Хирургическая фиксация перелома с абсолютной стабильностью

Если перелом фиксирован жесткой шиной, подвижность отломков уменьшается, и при функциональных нафузках смещений практически не происходит.

Жесткость имплантатов уменьшает подвижность отломков, однако эффективно устраняет смещения в зоне перелома только межфрагментарная компрессия.

Абсолютная стабильность устраняет деформацию (растяжение) регенерирующих тканей в зоне перелома при физиологических нагрузках и приводит к прямому костному сращению.

Снижение микроподвижносги отломков ниже критического уровня будет осиблять стимуляцию образования костной мозоли, вызывая сращение перелома без видимой мозоли.

В условиях незначительной микроподвижности сращение кости происходит непосредственно путем восстановления остеонов - того же механизма гомеостаза, который действует и в условиях физиологической регенерации кости

Этот процесс также называется прямым костным сращением.

Оно гораздо медленнее сращения за счет формирования костной мозоли, и имплантат должен не только обеспечивать и поддерживать абсолютную стабильность в течение продолжительного периода времени, он должен быть достаточно прочным, чтобы противостоять усталостным повреждениям на протяжении длительного периода сращения.

Прямое костное сращение не является основной целью такой фиксации перелома, это скорее неизбежное последсгвие применения методов достижения и сохранения точной анатомичной репозиции.

Анатомичное восстановление является истинной целью хирургического лечения внутрисуставных переломов и некоторых диафизарных переломов, таких как переломы предплечья.

Требуется гораздо больший опыт и мастерство для излечения осложнения, связанного с нарушением жизнеспособности кости, чем для фиксации простого реактивного (гипертрофического) несращения, для которого достаточно лишь увеличения механической стабильности.

Нарушение биологии или кровоснабжения кости намного опаснее, чем замедленная консолидация или несращение, вызываемые условиями избыточной деформации из-за излишне эластичной фиксации

Механика методов абсолютной стабильности

Абсолютная стабильность достигается применением преднагрузки компрессией и сил трения.

Преднагрузка компрессией

Компрессия поддерживает плотный контакт между двумя отломками при усдовии, что силы компрессии в зоне перелома превосходят действующие на отломки силы растяжения. Исследования на овцах показали, что преднагрузка компрессией (статическая компрессия) не вызывает некроза кости от давления ни при использовании компрессирующих винтов, ни пластин с аксиальной компрессией. Даже кость под избыточной нагрузкой не подвергается контактному некрозу от сдавления при условии поддержания общей стабильности.

Трение

При компрессии поверхностей перелома между ними возникает трение. Оно нейтрализует срезающие усилия, которые действуют тангенциально, и таким образом предотвращает скользящее смещение. Срезающие усилия возникают в большинстве случаев под воздействием скручивания, которое имеет большее значение, чем нагрузки, действующие перпендикулярно оси кости.

Степень устойчивосги к срезающим усилиям зависит от величины трения, вызываемой компрессией, а также геометрии контактирующих поверхностей (взаимозацепление). При гладких поверхностях перелома обычные силы за счет трения обеспечивают менее 40% необходимой прочности фиксации.

Грубые поверхности обеспечивают жесткую фиксацию и взаимозацепление фрагментов, что дополнительно противодейсгвует смещениям от срезающих усилий.

Имплантаты

Стягивающие винты

Стягивающий винт является имплантатом, который стабилизирует перелом только за счет компрессии.

Стягивающий винт фиксируется только в дальнем кортикальном слое, и сближение фрагментов кости между головкой и резьбовой частью винта приводит к созданию межфрагментарной компрессии. Таким образом, перелом, находящийся между ближним и дальним кортикальными слоями, компрессируется, а абсолютная стабильность обеспечивается за счет предварительной нагрузки и трения.

Эксперименты in vivo показали, что при использовании стягивающих винтов достигается высокая степень компрессии (> 2500 Н) и эта компрессия сохраняется на период, превышающий необходимое для сращения перелома время. Компрессия, создаваемая стягивающим винтом, действует оптимально в пределах перелома в отличие от компрессии пластинами.

Существуют два недостатка компрессионной фиксации только стягивающими винтами. Они обеспечивают высокую степень компрессии, но плечо рычага действия такой компрессии в большинстве случаев слишком мало, чтобы противостоять функциональным нагрузкам. Это в одинаковой степени верно в отношении отибательных и срезающих усилий, так как компрессия ограничена небольшой зоной вокруг винта.

Таким образом, при диафизарных переломах фиксация стягивающими винтами всегда должна дополняться применением пластины, которая защищает винты от действия этих сил ( защитная пластина, которая ранее называлась нейтрализующей пластиной).

Стягивающие винты и винты в пластине не следует затягивать до такой степени, когда они начинают прокручиваться. При таком применении частично повреждается костная резьба и/иди необратимо деформируются винты

Другим недостатком фиксации стягивающим винтом является малая устойчивость к однократной перегрузке.

