства обладают следующими недостатками: трудоемкость и длительность наложения, трудности устранения ротационных смещений, недостаточная жесткость фиксации отломков, малая распространенность и фактическое отсутствие комплектующих в стационарах.

Наиболее широко известен и распространен в стационарах аппарат Г.А. Илизарова (Авт. свид №98471). Аппарат Г.А. Илизарова для лечения переломов костей, содержащий не менее двух кольцевых опор с закрепленными в них с помощью спицефиксаторов не менее двух взаимно перекрещивающихся спиц, установленных в метафизарные отделы проксимального и дистального отломков трубчатой кости в каждой из кольцевых опор, и двух кольцевых опор с закрепленными в них с помощью спицефиксаторов не менее двух взаимно перекрещивающихся спиц, установленных парафрактурно в проксимальном и дистальном отломках трубчатой кости, причем в парафрактурных кольцах одна из спиц репозиционная с упорной площадкой, кольцевые опоры соединены между собой как минимум тремя резьбовыми стержнями каждая. Аппарат имеет набор унифицированных деталей, включающий кольца и полукольца с отверстиями для закрепления в них спиц и резьбовых стержней, сборные спицефиксаторы, планки, муфты, шайбы, позволяющие собрать аппарат различной формы, спиценатягиватель.

Данный аппарат несмотря на широкое применение имеет недостатки: многопредметность комплекта, трудоемкость процессов сборки и наложения, возможность вторичных смещений в аппарате, трудности устранения ротационных смещений, ограниченность возможностей точно управляемой и строго дозированной аппаратной репозиции.

После выполнения остеосинтеза аппаратом Илизарова затрудняется доступ к ране с целью выполнения первичной хирургической обработки (ПХО) или перевязок, не говоря уже о сшивании сосудов и нервов, так как каждое кольцо связано с соседним как минимум тремя продольными резьбовыми штангами, которые перекрывают операционное поле для манипуляций. Также недостатком данного аппарата является то, что кольца с закрепленными в них спицами должны располагаться в плоскости, перпендикулярной длинной оси трубчатой кости, а значит, и самой конечности (этот этап требует высокой педантичности в проведении проксимальных спиц), если кольцо со спицами находится в другой плоскости, отличной от перпендикулярной, то возникает необходимость соединения колец резьбовыми штангами с шарнирами (А.Г. Каплунов, А.П. Барабаш, И.А. Норкин, О.А. Каплунов, Ю.А. Барабаш. «Классика и новации чрескостного остеосинтеза в ортопедии, стр.25-34.); (Авт. свид №1055499), это еще больше увеличивает трудоемкость операции и ее длительность. Процесс наложения аппарата имеет высокую трудоемкость и осуществляется под общей анестезией. Длительность выполнения остеосинтеза также является недостатком при лечении пациентов находящихся в тяжелом состоянии (тяжелая сочетанная травма, травматический шок). При таком состоянии нужно как можно быстрее и короче по времени произвести фиксацию отломков (создать неподвижность отломков). Для того чтобы сократить по времени операцию по методике Илизарова, проводят только проксимальные и дистальные спицы с фиксацией их в кольцах, а парафрактурные кольца оставляют пустыми (без спиц), чтобы провести их в дальнейшем после компенсации состояния пациента. Но это лишь ненамного сокращает операцию по времени, так как большая часть времени уходит на сборку аппарата. Существенно сокращает по времени проведение только проксимальных и дистальных спиц с фиксацией их в кольцах и монтажом такого двухсекционного аппарата, а парафрактурные спицы и кольца устанавливают и выполняют репозицию в дальнейшем после компенсации состояния пациента, но это требует перемонтажа аппарата, при котором устраняется ранее выполненная фиксация отломков. Процесс монтажа аппарата Илизарова из четырех стандартных колец трудоемок, длителен (до 2-2,5 часов) и поэтому зачастую неприемлем в качестве первичного остеосинтеза, особенно в условиях политравмы. Еще одним недостатком является то, что парафрактурные репозиционные спицы с упором недостаточно (только в одной плоскости) фиксируют отломки, возникает необходимость проведения и фиксации в кольцах еще по одной парафрактурной спице во второй плоскости, отличной от плоскости, в которой проведены первые парафрактурные спицы. Это требует выполнения либо полной репозиции на операционном столе, либо ослабления вторых парафрактурных спиц во время репозиции, если репозиция выполняется в послеоперационном периоде. В аппарате Илизарова возможна фиксация единым блоком кости смежных сегментов, но при этом конструкция получается очень громоздкой, нежесткой, неуправляемой, выполнение остеосинтеза при этом трудоемкое и длительное по времени.

