Συγκριτική μελέτη της υβριδικής εξωτερικής οστεοσύνθεσης και της συμβατικής εσωτερικής στη χειρουργική αντιμετώπιση των καταγμάτων των κνημιαίων κονδύλων
Authors: Μαλακάση Αποστόλω 
Published: August 2021

Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η σύγκριση, κλινικά και πειραματικά, της επάρκειας της υβριδικής εξωτερικής οστεοσύνθεσης σε σχέση με την εσωτερική κατά την χειρουργική αντιμετώπιση των καταγμάτων των κνημιαίων κονδύλων. Ξεκινώντας, αναφέρθηκαν ορισμένα στοιχεία για την ανατομία και την εμβιομηχανική της άρθρωσης του γόνατος καθώς και πληροφορίες για τα κατάγματα των κνημιαίων κονδύλων, απαραίτητες για την κατανόηση των λεπτομερειών των χειρουργικών επεμβάσεων. Συνεχίζοντας, κλινικά αξιολογήθηκαν τα αποτελέσματα της αντιμετώπισης των καταγμάτων των κνημιαίων κονδύλων με ανοικτή ανάταξη του κατάγματος και εσωτερική οστεοσύνθεση (είτε με πλάκα αντιστήριξης είτε με διακαταγματικούς κοχλίες σπογγώδους οστού) και συγκρίθηκαν με τα αποτελέσματα της εφαρμογής υβριδικής εξωτερικής οστεοσύνθεσης σε συνδυασμό με ελαχιστοποιημένη αρθροτομή. Καταγράφηκαν οι εξής παράμετροι: χρόνος επέμβασης, χρόνος μετεγχειρητικής νοσηλείας, έναρξη φόρτισης του σκέλους, λειτουργικότητα του γόνατος, επιπλοκές άμεσες και απώτερες σε 60 περιπτώσεις καταγμάτων των κνημιαίων κονδύλων όλων των τύπων κατά την ταξινόμηση Schatzker. Η λειτουργικότητα του γόνατος καταμετρήθηκε σύμφωνα με το Knee Society Score (KSS), ενώ η αξιολόγηση των μετεγχειρητικών ακτινολογικών αποτελεσμάτων έγινε σύμφωνα με το Rasmussen’s Radiological Score (RRS). Η μετεγχειρητική παρακολούθηση ήταν κατά μέσο όρο διάρκειας δώδεκα μηνών. Καταγράφηκαν 60 περιπτώσεις: 39 άνδρες (65%) και 21 γυναίκες (35%) με μέση ηλικία τα 40,5 έτη (από 21 έως 78 ετών). Τα τροχαία ατυχήματα αποτελούσαν το αίτιο των 47 καταγμάτων (ποσοστό 78,33%), εκ των οποίων τα 29 οφειλόταν σε παράσυρση πεζού από όχημα, ενώ τα υπόλοιπα 13 (ποσοστό 21,66%) ήταν συνέπεια πτώσης εξ ύψους. Όλα τα κατάγματα ήταν κλειστά και κανένα δεν συνοδευόταν από ρήξη αγγείων ή τραυματισμό νεύρων της περιοχής του γόνατος. Σύμφωνα με την ταξινόμηση Schatzker, 30 κατάγματα αντιμετωπίστηκαν με εσωτερική οστεοσύνθεση, εκ των οποίων 5 κατάγματα ήταν τύπου Ι (16,66%), 7 τύπου ΙΙ (23,33%), 4 τύπου ΙΙΙ (13,33%), 6 τύπου IV (20%), 4 τύπου V (13,33%) και 4 τύπου VI (13,33%). Τα υπόλοιπα 30 κατάγματα αντιμετωπίστηκαν με υβριδική εξωτερική οστεοσύνθεση, εκ των οποίων 5 κατάγματα ήταν τύπου Ι (16,66%), 6 τύπου ΙΙ (20%), 4 τύπου ΙΙΙ (13,33%), 4 τύπου IV (13,33%), 6 τύπου V (20%) και 5 τύπου VI (16,66%). Ο μέσος όρος του χρόνου της χειρουργικής επέμβασης ήταν στην πρώτη περίπτωση τα 101,9 λεπτά, ενώ στη δεύτερη τα 97,5 λεπτά. Ο μέσος όρος του χρόνου της μετεγχειρητικής νοσηλείας ήταν στην πρώτη περίπτωση οι 4,2 ημέρες, ενώ στη δεύτερη περίπτωση οι 3,6 ημέρες. Ο μέσος όρος της έναρξης φόρτισης του σκέλους ήταν στην πρώτη περίπτωση οι 9,8 εβδομάδες, ενώ στη δεύτερη οι 12,9 εβδομάδες μετεγχειρητικά. Τα μετεγχειρητικά ακτινολογικά αποτελέσματα, σύμφωνα με το RRS, στις 30 περιπτώσεις που αντιμετωπίστηκαν με εσωτερική οστεοσύνθεση ήταν: άριστα: 7 (23,33%), καλά: 13 (43,33%), μέτρια: 8 (26,66%), πτωχά: 2 (6,66%). Ενώ για τα 30 κατάγματα που αντιμετωπίστηκαν με υβριδική εξωτερική οστεοσύνθεση τα αντίστοιχα αποτελέσματα ήταν: άριστα: 4 (13,33%), καλά: 12 (40%), μέτρια: 9 (30%), πτωχά: 5 (16,66%). Τα τελικά κλινικά αποτελέσματα, σύμφωνα με το KSS, στις 30 περιπτώσεις που αντιμετωπίστηκαν με εσωτερική οστεοσύνθεση ήταν: άριστα: 18 (60%), καλά: 3 (10%), μέτρια: 3 (10%), πτωχά: 6 (20%). Ενώ για τα 30 κατάγματα που αντιμετωπίστηκαν με υβριδική εξωτερική οστεοσύνθεση τα αποτελέσματα ήταν: άριστα: 12 (40%), καλά: 6 (20%), μέτρια: 1 (3,33%), πτωχά: 11 (36,66%). Όσον αφορά τις επιπλοκές, παρατηρήθηκε επιπολής μικροβιακή φλεγμονή του χειρουργικού τραύματος σε 1 (3,33%) ασθενή που αντιμετωπίστηκε με εσωτερική οστεοσύνθεση και σε 5 (16,66%) ασθενείς που αντιμετωπίστηκαν με υβριδική εξωτερική, στα σημεία εισόδου και εξόδου των βελονών, η οποία υποχώρησε με την χορήγηση αντιβιοτικών από το στόμα και την σχολαστική περιποίηση των τραυμάτων, δίχως να χρειαστεί χειρουργικός καθαρισμός του τραύματος, αφαίρεση ή αντικατάσταση κάποιας από τις βελόνες. Κλινική εικόνα πνευμονικής εμβολής παρουσίασαν 2 (6,66%) ασθενείς με εσωτερική οστεοσύνθεση και 1 (3,33%) με υβριδική εξωτερική, η οποία επιβεβαιώθηκε με εργαστηριακό έλεγχο και λύθηκε απρόσκοπτα με κατάλληλη θεραπευτική αγωγή. Προσθιοπίσθια αστάθεια του γόνατος παρουσιάστηκε σε 2 (6,66%) ασθενείς με εσωτερική οστεοσύνθεση και σε 1 (3,33%) με υβριδική εξωτερική, όπου θα χρειαστεί επανεπέμβαση για την αποκατάσταση του προσθίου χιαστού συνδέσμου. Πτωχή κινητικότητα του γόνατος παρουσίασαν 7 (23,33%) ασθενείς με εσωτερική οστεοσύνθεση και 4 (13,33%) με υβριδική εξωτερική. Πώρωση του κατάγματος σε πλημμελή θέση παρουσιάστηκε σε 2 (6,66%) ασθενείς με εσωτερική οστεοσύνθεση και σε 7 (23,33%) με υβριδική εξωτερική ενώ αναμένεται ότι έντεκα ασθενείς με εσωτερική οστεοσύνθεση και δεκαέξι με υβριδική εξωτερική θα αναπτύξουν μετατραυματική αρθρίτιδα. Από την στατιστική ανάλυση που πραγματοποιήθηκε διαπιστώθηκε ότι δεν υπήρξε στατιστικά σημαντική διαφορά συγκρίνοντας το μέσο χρόνο διάρκειας επέμβασης, το μέσο χρόνο μετεγχειρητικής νοσηλείας, τις επιπλοκές, τα ακτινολογικά και κλινικά αποτελέσματα των δύο μεθόδων οστεοσύνθεσης. Συγκρίνοντας όμως τους μέσους χρόνους έναρξης φόρτισης του σκέλους διαπιστώθηκε ότι η εσωτερική οστεοσύνθεση έχει μικρότερο χρόνο έναρξης φόρτισης κατά 3 εβδομάδες από την υβριδική εξωτερική. Πειραματικά, για την σύγκριση της αντοχής των δύο συστημάτων οστεοσύνθεσης (υβριδικής εξωτερικής και εσωτερικής), στην χειρουργική αντιμετώπιση των καταγμάτων των κνημιαίων κονδύλων, κάτω από όμοιες συνθήκες καταπόνησης, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων (FEM). Για να εφαρμοστεί η μέθοδος αυτή απαιτήθηκε η κατασκευή της γεωμετρίας γόνατος-κνήμης καθώς και των υλικών οστεοσύνθεσης στο περιβάλλον ενός σχεδιαστικού προγράμματος CAD και στη συνέχεια η εισαγωγή τους στο πρόγραμμα των πεπερασμένων στοιχείων. Έτσι, σαρώθηκαν 144 εγκάρσιες τομές αξονικής τομογραφίας, ανά 2 mm, οι οποίες απαρτίζουν ολόκληρο το γόνατο-κνήμη υγιούς άνδρα 40 ετών. Από αυτές χρησιμοποιήθηκαν οι 38. Τα επιλεγμένα στοιχεία της αξονικής