УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТРАМЕДУЛЛЯРНОГО ОСТЕОСИНТЕЗА БЕДРЕННОЙ КОСТИ
DEVICE FOR INTRAMEDULLARY OSTEOSYNTHESIS OF FEMORAL BONE

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, применяемым в травматологии и ортопедии.
Лечение диафизарных переломов бедренной кости является актуальной проблемой травматологии и ортопедии. Обусловлено это тем, что данная нозологическая группа повреждений опорно-двигательной системы относится к высокоэнергетическим травмам, участившимся в последние десятилетия. Медицинскую и социальную значимость лечения диафизарных переломов бедренной кости обуславливает ряд факторов. Во-первых, тенденция возрастания частоты высокоэнергетических травм устойчиво сохраняется. Во-вторых, травмам высокой энергии в первую очередь подвержен молодой, наиболее социально и физически активный и работоспособный контингент населения. В-третьих, частота развития замедленной консолидации переломов и ложных суставов бедренной кости и посттравматических контрактур смежных суставов до сих пор высока и не имеет тенденции к снижению. Оставаясь одной из главных причин длительной нетрудоспособности, диафизарные переломы бедренной кости достигают 15,7% в структуре причин инвалидности при последствиях травм. Главными причинами нарушений сращения переломов бедренной кости, кроме травмы высокой энергии, являются травматичность остеосинтеза с неадекватностью фиксации и васкуляризации костных отломков.
Аналоги
В настоящее время отсутствует универсальный метод лечения диафизарных переломов бедра. Однако, интрамедуллярный остеосинтез является методом выбора, особенно при поперечных и коротких косых диафизарных переломах бедренной кости. Данный вид операции производят после открытой (ретроградный остеосинтез) или закрытой (антероградный остеосинтез) репозиции костных отломков. Антероградный остеосинтез выполняется под контролем электронно-оптического преобразователя и нуждается в дополнительном инструментарии. Для устранения ротационного смещения и повышения жесткости фиксации стержня в настоящее время применяют блокирующий остеосинтез с использованием дополнительных винтов, спиц и других приспособлений для заклинивания стержня в костномозговом канале.
Таким образом, в настоящее время имеется множество разновидностей стержней разных форм и диаметров для интрамедуллярного остеосинтеза: полые и солидные (монолитные), прямые и предизогнутые, жесткие и эластичные, с округлым, прямоугольным и четырехгранным сечением и т.д. (фиг.1). Учитывая неравномерность костномозгового канала бедренной кости с наименьшим диаметром в средней трети и возрастанием его к периферии, особенно в нижней трети, до сих пор практикуют рассверливание костномозгового канала гибкими сверлами и использование стержней большего диаметра - для того, чтобы увеличить протяженность контакта «металл-кость» и, соответственно, повысить стабильность фиксации костных отломков.
Критика аналогов
Стандартный интрамедуллярный остеосинтез стержнем Кюнчера, ЦИТО и другими металлоконструкциями без рассверливания и с рассверливанием костномозгового канала часто не может обеспечить адекватной фиксации костных отломков из-за неравномерности костномозгового канала. Данное обстоятельство приводит либо к недостаточной стабильности фиксации перелома (с развитием замедленной консолидацией перелома и нередкой варусной деформацией бедра), либо к заклиниванию стержня в самой узкой части канала с опасностью раскалывания кости. Рассверливание костномозгового канала и применение стержней большего диаметра в расчете на увеличение протяженности контакта «металл-кость» и стабильности фиксации костных отломков сопряжено с дополнительной травмой эндостального слоя кости и резким угнетением репаративного остеогенеза. Помимо риска развития ложного сустава, это увеличивает опасность жировой эмболии.