Предпринимались попытки устранить часть этих недостатков. Известно устройство для ургентного внеочагового остеосинтеза переломов голени (пат. РФ №2299033), состоящее из деталей стандартного набора аппарата Илизарова, содержащее экстренно монтируемые первым этапом операции параартикулярные кольца, соединенные телескопическими штангами и монтируемую вторым этапом операции парафактурную внешнюю опору, включающую резьбовую штангу, пластины, кронштейны, болты и гайки. При этом периметр внешней опоры регулируют соответственно окружности сегмента голени на уровне перелома. Устройство снабжено изогнутыми пластинками и имеет параартикулярные спицы, контур внешней опоры выполнен замкнутым и регулируемой формы, соответствующей окружности голени. Внешняя опора закреплена на телескопических штангах при помощи изогнутых пластин, внешняя опора имеет спицы и болтовые спицефиксаторы, резьбовые штанги во внешней опоре имеются во множественном числе. Есть возможность неинвазивной докомпоновки упрощенной рамы аппарата внешней фиксации парафрактурной внешней опорой при помощи изогнутых металлических пластинок, фиксируемых затягиванием гаек на кронштейнах на телескопических штангах, соединяющих параартикулярные внешние опоры.

Приведенные выше устройства также обладают следующими недостатками: недостаточная жесткость фиксации отломков, фактическое отсутствие оригинальных комплектующих в стационарах. Особенно следует отметить наличие множества дополнительных соединений, которые неизбежно «ослабевают» в процессе эксплуатации аппарата, и наличие кустарно изготовленных элементов - это приводит к нестабильности аппарата в целом.

В качестве ближайшего аналога выбран аппарат Илизарова по авт. свид №98471. для остеосинтеза переломов длинных трубчатых костей, содержащий базовые кольца и полукольца с отверстиями, соединенные четырьмя резьбовыми штангами, спицы, детали стандартного набора аппарата Илизарова, включающие гайки, спицефиксаторы и спиценатягиватели, пластины.

Недостатками прототипа являются:

Во-первых монтаж аппарата Илизарова из четырех и более стандартных колец трудоемок, длителен (до 2 часов) и поэтому чаще всего неприемлем в качестве первичного остеосинтеза, особенно в условиях политравмы.

Во-вторых, отсутствует возможность монтажа/демонтажа дополнительных полуколец/колец без полного демонтажа аппарата внешней фиксации по Илизарову. Это приводит к возможной потере репозиции костных отломков, ограничивает возможности медицинского персонала при выполнении повторных оперативных пособий и перевязок.

В-третьих, отсутствует возможность выполнения повторных оперативных пособий (ПХО, кожная пластика, некрэктомия, костная пластика и т.д.) без практически полного демонтажа аппарата внешней фиксации по Илизарову.

В-четвертых, аппарат Илизарова в стандартной комплектации практически невозможно наложить, не демонтируя ранее наложенного стержневого аппарата внешней фиксации. Это приводит к дополнительной травматизации мягких тканей и костных фрагментов у пострадавшего и не позволяет сохранить первичную репозицию отломков, достигнутую ранее.

Предлагаемое устройство свободно от этих недостатков.

Технический результат заключается в повышении эффективности лечения больных с переломами длинных трубчатых костей, особенно в условиях политравмы, в более прочной фиксации отломков длинных трубчатых костей в репозиционном положении, обеспечении ротационной и осевой стабильности отломков межотломковой компрессии, при необходимости - монтажа/демонтажа дополнительных модульных полуколец/колец без полного демонтажа аппарата внешней фиксации по Илизарову при выполнении повторных оперативных пособий и перевязок. Это приведет к ранней активизации пациентов и снижению сроков лечения.