Если резьба винта срывается, он теряет компрессирующее действие и не может восстановить свою функцию в отличие от фиксации пластиной, где потеря функции одного винта может быть компенсирована остальными.

Чем сильнее затягивается винт, тем больше риск того, что он перестанет действовать: либо сорвется резьба в кости, либо повредится металл, и произойдет полная потеря функции. Особенно важно помнить об этом при использовании винтов из титана, так как этот металл не выдерживает больших нагрузок. Титановые винты не намного слабее стальных, но их растяжимость (пластическая деформация до разрыва) низка.

Пластины

Перелом, фиксированный одним или более стягивающими винтами, обеспечен фиксацией без движений (абсолютная стабильность), однако такая фиксация выдерживает лишь минимальные нагрузки. Шина, перекрывающая зону перелома, может уменьшить нагрузку на винты. Поэтому стягивающие винты обычно комбинируют с пластинами, выполняющими роль шины, для защиты винтов от срезающих или отибательных усилий.

Термин «защитная пластина» (ранее «нейтрализирующая пластина») относится к пластине, функционирующей таким образом.

Пластина может выполнять пять разных функций:

• защита;
• компрессия;
• стягивание;
• мостовидная фиксация;
• опора.

Пластина может быть фиксирована по одну сторону перелома, а затем натянута (путем эксцентричного расположения винта в отверстии пластины или с помощью шарнирного компрессирующего устройства) для достижения компрессии в зоне перелома вдоль оси кости.

Такой способ эффективен только при простых поперечных или коротких косых переломах. Однако при использовании прямой пластины на прямой кости это вызовет компрессию непосредственно под пластиной и легкую дисгракцию (растяжение) в противоположном кортикальном слое.   Данная ситуация не стабильна.

Предварительное сгибание пластины с оставлением небольшого пространства между пластиной и костью на уровне перелома позволит достичь компрессии как ближнего/ так и отдаленного кортикального слоев и обеспечит абсолютную стабильность.

Для действия в качестве стягивающей, пластину следует устанавливать на стороне растяжения кости. При приложении нагрузки пластина превратит силы растяжения в компрессию отдаленного кортикального слоя и обеспечит абсолютную стабильность.

Опорная пластина применяется в метафизарных областях

Она представляет собой конструкцию, которая противодействует осевой нагрузке путем приложения силы под углом 90° к оси потенциальной деформации. В таких условиях пластина первоначально несет всю функциональную нагрузку. Она может применяться для обеспечения абсолютной стабильности и часто комбинируется со стягивающими винтами.

Мостовидные пластины

Мостовидные пластины применяют при многофратентарньк переломах. При этом фиксируют только два основных фрагмента с восстановлением длины, осевого положения и ротации. Зона перелома повреждается лишь в минимальной степени, фиксация промежуточньк фрагментов не выполняегся. Этот метод обеспечивает относительную стабильность со ращением путем формирования копной мозоли.

Компрессионная пластина

Компрессионная пластина с блокированием (LCP) может выполнять пять описанных выше функций.

LCP может обеспечивать абсолютную или относительную сгабильность. Она схожа с динамической компрессионной пласгиной с ограниченным контактом (LC-DCP), но имеет комбинированные отверстия.

Гладкая часть динамического компрессионного отверстия позволяет вводить обычные винты, поэтому LCP может применяться так же, как DCP или LC-DCP. Часть комбинированного отверстия, имеющая резьбу, предназначена для введения винтов с блокируемыми головками с целью обеспечения механического соединения пластины и винта. При многофрагментарных переломах LCP может применяться как стандартная мостовидная пластина.

При использовании LCP необходимо понимать ее функции и знать, как это устройство применяется для достижения целей операции

Однако если вся фиксация обеспечена блокируемыми винтами, пластина не прижимается к кортикальному слою и действует подобно внешнему фиксатору. В этом заключается принцип внутреннего фиксатора.

Он обеспечивает относительную стабильность, минимально нарушая кровоснабжение перелома.

Важным является тщательное предоперационное планирование, обязательно включающее порядок введения винтов, от которого может коренным образом зависеть биомеханическая функция устройства.

Внешние фиксаторы

Циркулярные внешние фиксаторы, разработанные Илизаровым, обеспечивают полный контроль длины, осевого положения и ротации фрагментов перелома. Эти устройства могут применяться для обеспечения абсолютной стабильности.

Такой же принцип используется при лечении с помощью внешних фиксаторов гипертрофических несращений, когда абсолютная стабильность обеспечивает быстрое сращение перелома.

Циркулярные рамы также применимы для создания компрессии при коськ переломах, но их использование требует тщательного планирования и создания более сюжной конструкции. Компоновки аппарата, позволяющие применять компрессию в различньк плоскостях, сложны для расчетов, но в настоящее время имеются компьютерные программы, позволяющие решать эти задачи.