В последние годы во многих клиниках изменился подход к выбору метода остеосинтеза при переломах бедренной кости. Все более широкое распространение получает такой вариант малоинвазивного оперативного вмешательства, как закрытый блокирующий остеосинтез фиксатором без рассверливания костномозгового канала. Обладая такими несомненными преимуществами, как малотравматичность, стабильность фиксации без нарушения кровоснабжения отломков, этот метод еще не приобрел широкого распространения, и опыт его применения относительно невелик. Кроме необходимости достаточно сложного дополнительного инструментария (блокирующие винты и навигационная система для их применения) и электронно-оптического преобразователя, данный метод лечения сопряжен со значительной интраоперационной лучевой нагрузкой. Так, общее время экспозиции рентген-облучения, получаемого оперируемым больным, достигает 160-180 секунд, что чревато различными осложнениями - от замедления заживления раны и перелома, до снижения общего и местного иммунитета.
Прототип
В качестве прототипа предлагаемого изобретения нами выбран четырехгранный стержень ЦИТО, описанный в национальном руководстве по травматологии (Травматология: национальное руководство / под ред. Г.П. Котельникова, С.П. Миронова. - М.: ГЭО-ТАР-Медиа, 2008. - 808 с. - (Серия «Национальные руководства»), - С.396-400) и представляющий собой стержень прямоугольного поперечного сечения разной длины и диаметра. Используют его при ретроградном остеосинтезе диафиза бедренной кости. При этом стержень заклинивается своими гранями в костной трубке и губчатой кости метафизов отломков, тем самым обеспечивая многоточечную фиксацию конструкции в кости. В отличие от стержня с округлым сечением, он не обладает выраженным поршнеобразным эффектом при проведении его в костной трубке и менее опасен в плане развития жировой эмболии. Размер стержня оптимален, когда хирург туго от руки вводит его в костномозговой канал. Чтобы заранее подобрать стержни оптимального диаметра, перед операцией производят стандартные рентгенограммы на расстоянии 1 м от рентген-трубки до кассеты. При этом костномозговой канал на 10% шире и длиннее, чем его изображение на снимках. Желательно использовать максимально длинные стержни - для заклинивания их не только в костномозговой трубке, но и в мелкоячеистой губчатой кости метафизов отломков, тем самым обеспечивая трехточечную фиксацию стержня в кости.
Критика прототипа
Наряду с возможностью интрамедуллярного остеосинтеза бедренной кости, устройство-прототип имеет существенные недостатки:
- трудность подбора нужного диаметра стержня из-за неравномерности костномозгового канала с высокой вероятностью либо недостаточной стабильности фиксации перелома, когда диаметр стержня меньше необходимого, либо заклинивания стержня в самой узкой части канала с опасностью раскалывания кости - когда он равен диаметру костного канала или даже превосходит его;
- даже при оптимальном подборе длины и диаметра прототипа трехточечная фиксация стержня в трубчатой кости не всегда обеспечивает достаточную стабильность зоны перелома;
- использование прототипа полностью не исключает ротационных движений костных отломков, что, во-первых, угнетает репаративный остеогенез, а, во-вторых, чревато развитием наиболее неблагоприятной и функционально порочной ротационной деформации поврежденной конечности;
- ригидность прототипа. Это, во-первых, затягивает сроки образования и ремоделирования костной мозоли (доказано, что применение жестких металлоконструкций наименее оптимально для остеогенеза). Во-вторых, при ретроградном введении стержня в проксимальный костный отломок бедренной кости для того, чтобы стержень вышел через верхушку большого вертела, а не через его основание (с опасностью перелома шейки бедренной кости или выхода стержня через ягодичные мышцы с неизбежными неудобствами в послеоперационном периоде и на протяжении всего срока ношения стержня). Чтобы достигнуть возможности выхода стержня через верхушку большого вертела обычно максимально приводят и несколько ротируют кнутри бедро, но нередко этого недостаточно, и необходима особая заточка и моделирование конца стержня. Так, для того, чтобы задать нужное направление выходу стержня из верхушки большого вертела, атакующий конец стержня на протяжении 5-7 см следует отогнуть кнаружи под углом 10-20 градусов. Однако, ригидный стержень не поддается моделированию;
- необходимость использования стержней наибольшего диаметра для обеспечения стабильности остеосинтеза, что чревато риском развития жировой эмболии. Это обусловлено тем, что монолитные стержни наибольшего диаметра обладают поршнеобразным эффектом при введении их в костномозговой канал.
Цель изобретения - повышение эффективности лечения больных с диафизарными переломами бедренной кости.
