АППАРАТ ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ПЕРЕЛОМОВ ПЯТОЧНОЙ КОСТИ

Аппарат относится к полезным моделям и используется в медицине для лечения переломов пяточной кости со смещением отломков.
Впервые аппарат для лечения переломов пяточной кости применил Е.Р.Gillet в 1930 году (An apparatus for treatment of fractures of the os calcis // J. Bone Joint Surg. - 1930. - Vol.12. - №3. - p.670-671). Аппарат состоял из двух кронштейнов переменной длины, на которых фиксировался гвоздь Штеймана, проведенный через пяточный бугор или над ним. Свободные концы стержней крепились в гипсовой повязке с окном в области пяточного бугра. M.S.Henderson (Fractures of the os calcis. // Surg. Gynec Obstet. - 1936. - Vol.63. - №6. - P.782-784) модифицировал аппарат Е.Н.Gillet, заменив гвоздь спицей Киршнера, укрепленной в скобе. В нашей стране метод лечения аппаратами внешней фиксации получил развитие после разработки принципов компрессионно-дистракционного остеосинтеза (Г.А.Илизаров, 1968). Предложено множество модификаций метода Илизарова (Ли А.Д., Левей И.П., 1977; Боровков Ю.А., Торшилов А.Н., 1985; Зиганшин И.Н, Сутюшев Р.Б., 2000). Все предложенные аппараты предусматривает фиксацию голеностопного сустава.
За прототип нами выбрано "Устройство для лечения переломов пяточной кости", предложенное И.В. Фишкиным (А.с. №1124934 (СССР), Б.И., 1984. - №43), содержащее две дуги со спицами и спицедержателями, связанные резьбовыми стержнями и штангами, отличающееся тем, что с целью обеспечения равномерной компрессии по всей линии перелома, а также сохранения движений в голеностопном и подтаранном суставах, одна дуга S-образно изогнута, на ее браншах установлены с возможностью поворота планки, в которых размещена с возможностью продольного перемещения другая дуга, причем резьбовые стержни закреплены перпендикулярно изогнутой дуге и снабжены зажимами, штанги расположены вдоль бранш дуги, а их выступающие концы установлены в зажимах. Описанное устройство И.В.Фишкина (1984) является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому. Недостатком аппарата является чрезмерная жесткость фиксации и прорезывание спиц в мягких тканях и кости, что приводит к инфекционным осложнениям.
Техническим результатом предлагаемого аппарата является улучшение результатов лечения переломов пяточной кости за счет введения в конструкцию аппарата тарированной пружины и рационального выбора точек проведения спиц через кости стопы по принципу "золотого сечения".
Сущность аппарата поясняется на рис.1 (схема аппарата), рис.2 (внешний вид), рис.3 (фотография стопы пациента с наложенным аппаратом).
Аппарат состоит (рис.1) из опорной балки (1), на которой в узлах вращения (2) монтируются перемещающийся по длине стержень (3) и неподвижный направляющий стержень (4), на котором установлена
неподвижная опорная втулка (5), и по которому посредством дистракционной пружины (6) скользит подвижная втулка (7) с установленным в ней кронштейном с продольным пазом и укороченным резьбовым хвостовиком (8). В продольном пазе кронштейна с возможностью перемещения установлен болт-спицезажим (9). К опорной балке крепятся кронштейны (10) с болтами-спицезажимами для фиксации спиц, проведенных через передний отдел пяточной кости и через передний отдел стопы. Опорные балки соединены резьбовыми стержнями (11), при разведении которых происходит натяжение спиц.
При наложении аппарата пружины находятся в полностью сжатом состоянии и затем по мере ослабления гаек, расположенных позади подвижной втулки осуществляют дистракцию под заданным углом с заранее рассчитанным усилием, не превышающем порога болевых ощущений (закон Вебера-Фехнера). В процессе репозиции угол может увеличиваться или уменьшаться путем закручивания или откручивания гаек на нижнем конце перемещающегося стержня.
1
max
2
При параметрах: d (диаметр проволоки) = 2,4 мм; D (диаметр пружины) =18 мм; h (шаг пружины) =4-5 мм; n (число витков) =12; l длина пружины в нейтральном состоянии) =48-60 мм; l длина пружины в сжатом состоянии) =28-40 мм; δ (осадка под нагрузкой) =20 мм; τ=33 кг/мм, допускаемое напряжение для углеродистой стали, пружина развивает усилие Р=10 кг.
При наложении аппаратов внешней фиксации И.В. Фишкина и нашей конструкции возникает вопрос о месте проведения спиц через передний отдел стопы. И.В. Фишкин проводил спицы через кости предплюсны. Этот уровень проведения не целесообразен по двум причинам:
1. Слабость губчатой кости (предел натяжения губчатой кости составляет 1,5-2,5 кг/см, а компактной кости 8-12 кг/см (Оганесян О.В., 1975).
2. Место проведения не соответствует принципу "Золотого сечения".
При определении точек приложения сил, действующих на кости стопы, мы руководствуемся принципом "золотого сечения". Термин "золотое сечение" ввел Леонардо да Винчи в конце XV века. "Золотое сечение" - это гармоничное деление целого таким образом, что большая его часть является средней пропорциональной между всем целым и меньшей его частью. Стопу человека также можно рассматривать как частный случай "золотого сечения". Известно, что продольный свод стопы по отношению к нагружаемой оси делится на две части в пропорции 2/3 и 1/3. При наложении аппарата своей конструкции мы использовали принцип "золотого сечения", которое может быть выражено дробями 2/3, 3/5, 5/8..., где 2, 3, 5, 8, 13... - числа Фибоначчи.
