Вступ
Сегментарні дефекти кісткової маси великогомілкової кістки після переломів є актуальною медичною та соціальною проблемою. Основними методами лікування сегментарних кісткових дефектів є дистракційний остеогенез [1–3].
Кістково-транспортна техніка пластики в лікуванні дефектів і незрощень довгих кісток гомілки за допомогою кільцевих фіксаторів (КФ) набула поширення у всьому світі. Вона має такі переваги: реконструкція автогенною кісткою без шкоди для здорових тканин інших ділянок; стійкість до інфекції [4–6]. Але цей метод має не тільки переваги, а й недоліки, що детермінує його використання.
Техніка з використанням КФ малотравматична, створює достатньо жорстку фіксацію. Метод має низький ризик глибокого інфікування, економічно вигідний і технічно може виконуватися в умовах фінансових та технічних обмежень.
У випадках з використанням кістково-транспортної техніки заміщення реалізується можливість утворення високоякісної, біологічно нормальної нової кісткової тканини досить великих розмірів. Однак є й недоліки застосування кістково-транспортної техніки дистракційного остеогенезу КФ.
При зведенні «транспорту» можлива його нестабільність, закидання (кутове зміщення). При тривалому застосуванні КФ може розвинутись нестабільність системи «апарат — кістка», зумовлена змінами в системі зовнішньої фіксації або явищами остеопорозу.
Удосконалення технології кістково-транспортної техніки КФ дозволить поліпшити результати лікування цієї тяжкої патології [7–9].
Мета дослідження: в умовах експерименту виявити найбільш ефективні конструктивні удосконалення кістково-транспортної техніки лікування дефектів великогомілкової кістки.
Завдання: на основі літературного аналізу та особистих спостережень виявити найбільш значущі ускладнення технології кістково-транспортної техніки КФ.
В експерименті виявити найбільш оптимальні конструктивні варіанти КФ для подальшого застосування їх в клінічній практиці.
Матеріали та методи
Дослідження проводились у Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», на кафедрі динаміки та міцності машин та опору матеріалів. Використовувалася випробувальна машина TIRATEST-2151 № 48/8.9.
Використовували сертифіковані композитні кістки Sawbones®, які відповідають характеристикам міцності реальної кістки. Виробники рекомендують їх використання для тестування, порівняння або конструювання імплантатів та інших пристроїв, що фіксують уламки, зокрема апаратів зовнішньої фіксації [10]. Моделі кортикальної оболонки виготовляються із твердого пінопласту з внутрішнім губчастим матеріалом.
Зразки фіксації остеотомованого фрагмента випробували у різних режимах (рис. 1).
Вибір режимів випробування базувався на аналізі ускладнень при проведенні дистракційного заміщення дефектів. У процесі дистракції «транспорт» (остеотомований фрагмент) повинен долати опір м’яких тканин. При хронічному процесі розвиваються рубцеві тканини, що викликає значний спротив транспортуванню фрагмента. На різних ділянках сегмента гомілки ці параметри дуже різняться. Так, внутрішня поверхня великогомілкової кістки покрита лише шкірою, підшкірною клітковиною і надкісницею. Спротив переміщенню у цій ділянці мінімальній. На задній і латеральній поверхнях містяться компартменти з вираженими фасціями, які кріпляться до кістки, міжвісна мембрана, м’язи і сухожилки. Тому розподіл навантажень на остеотомований сегмент дуже нерівномірний, що може призводити до його зміщення — закидання та ротаційних зміщень. Після закінчення дистракції та зіставлення уламків на довгий час виникає потреба щільного зіставлення і стабільного утримання для зрощення фрагментів (стабільність здавлювання по осі).
Застосовували спосіб реєстрації переміщень точок біологічних препаратів за допомогою цифрової фотозйомки, що забезпечувало одночасне вимірювання зміщень різних точок біомеханічної системи «фрагмент кістки — фіксатор». При фотографуванні об’єкта було використано контрастні щодо решти зображення точки (мітки). Контрастні мітки розміщували у площинах кістки. Перед початком випробування проводили фотографування ненавантаженого зразка, це фото в подальшому використовували як базове зображення (рис. 2).