Механобиология прямого, или первичного, сращения перелома

Процесс сращения различается в кортикальной и спонгиозной кости. Их основные элементы качественно соответствуют Друг Другу, но васкуляризация и соотношение объема и поверхности значительно различаются; в спонгиозной кости сращение происходит в целом быстрее и его надежность больше.

Диафизарные переломы

На диафизе стабильная фиксация достигается межфрагментарной компрессией, поддерживающей фрагменты перелома в постоянном контакте. Боль постепенно исчезает, и раннее функциональное лечение становится возможным уже через несколько дней после операции.

Рентгенологически можно наблюдать лишь незначительные изменения.

При абсолютно стабильной фиксации образование мозоли наблюдается минимально или не наблюдается совсем. Плотная адаптация фрагментов означает, что на рентгенограммах может быть видна лишь тонкая линия перелома, что затрудняет оценку сращения. Постепенное исчезновение линии перелома с ростом трабекул, пересекающих ее, является хорошим признаком, тогда как расширение щели является признаком нестабильности.

Хирург оценивает процесс заживления перелома, основываясь на отсутствии рентгенологических признаков раздражения, таких как резорбция кости или формирование облаковидной мозоли «раздражения», а также по клиническим симптомам, таким как наличие или отсутствие боли и отечности.

Гистологическая последовательность сращения в условиях абсолютной стабильности:

• В первые несколько дней после операции активность кости вблизи перелома минимальна. Гематома рассасывается и трансформируется в репаративную ткань. Отечность уменьшается по мере заживления операционной раны.
• Спустя несколько недель начинается внутренняя перестройка кости по гаверсовым каналам, как показали Schenk и Willenegger. В то же время стабильная щель между неидеально адаптированными фрагментами начинает заполняться пластинчатой костью, которая ориентирована поперечне оси кости.
• В последующие недели верхушки остеонов досгигают перелома и пересекают его, если имеется плотный контакт или лишь незначительный диастаз.

Новообразованные остеоны, пересекая щель перелома, обеспечивают своеобразную микросистему перекрестных связей или взаимозацепление.

Переломы спонгиозной кости

Переломы в области метафиза характеризуются сравнительно большой поверхностью отломков и хорошей васкуляризацией.

Данные факторы обеспечивают хорошую фиксацию в отношении сгибания и скручивания, поэтому такие переломы в целом более стабильны, а сращение происходит быстрее. Рентгенологическая оценка несколько затруднена из-за более сложной пространственной структуры трабекулярной спонгиозной кости. Основные гистологические изменения, наблюдаемые при сращении губчатой кости, отмечаются на уровне трабекул.

Сращение - благодаря большей поверхности на единицу объема - наступает скорее, чем в кортикальной кости. Спонгиозная кость имеет лучшее кровоснабжение по равнению с кортикальной, поэтому вероятность возникновения в ней некроза гораздо ниже.

Преимущества абсолютной стабильности заключаются в том, что она поддерживает точную репозицию суставньк поверхностей и позволяет раннюю функциональную реабилитацию.

Недостатком является то, что внутренняя гаверсова перестройка начинается поздно и требует продолжителыюго времени, а отсутствие любой подвижности в зоне перелома не стимулирует формирования мозоли. Поэтому задача обеспечения первичной стабильности фиксации и поддержания ее в течение более продолжительного периода, чем при относительной стабильности, возлагается только на имплантат.

Восстановление кровотока

Абсолютная стабильность оказывает положительное влияние на врастание сосудов. В условиях стабильности кровеносные сосуды легче пересекают щель перелома. Абсолютная стабильность поддерживает восстановление кровеносных сосудов, несмотря на опасности хирургических вмешательств, используемых для ее обеспечения.

Недостатком фиксации пластиной считается относительно большая зона контакта (отпечаток) обычных пластин.

Кость достаточно хорошо переносит механические нагрузки и защищает свои внутренние кровеносные сосуды от такого повреждения. Однако кровеносные сосуды, проникающие в кость со стороны периоста или эндосга, весьма чувствительны к любому внешнему контакту. При расположении пластины на поверхности кости возможно нарушение периостального кровотока. При традиционном остеосинтезе пластиной стабильность частично достигается за счет прижатия пластины к кости, что требует определенной площади контакта.

Большая площадь зоны контакта кости с имплантатом и продолжительность контакта способствуют возникновению ограниченной зоны некроза кости непосредственно под пластиной и могут привести к временному порозу кости, а в исключительньис случаях, к секвестрации.

Последние исследования показали, что уменьшение площади контакта имплантата и кости может улучшить локальную устойчивость к инфекции и способствовать сращению перелома.

Современное состояние технологий хирургического лечения переломов предлагает интересные возможности и открьгго для предложений по улучшению как хирургической техники, так и инструментария и имплантатов.

Цель - простая и экономически выгодная технология, которая обеспечивала бы надежное сращение и раннее восстановление полной функции конечности и пациента.

Технология должна быть соответствующего качества, а ее применение - безопасным и простым для изучения и понимания хирургами всех уровней подготовки.