Точки проведения спиц представлены на рис. 4 и 5. Точка проведения спицы через передний отдел стопы (А) определяется по рентгенограмме с помощью сетки-клише. Отрезок между точкой проведения спиц через пяточный бугор (В) и передний отдел пяточной кости (С) является малым отрезком, а отрезок от спицы, проведенной через передний отдел пяточной кости, до точки проведения спицы через передний отдел стопы будет большим отрезком золотого сечения. Например, СВ=3 см, следовательно, AC=5 см.
Таким образом, спицы через передний отдел стопы всегда будут переходить через компактную структуру плюсневых костей, что обеспечивает
запас предела напряжения и рациональное распределение нагрузок в аппарате согласно принципу "золотого сечения".
Направление сил, действующих на кости стопы в системе координат XAY в точках их приложения представлены на рис.6.
1
1
1
A - направление действия силы в точке А (передний отдел стопы), B - направление действия силы в точке В (передний отдел пяточной кости), С - направление действия силы в точке С (пяточный бугор), а и b - расстояния между точками, α - угол репозиции.
Развиваемые усилия в точках А, В и С при постоянной Р зависят от расстояния между спицами аппарата а и b и величины угла репозиции α.
Аппарат внешней фиксации для лечения переломов пяточной кости используется следующим образом.
Показанием к применению аппарата являются все переломы пяточной кости со смещением отломков за исключением краевых и раздробленных переломов.
Операция может проводится под любым обезболиванием: наркоз, проводниковая, внутрикостная или местная анестезия.
Положение пациента лежа на спине. Нога уложена на специальную или любую другую подставку со свешенной стопой. Ориентируясь по меткам, сделанным с помощью маркировочной линейки, через кости стопы проводятся спицы Киршнера или спицы из набора Илизарова, причем две перекрещивающиеся спицы через большой отломок бугра проводятся под углом 30° по отношению друг к другу или параллельно и укрепляются в спицезажимах подвижных втулок. Пружины при этом находятся в положении максимального сжатия. Спицы, проведенные через передний отдел пяточной кости и передний
отдел стопы, укрепляются в спицезажимах, расположенных на соответствующих кронштейнах. Натяжение спиц производится разведением балок с помощью трех резьбовых стержней. Установка угла репозиции может быть осуществлена заранее или постепенно в период репозиции в зависимости от характера перелома. Плавно управляемая репозиция осуществляется путем постепенного ослабления гаек, расположенных позади подвижных втулок, а также гаек на концах подвижных стержней, как одномоментно на операционном столе, так и постепенно в течение 2-8 дней, в зависимости от характера перелома, величины отека, состояния трофики тканей. Производится контрольная рентгенография в 2 проекциях. Движения в голеностопном суставе начинаются со дня операции. Ходьба с помощью костылей без нагрузки - с первого дня. Пациент может быть выписан на амбулаторное лечение через 2-3 дня. Срок фиксации в аппарате 6-8 недель без последующего наложения гипсовой повязки. Дозированная нагрузка (ходьба с одним костылем) через 8-10 недель, ходьба с тростью разрешается через 10 недель, полная нагрузка через 12 недель. Возвращение к трудовой деятельности через 16-20 недель.
Клинический пример: пациент Б-ий. В.А., 33 года. История болезни №246, безработный. Травма 26.03.97 при падении с высоты около 3-х метров. Поступил в травматологическое отделение Кинешемской ЦРБ 26.03.97 с диагнозом закрытый перелом левой пяточной кости тип ШБ со смещением отломков. 03.04.97 под местной анестезией чрескостный остеосинтез перелома аппаратом собственной конструкции. Положение пациента лежа на спине. Нога уложена на подставку, при этом стопа выходит за ее край. Ориентируясь по меткам, сделанным с помощью маркировочной линейки, через кости стопы
проведены две перекрещивающиеся спицы через большой отломок бугра под углом 30° по отношению друг к другу и укреплены в спицезажимах подвижных втулок. Пружины при этом находились в положении максимального сжатия. Через передний отдел пяточной кости стопы проведена одна спица и две спицы через передний отдел стопы, в точках, рассчитанных по принципу "золотого сечения". Эти спицы укреплены в спицезажимах, расположенных на соответствующих кронштейнах. Натяжение спиц произведено разведением балок с помощью трех резьбовых стержней.
Установка угла репозиции осуществлена заранее. Плавно управляемая репозиция осуществлена путем постепенного ослабления гаек, расположенных позади подвижных втулок, а также гаек на концах подвижных стержней одномоментно на операционном столе. Смещение отломков устранено. Послеоперационный период без осложнений. Выписан на амбулаторное лечение через 6 дней после операции. Аппарат снят 13.05.97. Достигнуто сращение пяточной кости в правильном положении. Угол Белера 30°. Срок лечения 100 дней. Результат признан хорошим.
При использовании предлагаемого "Аппарата для лечения переломов пяточной кости" обеспечиваются следующие возможности:
1. аппарат изготавливается из деталей набора Илизарова и обеспечивает репозицию и фиксацию отломков в условиях плавно управляемых нагрузок;
2. тарированная пружина обеспечивает плавно управляемые нагрузки в период репозиции и фиксации, снимая избыточные напряжения в системе спица-кость;
3. аппарат позволяет максимально снизить вероятность прорезывания спиц в кости и мягких тканях, снижая риск инфекционных осложнений. Применив аппарат для лечения 8 пациентов с 9 переломами пяточной кости, мы не отмечали подобных осложнений.