У процесі випробування дослідний зразок фотографували при різних величинах навантаження. Зображення у цифровому вигляді обробляли на комп’ютері, використовуючи стандартну систему управління цифровим зображенням.
Для досліджень реалізовано 5 схем закріплення спиць у кільці апарата, яким переміщується остеотомований фрагмент великогомілкової кістки (табл. 1).
Візуалізація варіантів наведена на рис. 3.
У процесі навантаження були записані таблиці, в яких розміщені дані, що реєструвала випробувальна установка. Таблиці містять величини переміщення (мм) і сили (Н), що прикладалася. Щоб виключити вплив на розрахунок жорсткості недійсних результатів (система реєструвала результати і під час того, коли навантаження було знято), необхідно було побудувати графіки залежності сили (Н) від переміщення зразка (мм). Далі виділяли лінійний відрізок графіка залежності «сила — переміщення», за яким розраховувалася жорсткість системи (Н/мм).
Результати
Отримані в експерименті результати наведені в табл. 2.
Графічно жорсткість системи залежно від компоновки виглядає наступним чином (рис. 4–6).
Аналіз переміщення уламків кістки при різних системах КФ і різних видах навантажень свідчив про наступне. Найбільшу жорсткість мала система 4, у якій в «транспорт» було проведено 3 спиці, з них 1 — в площині кільця, 2 — під кутом; фіксація стрижня здійснювалася з плечем жорсткості кріплення.
Збільшення кількості спиць з 2 до 3 (усі були проведені в площині кільця) вело до збільшення жорсткості здавлювання вздовж осі кістки системи з 66,7 до 69,8 Н/мм; згинання — з 0,91 до 0,96 Н/мм і скручування — з 1,41 до 1,46 Н/мм. Найбільш вдалою була така компоновка: 3 спиці, 2 під кутом, 1 — у площині кільця.
Жорсткість значно покращилася: здавлювання — до 76,3; згин — до 119 і скручування — до 1,52. Найкращі результати були отримані при цій компоновці. У стандартному варіанті (2 спиці у площині кільця) досягли таких поліпшень показників: жорсткість здавлювання підвищилася на 14,4 % (до 76,3 Н/мм); згинання — на 30,8 % (до 1,19 Н/мм) і скручування — на 4,8 % (до 1,52 Н/мм).
Клінічна частина
Наш клінічний досвід свідчить про ймовірність виникнення запалення в зоні введення спиць та стрижня. Найчастішою причиною була нестабільність системи «апарат — кістка». Отримавши експериментальні дані щодо підвищення стабільності системи, ми використовували КФ з варіантами компоновки 3 спиць у кільці, яким низводився остеотомований фрагмент — «транспорт», з перехрестям 2 з них не лише у фронтальній, а й у сагітальній площинах.
Анестезія у хворих з незрощеннями кісток була простою, безпечною, надійною, малотоксичною, максимально тривалою. Фактори імунітету при цьому не пригнічувалися. Під час операційної травми і протягом декількох днів після неї здійснювали знеболювання і корекцію альтеративного компонента асептичного запалення. Це потребувало застосування неселективних інгібіторів у комбінації з розчином парацетамолу (Інфулгану), до яких належить декскетопрофен (–Дексалгін®). Виражений больовий синдром веде до спазму судин. Тому важливим етапом зменшення явищ запалення і потенційного поліпшення умов репаративних процесів є профілактика порушення мікроциркуляції у вогнищі й ураженому сегменті впродовж тривалого часу.
Найбільш повно всім цим вимогам відповідала спинномозкова анестезія, яка і застосовувалася нами у цих хворих. Від загальноприйнятої вона відрізнялася застосуванням декскетопрофену (Дексалгіну®) й Інфулгану з метою премедикації і знеболювання в ранньому післяопераційному періоді.
Напередодні проводилася премедикація — вводився Дексалгін®, розчин для ін’єкцій, 25 мг/мл, 2 мл. За півгодини до операції ін’єкцію повторювали.