Техническое решение достигается за счет использования модульного устройства для внеочагового остеосинтеза переломов длинных трубчатых костей, содержащего не менее двух кольцевых базовых опор и нескольких репозиционных полуколец с отверстиями для закрепления в них спиц, соединенных между собой четырьмя резьбовыми штангами, детали стандартного набора аппарата Илизарова. Репозиционные полукольца выполнены разъемными и состоящими из внешнего и внутреннего сегмента с полуокружностями, образующими при сборке отверстия, при этом сегменты соединены между собой П-образными скобами с резьбовым отверстием и гайками, заранее установленными на резьбовых штангах, а между собой внутренние сегменты полукольца соединяют с помощью болтов и гаек.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется графически: фиг. 1 - репозиционное полукольцо в разобранном виде; фиг. 2 - репозиционное полукольцо в сборке; фиг. 3 - первый этап сборки модульного устройства с использованием базовых опор; 4 - начало второго этапа - сборка репозиционного полукольца, установка первого внутреннего сегмента; фиг. 5 - конец второго этапа сборки репозиционного полукольца; фиг. 6 - общий вид модульного устройства, где 1 - внутренний сегмент репозиционного полукольца, 2 - внешний сегмент репозиционного полукольца, 3 - П-образная скоба с резьбовым отверстием в перемычке и расстоянием между ножек соответствующим ширине репозиционных колец для соединения сегментов между собой и установки репозиционных полуколец на резьбовой штанге, 4 - полуокруглые выемки, 5 - базовое полукольцо, 6 - резьбовая штанга, 7 - стандартные гайки, 8 - разъемное репозиционное полукольцо, 9 - стыковочные цилиндрические поверхности, 10 - отверстия под болты с гайками для возможности соединения полуколец в кольца.

Устройство содержит четыре базовых полукольца (5), соединенных четырьмя резьбовыми штангами (6), с предварительно накрученными П-образными скобами (3) и дополнительными стандартными гайками (7) (количество скоб и гаек кратно планируемым дополнительным репозиционным полукольцам). Репозиционные полукольца выполнены разъемными и состоящими из внешнего (2) и внутреннего (1) сегмента с полуокруглыми выемками (4), образующими при сборке отверстия, при этом сегменты соединены между собой П-образными скобами (3) с резьбовым отверстием в перемычке и расстоянием между ножек, соответствующим ширине репозиционных колец. Внутренние и внешние сегменты имеют на концах стыковочные цилиндрические поверхности (9) с отверстием (10) под болты с гайками для возможности соединения полуколец в кольца и закреплены в местах соединения на резьбовой штанге с помощью заранее установленных П-образных скоб и гаек.

В качестве фиксаторов спиц могут быть использованы стандартные спицефиксаторы в зависимости от компоновки устройства. П-образная скоба с резьбовым отверстием и гайка заранее накручивается на резьбовые штанги.

Применяют предлагаемое модульное устройство следующим образом. Базовые опоры в виде колец или полуколец с отверстиями и спицы экстренно монтируют первым этапом операции. При этом размер колец выбирают исходя из периметра периферических отделов сегмента с допуском на возможный отек мягких тканей (например, для голени применяются стандартные кольца размером 160 или 180 мм) После минимальной дистракции и предварительной репозиции накладывается устройство внешней фиксации в составе дистальной и проксимальной базы на основе стандартных полуколец. Проводятся по две пары спиц с напайками. Устройство стабилизируется. Выполняется обработка поврежденных мягких тканей. В случае дальнейшего выполнения противошоковых мероприятий и тяжелого состояния пострадавшего на этом оперативное пособие можно завершить (1 этап). Важно, что в резьбовые стержни, соединяющие дистальную и проксимальную базы, заранее обязательно дополнительно накручиваются стандартные гайки и П-образные скобы для фиксации в последующем репозиционных полуколец (число гаек и скоб кратно числу планируемых полуколец).

На этом ургентная часть операции завершается, не только не отягощая общего состояния больного, но и являясь противошоковым средством. Затраты времени при этом минимальные: 10-20 минут.

В дальнейшем (по стабилизации состояния пострадавшего и/или завершения обработки мягких тканей) выполняется следующий второй этап в отсроченном/плановом порядке в объеме доукомплектования устройства репозиционными полукольцами.

В проекции планируемого проведения спиц заводится внутренний сегмент полукольца (1), затем второй внутренний сегмент (1) полукольца. Сегменты фиксируются между собой за счет стыковочных цилиндрических поверхностей (9) с помощью болтов и гаек (фиг. 5). Далее заводится внешний сегмент (2) полукольца и фиксируется с помощью П-образной скобы (3) и гайки (7) на резьбовой штанге (6). Аналогичная операция выполняется на втором внешнем сегменте (2) полукольца.