Сущность изобретения
Предлагается устройство для интрамедуллярного остеосинтеза бедренной кости (фиг.2), отличающееся тем, что оно состоит из четырехгранного стержня (поз.1), на протяжении двух дистальных третей которого имеется продольная расщелина (поз.2) с образованием двух разведенных в стороны пружинящих лопастей (поз.3), Т-образной ручки (поз.5) для введения стержня в костномозговой канал бедренной кости и извлечения стержня из канала, двух колпачков (поз.7, 8) на проксимальный конец стержня. При этом на проксимальном конце четырехгранного стержня (поз.1) имеется наружная резьба (поз.4), а на Т-образной ручке (поз.5) и обоих колпачках (поз.7, 8) - соответствующая ей внутренняя резьба (поз.6). На обоих концах стержня (поз.1) и на обоих колпачках (поз.7, 8) имеется позиционная прорезь (поз.9). Ширина разведения (поз.2) лопастей (поз.3) четырехгранного стержня (поз.1) превышает диаметр четырехгранного стержня (поз.1) в 1,5-2,5 раза (фиг.3).
Продольная расщелина (поз.2) и пружинящие лопасти (поз.3) устройства являются результатом продольного распиливания четырехгранного стержня (поз.1) при изготовлении устройства. Стержень при этом распиливают на протяжении двух его третей, и образованные две лопасти разводят в стороны. Пружинистость лопастей вызвана эластичностью металла, из которого изготовлены стержни (обычно это нержавеющая сталь, титан, вольфрамотитановый сплав или другие сплавы из прочного, легкого и инертного металла). Эластичность металла обуславливает его «память формы», когда после разведения лопастей в стороны (например, на 5-6 см) и прекращения действия данного усилия, лопасти пружинят и отчасти стремятся к восстановлению своей первоначальной формы (например, сближаются на 2-3 см). Точно также, при попытке сомкнуть эти разведенные в стороны лопасти, они пружинят и противодействуют данному усилию, после прекращения которого принимают первоначальную форму (с шириной разведения 2-3 см).
Следовательно, предназначение продольной расщелины (поз.2) и пружинящих лопастей (поз.3) четырехгранного стержня (поз.1) заключается в следующем: а) возможность достижения большей стабильности фиксации костных отломков при меньшем диаметре четырехгранного стержня; б) предупреждение концентрации перегрузки (стресса) и исключение заклинивания стержня в костномозговой канале с опасностью раскалывания кости; в) наличие постоянного динамического напряжения на границе «металл-кость», не уменьшающегося даже при обычно возникающем со временем рассасывании кости, контактирующей с металлом; г) обеспечение ротационной стабильности костных отломков; д) четырехточечная фиксация стержня в кости: оба метафиза по периферии стержня и большая часть костномозговой трубки диафиза, контактирующая с пружинящими лопастями стержня.
Т-образная ручка (поз.5) предназначена для введения и удаления четырехгранного стержня (поз.1). Перед введением или удалением стержня, на его наружную резьбу (поз.4) навинчивают внутреннюю резьбу (поз.6) Т-образной ручки (поз.5). Затем плотно от руки вводят стержень в костномозговой канал.
Предназначение обоих колпачков (поз.7, 8) - быть атакующим концом четырехгранного стержня при ретроградном введении его в проксимальный костный отломок. Колпачок при этом защищает внешнюю резьбу (поз.4) четырехгранного стержня (поз.1) от повреждения, а его конусовидная заточка оптимальна для вбивания в кость с выходом через верхушку большого вертела бедренной кости. Меньший из двух колпачков (поз.7), длинною 3,5 см, используют при возможности придания проксимальному отломку бедренной кости максимального приведения и небольшой внутренней ротации, обычно достаточных для того, чтобы четырехгранному стержню было задано нужное направление. Если же есть опасность выхода четырехгранного стержня не через верхушку большого вертела, а через его основание, то используют больший из двух колпачков (поз.8), отличающийся от меньшего, кроме длины (7 см, а не 3,5), наличием равномерной изогнутости, равной 20 градусам. Данный изгиб позволяет дать нужный вектор проводимому через кость четырехгранному стержню.