εισήχθησαν στο λογισμικό SOLIDWORKS (έκδοση 2010), οριοθετήθηκαν οι διακρινόμενες περιοχές με σημεία, δημιουργήθηκαν οι καμπύλες (splines) σε κάθε τομή, αναπτύχθηκαν στο χώρο σε τρεις διαστάσεις, έγινε η ανασύνθεση των τρισδιάστατων εικόνων και κατασκευάστηκε το μοντέλο γόνατος-κνήμης, στο οποίο σχεδιάστηκαν τα έξι είδη καταγμάτων, σύμφωνα με την ταξινόμηση Schatzker. Στο ίδιο πρόγραμμα σχεδιάστηκαν και τα υλικά οστεοσύνθεσης (υβριδική εξωτερική και εσωτερική) σε γραμμική τρισδιάστατη αξονομετρική απεικόνιση καθώς και σε φωτορεαλιστική μορφή. Στη συνέχεια, δημιουργήθηκε το πλέγμα επιλέγοντας πεπερασμένα στοιχεία τετραεδρικά,, τετρακομβικά, με τρεις βαθμούς ελευθερίας ανά κόμβο. Αναπτύχθηκαν έξι συμπαγή πλέγματα με εσωτερική οστεοσύνθεση και έξι με υβριδική εξωτερική, με διαφορετικό συνολικό αριθμό στοιχείων και κόμβων στο καθένα. Τόσο το οστούν όσο και τα υλικά οστεοσύνθεσης θεωρήθηκαν ως ισότροπα και γραμμικώς ελαστικά. Για το φλοιώδες οστό ορίστηκε μέτρο ελαστικότητας Ε=17,4 GPa και λόγος Poisson ν=0,3, ενώ οι αντίστοιχες τιμές για το σπογγώδες οστό ήταν Ε=0,96 GPa και ν=0,2. Θεωρήθηκε ότι στην κνημιαία διάφυση είναι κυρίαρχη η παρουσία του συμπαγούς-φλοιώδους οστού, ενώ στο άνω τριτημόριο της κνήμης κυριαρχεί η παρουσία του σπογγώδους. Τα υλικά οστεοσύνθεσης είναι κράματα τιτανίου με Ε=105 GPa και ν=0,3. Για την ανάλυση, η οποία ήταν στατική, θεωρήθηκαν συνθήκες μη ολίσθησης-μη εισχώρησης μεταξύ των συνεργαζόμενων στοιχείων, δηλαδή περιορίστηκαν όλοι οι κόμβοι που συνδέουν τα υλικά οστεοσύνθεσης μεταξύ τους, και με το οστό, όπως, επίσης, δεσμεύτηκαν πλήρως και οι βαθμοί ελευθερίας των κόμβων στο κατώτερο όριο της κνήμης. Στα στοιχεία του άνω άκρου του μοντέλου ασκήθηκε συνισταμένη αξονική θλιπτική δύναμη 1000 Ν. Την επιβολή οριακών συνθηκών και φορτίου ακολούθησε η επίλυση του κάθε μοντέλου και η ανάλυση των αποτελεσμάτων, τα οποία αφορούν το πεδίο τιμών τάσης και παραμόρφωσης κατά Von Mises, καθώς και τις τιμές μετατόπισης σε συνισταμένη αξόνων. Από τη σύγκριση των μέγιστων τιμών των Von Mises ισοδύναμων τάσεων που αναπτύχθηκαν στα μοντέλα με κάταγμα τύπου Ι, IV και VI με εσωτερική οστεοσύνθεση προέκυψε ότι αυτές είναι μικρότερες από τις αντίστοιχες των μοντέλων με υβριδική εξωτερική. Ενώ, οι τιμές των μέγιστων Von Mises ισοδύναμων παραμορφώσεων ήταν μικρότερες στα μοντέλα με κάταγμα τύπου Ι, ΙΙ και VI με εσωτερική οστεοσύνθεση. Συγκρίνοντας τις τιμές των μέγιστων μετατοπίσεων, παρατηρήθηκε μείωση αυτών στα μοντέλα με εσωτερική οστεοσύνθεση, σε όλους τους τύπους καταγμάτων εκτός από τον τύπο ΙΙΙ, πράγμα που υποδηλώνει μειωμένη ακαμψία και, επομένως, μικρότερη σταθερότητα του συμπλέγματος υβριδική εξωτερική-οστό, σε αυτούς τους τύπους καταγμάτων. Η εσωτερική οστεοσύνθεση προσδίδει μετεγχειρητική σταθερότητα, καθοριστικό παράγοντα για την ποιότητα του αποτελέσματος, απαιτεί όμως εκτεταμένες προσπελάσεις με συνέπεια την περαιτέρω επιβάρυνση της ήδη τραυματισμένης αγγειακής κυκλοφορίας της περιοχής του γόνατος. Για τον λόγο αυτό η υβριδική εξωτερική οστεοσύνθεση αποτελεί μια παραδεκτή εναλλακτική λύση στην χειρουργική αντιμετώπιση των καταγμάτων των κνημιαίων κονδύλων.