Монтаж производится в следующем порядке: заранее накрученные на резьбовые штанги (6) стандартные гайки (7) и П-образные скобы (3) позиционируются на уровне предполагаемого проведения спиц. В свободном промежутке между конечностью и резьбовыми штангами (6) проводится внутренний сегмент (1) полукольца и укладывается на П-образную скобу (3), закрепленную на резьбовой штанге (6) (фиг. 4, фиг 8), затем второй внутренний сегмент (1) полукольца. Сегменты фиксируются между собой с помощью стандартных болтов и гаек из набора аппарата Илизарова (фиг. 5). Затем на эти же П-образные скобы укладываются наружные сегменты (2) репозиционного модульного кольца и фиксируется гайками к П-образным скобам. Всего каждый сегмент фиксируется минимум двумя П-образными скобами (3) заранее установленными на резьбовых штангах (6). Таким образом, в сборе получается стандартное репозиционное кольцо, на котором можно устанавливать стандартные комплектующие от аппарата Илизарова и использовать все возможности, предоставляемые этим устройством (проводить спицы, устанавливать выносные планки, кронштейны с отверстиями и т.д..). В дальнейшем через костные фрагменты проводятся спицы с напайками и фиксируются с помощью гаек (при необходимости П-образных скоб) и спицефиксаторов.

Аналогично устанавливается второе репозиционое кольца на другом (необходимом по характеру перелома костей) уровне. Производится окончательная репозиция и фиксация отломков и стабилизация устройства.

При необходимости выполнения повторных оперативных пособий (ПХО, кожная пластика, некрэктомия, костная пластика и т.д.) производится временный монтаж/демонтаж дополнительных репозиционных разъемных полуколец в обратном порядке.

Важно отметить, что можно накладывать предлагаемое устройство внешней фиксации в данной модификации, не снимая ранее наложенный стержневой аппарат внешней фиксации, с целью сохранения репозиции и снижения травматизации мягких тканей.

Конструктивными особенностями и преимуществами предлагаемого устройства перед прототипом являются следующие:

1) Быстрота наложения устройства в упрощенной компоновке при выполнении 1 этапа операции (противошоковые мероприятия, первичный остеосинтез, особенно в условиях политравмы.).

2) Возможность неинвазивной докомпоновки устройства внешней фиксации.

3) Возможность монтажа/демонтажа дополнительных полуколец/колец без полного демонтажа устройства внешней фиксации - это позволяет сохранять репозицию костных фрагментов.

4) Возможность выполнения повторных оперативных пособий (ПХО, кожная пластика, некрэктомия, костная пластика и т.д.) без полного демонтажа устройства внешней фиксации.

5) Возможность наложения устройства внешней фиксации, не демонтируя ранее наложенного стержневого аппарата внешней фиксации. Это предотвращает дополнительную травматизацию мягких тканей и костных фрагментов у пострадавшего и позволяет сохранить первичную репозицию отломков, достигнутую ранее.

6) Минимальное количество дополнительных соединений позволяет сохранить высокую жесткость и стабильность аппарата.

7) Простота и быстрота компоновки, особенно при наличии устройства в собранном заранее виде.

7) Возможность поддержания адекватного натяжения спиц, снижающегося из-за пластичности металла, за счет равномерного подкручивания гаек на резьбовых штангах базовых опор.

8) Включение устройства в арсенал противошоковых средств и оптимальные свойства ургентного применения.

Клинический пример.

Пациент Н.. 37 лет. Травма в результате ДТП. Диагноз: «Тяжелая сочетанная травма. ЗЧМТ, ушиб головного мозга тяжелой степени. Открытый оскольчатый фрагментарный перелом костей верхней трети правой голени. Обширная размозженная рана правой голени, правого бедра. Травматический шок 2-3 ст.».

При поступлении пациента общее состояние тяжелое. Кожные покровы бледные, сухие. Пульс 110 в минуту, ритмичный, ослабленный. Артериальное давление 70/40 мм рт.ст.

Учитывая тяжесть состояния и объем травмы при поступлении, произведено: ПХО ран голени, обработка кожного лоскута по Красовитову. Наложен стержневой аппарат внешней фиксации.

Учитывая удовлетворительное стояние отломков, высокую вероятность повторной кожной пластики и необходимость повторных хирургических обработок ран голени, через 2 суток после поступления по стабилизации состояния больного произведена смена стержневого аппарата внешней фиксации на предлагаемое модульное устройство. При этом демонтаж стержневого аппарата не производился до окончательной сборки предлагаемого авторами устройства.

Через 21 день после очищения раны произведена кожная пластика расщепленным кожным лоскутом с частичным демонтажем репозиционного разъемного кольца, которое после выполнения кожной пластики было собрано на место (см. фиг. 7-9).

Через 5 месяцев выполнен демонтаж аппарата внешней фиксации - наступила консолидация перелома. Результат лечения расценен как хороший.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет рассчитывать на увеличение эффективности лечения переломов длинных трубчатых костей, особенно в остром периоде травматической болезни при нестабильном общем состоянии больного.