Позиционные прорези (поз.9) на обоих концах четырехгранного стержня (поз.1) и на обоих колпачках (поз.7, 8) позволяют ротировать четырехгранный стержень (поз.1) для придания ему правильного положения и завинчивать колпачки (поз.7, 8) на его основание при помощи лопаточки Буяльского, введенного в позиционную прорезь.
Применяют устройство для интрамедуллярного остеосинтеза бедренной кости следующим образом. В положении больного на боку или с валиком под ягодицей производят продольный наружный или передне-боковой разрез кожи над местом перелома бедренной кости, длинной 10-12 см. После обнажения зоны перелома концы костных отломков последовательно выводят в рану, зачищают от интерполирующих тканей, после чего пробно репонируют их. Затем (фиг.4) четырехгранный стержень (поз.1) нужной длины и диаметра с навинченным колпачком (поз.7) плотно вводят в проксимальный костный отломок. Дистальный конец введенного в проксимальный костный отломок четырехгранного стержня максимально приводят и несколько ротируют кнутри (вместе с костным отломком), после чего ударами молотка стержень выбивают через верхушку большого вертела и выводят через дополнительную 3-4-сантиметровую рану в области большого вертела. Колпачок отвинчивают и на его место навинчивают Т-образную ручку. Затем костные отломки репонируют и ударами молотка по Т-образной ручке стержень забивают, а Т-образную ручку отвинчивают. Раны послойно ушивают.
Пример применения устройства
В качестве примера применения предлагаемого устройства приводим следующее наблюдение. Больной Д., 1960 г.р. (51 год), поступил в Республиканский ортопедо-травматологический центр (РОТЦ) в г.Махачкале 26.12.11 г. с диагнозом: Сочетанная травма: Сотрясение головного мозга; Ушибленная рана лобной области; Открытый перелом средней трети левого бедра со смещением отломков.
Из анамнеза: за 20 минут до поступления в РОТЦ попал в ДТП - сбит автомашиной. В РОТЦ выполнена ПХО ран головы и левого бедра с проточным дренированием раны бедра, скелетное вытяжение за бугристость болыпеберцовой кости. Раны зажили первично.
На контрольных рентгенограммах левого бедра в 2-х проекциях осталось полное смещение костных отломков, в связи с чем больному показано оперативное лечение в плановом порядке.
18.01.12 г. Операция: Открытая репозиция и интрамедуллярный остеосинтез левой бедренной кости предложенным устройством (четырехгранным стержнем с продольной расщелиной).
Под спинномозговой анестезией в положении больного на правом боку с валиком под поясничной областью и под выпрямленной левой нижней конечностью произведен наружный боковой разрез кожи от подвертельной области вниз на 12 см. На всем протяжении раны рассечена подкожная клетчатка и широкая фасция бедра с Z-образным послабляющим разрезом фасции в обоих углах раны. Острым и тупым путем по ходу мышечных волокон разрез углублен до наружной поверхности зоны косо-поперечного перелома со смещением по ширине, длине и оси. При помощи распаторов, защитников Буяльского и костных долот костные отломки разъединены, последовательно выведены в рану, зачищены от регенерата и пробно репонированы. Затем четырехгранный стержень длинной 38 см и диаметром 1,0 см с навинченным колпачком, длинной 3,5 см, плотно введен в проксимальный костный отломок. Дистальный конец введенного в проксимальный костный отломок четырехгранного стержня с расщелиной максимально приведен и несколько повернут кнутри. Ударами молотка стержень забит в костномозговой канал, выбит через верхушку большого вертела и выведен через дополнительную рану в области большого вертела, длиною 3 см. Колпачок отвинчен при помощи лопаточки Буяльского, введенной в позиционную прорезь колпачка, и на его место навинчена Т-образная ручка. Затем костные отломки сопоставлены и ударами молотка по Т-образной ручке стержень был забит до уровня верхушки большого вертела. Т-образную ручку отвинтили, а раны послойно ушили с оставлением перфорированного трубчатого дренажа. Наложена асептическая наклейка на раны.