Через 12 годин внутрішньом’язово вводили 2,0 мл Дексалгіну® навіть при відсутності болю; введення препарату тривало впродовж 3 діб. Наркотичні знеболювальні вводили у випадках вираженого больового синдрому.
Застосування у періопераційному мультимодальному знеболюванні безпечного нестероїдного протизапального препарату Дексалгін® з вираженою знеболювальною дією дозволило мінімізувати використання опоїдних препаратів у післяопераційному періоді (лише у 3 хворих), що теж вплинуло на функціональні результати.
Обговорення
Слід зазначити, що багато авторів пропонують різні удосконалення апаратів для дистракційного заміщення кісткових дефектів. Запропоновані конструкції не знайшли широкого застосування через їх складність і травматичність. Запропоноване нами удосконалення просте, малотравматичне, ефективне, базується на використанні стандартних наборів апаратів позавогнищевої фіксації. Це дозволяє використовувати його у спеціалізованих відділеннях лікарень.
Експериментальні і клінічні дані свідчать, що компоновка з проведенням в кільці, яким здійснюється дистракція остеотомованого фрагмента, 3 спиць — 2 під кутом, 1 — у площині кільця, є найбільш стабільною, особливо при здавлюванні. Клінічне застосування отриманих експериментальних даних свідчило про зниження ускладнень і поліпшення результатів. Удосконалені варіанти кістково-транспортної техніки під час лікування дефектів великогомілкової кістки були застосовані у 12 постраждалих з травматичними дефектами великогомілкової кістки. Ускладнень за типом закидання «транспорту» й виникнення нестабільності та запалення в зоні введення спиць та стрижня не спостерігалося.
У хворих клінічно оцінювали розвиток післяопераційного больового синдрому на підставі показників інтенсивності болю за 10-бальною візуально-аналоговою шкалою (ВАШ) протягом 48 годин після операції (рис. 7).
Через 12 годин після початку операції біль пацієнтами оцінювався як терпимий (6,75 ± 0,80 бала).
Підвищення показників ВАШ порівняно з доопераційними (2,25 ± 0,80) свідчило про поступове зменшення дії спинномозкової анестезії і премедикації (зокрема, Дексалгіну®).
З ослабленням дії спинномозкової анестезії основним напрямком знеболювання декскетопрофеном було пригнічення трансдукції (ноцицептивної рецепції), трансмісії (передачі ноцицептивної інформації в інтегративні центри центральної нервової системи) і меншою мірою — модуляція (пресинаптичного гальмування і полегшення).
На 12-ту годину після початку операції дія спинномозкової анестезії практично припинялася, а больова імпульсація була значною. Знеболювання забезпечувалося дією Дексалгіну® (пригнічення механізмів центрального і периферичного генезу болю). Потреба у введенні промедолу зменшувалася.
Через 24 і 48 годин після втручання (3,05 ± 0,70 бала і 2,15 ± 0,60 бала відповідно) біль був слабко виражений і легко переносився хворими.
Це призвело до того, що у переважної більшості прооперованих (11 осіб) з використанням Дексалгіну® промедол вводився в кількості 1,0 мл одноразово, і лише у 1 знадобилося його повторне введення.
Були отримані наступні результати лікування постраждалих з кістковим дефектом гомілки з використанням КФ і запропонованих нами режимів лікування за оцінною анатомо-функціональною шкалою Modified Functional Evaluation Systemby Karlstrom-Olerud (табл. 3).
У 8 (66,7 %) хворих результати були оцінені як добрі та відмінні і лише у 1 — як незадовільний. Беручи до уваги тяжкість патології і схожість отриманих результатів інших авторів [7–9], отримані клінічні результати слід вважати непоганими.
Таким чином, спіцестрижневі вдосконалені конструкції апаратів на основі стандартних наборів дозволили уникнути багатьох ускладнень позавогнищевої фіксації та отримати добрі результати. Отримані результати вдосконаленого дистракційного остеосинтезу КФ слід вважати обнадійливими, проте ця проблема потребує подальшого вивчення.