На контрольных рентгенограммах в двух проекциях подтверждено удовлетворительное положение костных отломков и стержня с сомкнутыми (напряженными) пружинящими лопастями.
Раны зажили первична. Швы сняты на 8-й день. Больной выписан на амбулаторное лечение 29.01.12 г. Результат лечения нами расценен как хороший.
Признаки изобретения, отличительные от прототипа:
- наличие продольной расщелины на протяжении двух дистальных третей четырехгранного стержня;
- наличие двух разведенных в стороны пружинящих лопастей, ширина которых в 1,5-2,5 раза больше диаметра стержня;
- наличие пологого веретенообразного утолщения стержня на большей части протяженности стержня;
- применение «памяти формы» металла, когда разведенные лопасти пружинят и стремятся к восстановлению своей первоначальной формы при их смыкании;
- наличие Т-образной ручки для введения стержня в костномозговой канал бедренной кости и извлечения стержня из канала;
- наличие двух колпачков на проксимальный конец стержня;
- наличие наружной резьбы на проксимальном конце четырехгранного стержня и внутренней резьбы на Т-образной ручке и колпачках;
- наличие позиционной прорези на концах стержня и колпачках. Технический результат (преимущества перед прототипом) устройства для интрамедуллярного остеосинтеза бедренной кости:
- возможность достижения большей стабильности фиксации костных отломков при меньшем диаметре четырехгранного стержня;
- предупреждение концентрации перегрузки (стресса) в самой узкой части костной трубки и исключение заклинивания стержня в костномозговой канале с опасностью раскалывания кости;
- сведение к минимуму риска жировой эмболии из-за предупреждения поршневого эффекта при введении в костномозговой канал;
- наличие постоянного динамического напряжения на границе «металл-кость», не уменьшающегося даже при рассасывании кости, контактирующей с металлом;
- обеспечение ротационной стабильности костных отломков;
- четырехточечная фиксация стержня в кости: оба метафиза по периферии стержня и большая часть костномозговой трубки диафиза, контактирующая с пружинящими лопастями стержня;
- оптимальные условия для репаративного остеогенеза;
- возможность обеспечения заданного направления ретроградного введения стержня в проксимальный костный отломок с исключением его выведения через основание большого вертела, чреватого переломом шейки бедренной кости и некомфортным состоянием больного с интраоперационной и послеоперационной травмой ягодичных мышц верхушкой стержня;
- пологость веретенообразного утолщения стержня на большей части протяженности четырехгранного стержня исключает вероятность заклинивания при его удалении;
- соответствие принципам строительной механики с наибольшей прочностью при наименьшей затрате материала.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность лечения больных с диафизарными переломами бедренной кости.
Информация, принятая во внимание:
1) В.П. Охотский, А.Г. Сувалян. Интрамедуллярный остеосинтез массивными металлическими штифтами. - М.: Медицина, 1988. - 128 с.;
2) Аврунин, А.А. Этапы и стадии восстановления динамического равновесия в организме при нарушении целостности длинных трубчатых костей / А.А. Аврунин, Н.В. Корнилов, А.В. Суханов // Травматол. и ортопед. России. - 1995. - №4. - 46-52;
3) Травматология и ортопедия: Руководство для врачей / Под ред. Н.В. Корнилова: в 4 томах. - СПб.: Гиппократ, 2004 - Т.3: Травмы и заболевания нижней конечности / Под ред. Н.В. Корнилова и Э.Г. Грязнухина. - СПб.: Гиппократ, 2006 - 896 с. - С.186-202;
4) Набоков А.Ю. Современный остеосинтез / А.Ю. Набоков. - М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2007. - 400 с. - С.296-317;
5) Травматология и ортопедия: Руководство для врачей / Под ред. Н.В. Корнилова: в 4 томах. - СПб.: Гиппократ, 2004 - T.1: Общие вопросы травматологии и ортопедии / Под ред. Н.В. Корнилова и Э.Г. Грязнухина. - СПб.: Гиппократ, 2004 - 766 с. - С.303-336;
6) Травматология: национальное руководство / под ред. Г.П. Котельникова, С.П. Миронова. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 808 с. - (Серия «Национальные руководства»), - С.396-400. - устройство-прототип.