Періопераційне знеболювання хворих з незрощеннями кісток гомілки проводилося шляхом здійснення спинномозкової анестезії, яка доповнювалася застосуванням Дексалгіну® з розчином парацетамолу (Інфулгану) у вигляді премедикації і знеболювання в ранньому післяопераційному періоді. Кількість промедолу при цьому була незначною. Результати знеболювання після втручання оцінювалася хворими як адекватні.
Висновки
1. В експерименті виявлено, що найкращі показники жорсткості фіксації мають варіанти компоновки спиць з перехрестям не лише у фронтальній, а й у сагітальній площинах.
2. Отримані клінічні дані свідчать про перспективність застосування удосконалених кільцевих фіксаторів у комбінації з проведенням мультимодального періопераційного знеболювання.
Отримано/Received 06.07.2024
Рецензовано/Revised 17.07.2024
Прийнято до друку/Accepted 26.07.2024
Список литературы
1. Perut F.; Roncuzzi L.; Gómez-Barrena E.; Baldini N. Association between Bone Turnover Markers and Fracture Healing in Long Bone Non-Union: A Systematic Review. J. Clin. Med. 2024; 13: 2333. https://doi.org/10.3390/jcm13082333.
2. Maimaiti X., Liu K., Yusufu A. еt al. Treatment of tibial bone defects caused by infection: a retrospective comparative study of bone transport using a combined technique of unilateral external fixation over an intramedullary nail versus circular external fixation over an intramedullary nail. BMC Musculoskelet Disord 2024; 25: 284. https://doi.org/10.1186/s12891-024-07377-2.
3. Cao Z.M., Sui X.L., Xiao Y., Qing L.M., Wu P.F., Tang J.Y. Efficacy comparison of vascularized iliac crest bone flap and Ilizarov bone transport in the treatment of traumatic bone defects of the tibia combined with large soft tissue defects. J Orthop Surg Res. 2023; 18: 349. https://doi.org/10.1186/s13018-023-03783-9.
4. Zhang Q., Kang Y., Wu Y., Ma Y., Jia X., Zhang M., Lin F. Masquelet combined with free-flap technique versus the Ilizarov bone transport technique for severe composite tibial and soft-tissue defects. Injury. 2024; 4: 111521 https://doi.org/10.1016/j.injury.
5. Laksha A.A. [Biomechanical justification of the use of external fixation systems in the surgical treatment of wounded with gunshot fractures of long bones (clinical-experimental study)]: dissertation of candidate of medical sciences. Liman, 2018. 29 p.
6. Shidlovskiy M.S., Laksha A.A., Musienko O.S. [Cha-racteristics of the hardness of rod apparatus for the fixation of fired fractures]. In: Progressive technique, technology and engineering education. Materials of the XIX International Scientific and Technical Conference. Kyiv, 2018. P. 24-27. https://doi.org/10.20535/2409-7160.2018.XIX.241015.
7. Liu K., Zhang H., Maimaiti X. еt al. Bifocal versus trifocal bone transport for the management of tibial bone defects caused by fracture-related infection: a meta-analysis. J Orthop Surg Res. 2023; 18: 140. https://doi.org/10.1186/s13018-023-03636-5.
8. Aktuglu K., Erol K., Vahabi A. Ilizarov bone transport and treatment of critical-sized tibial bone defects: a narrative review. Journal of Orthopaedics and Traumatology. 2019; 20(1): 1-14. https://doi.org/10.1186/s10195-019-0527-1.
9. Wu Y., Yin Q., Rui Y., Sun Z., Gu S. Ilizarov technique: Bone transport versus bone shortening-lengthening for tibial bone and soft-tissue defects. Journal of Orthopaedic Science, 2018; 23: 2: 341-345. https://doi.org/10.1016/j.jos.2017.12.002.
10. Best orthopedic workshop bone models for surgical skills education training. View at: Publisher Site: https://www.sawbones.com/ORTHOPAEDIC-MODELS-PRODUCT-INFO.