О внешней стержневой фиксации костей
Основной задачей конструкций для остеосинтеза при лечении переломов является обеспечение неизменного относительного положения двух поверхностей перелома при действии на отломки кости различных внешних нагрузок на период консолидации. Естественные внешние нагрузки на трубчатую кость представлены в основном продольным сжатием и вращающим моментом.
Большинство известных расчетов конструкций для остеосинтеза (О. В. Бейдик, 2002) выполнены по методам теории сопротивления материалов ручным способом. Такой подход оправдан, если рассматриваемая конструкция проста, состоит из стержневых элементов и вычисления носят оценочный характер. В наших расчетах использовался метод конечных элементов, который позволяет моделировать стержневые, а также пластинчатые и оболочечные конструкции.
В работе использовали четыре конструкции для стержневого наружного чрескостного остеосинтеза (билатеральную шестистержневую, билатеральную пятистержневую, монолатеральную четырехстержневую и монолатеральную четырехстержневую двухуровневую), накостную пластину Каплана-Антонова и интрамедуллярный 11-образный стержень. Все рассматриваемые конструкции были выполнены из титанового сплава ВТ-16.
При анализе проверки на жесткость выявили, что все конструкции, за исключением пятистержневой и накостной пластины удовлетворяют ограничению по жесткости. Лучше всех сопротивляется усилию сжатия монолатеральная четырехстержневая конструкция. Изгибу лучше всех противостоит монолатеральная двухуровневая конструкция.
Безусловным лидером по жесткости при действии дополнительных нагрузок является шестистержневая конструкция. Остальные - демонстрируют неудовлетворительные результаты при действии скручивающих сил.
Интрамедуллярный стержень обеспечивает наивысшую жесткость фиксации - растяжения регенерата не превосходят 0.06 мм при любых нагрузках - при одном важном условии: установка стержня не допускает его проскальзывания.
При проверке на прочность выявили, что самыми слабыми элементами стержневых конструкций с точки зрения прочности являются остеофиксаторы и костные отломки. Наиболее опасным для стержней-остеофиксаторов является изгибающий момент, возникающий в месте входа стержня в кость. В этом месте глубокая упорная резьба ослабляет сечение стержня и снижает максимальный момент до 265 кгс-мм.
Можно отметить, что титановые сплавы обладают достаточной пластичностью, поэтому даже при значительном превышении моментами предельно допустимых значений разрушения не происходит. Просто стержень искривляется и сохраняет остаточные деформации. При этом нагрузка с искривленного стержня частично перераспределяется на остальные стержни, и конструкция может продолжать работать в упругом режиме.
При анализе ограничений по прочности установили, что накостная пластина может конкурировать со стержневой при условии, что число шурупов в ней возрастет до 8-10, соответственно, должна увеличиться длина пластины.
Интрамедуллярный стержень может выполнять свои функции, с точки зрения механики, только если диаметр стержня согласован с внутренним диаметром костного канала на всем протяжении с высокой точностью порядка 0,1 мм.
В качестве недостатков интрамедуллярной конструкции отметили, что единственный крепежный элемент - интрамедуллярный стержень - не обеспечивает работу конструкции после кратковременного приложения запредельных нагрузок. После незначительного проскальзывания или проворачивания стержня контакт с костью ослабевает, и стержень частично теряет фиксирующие функции. При последующем приложении переменной нагрузки возможно как механическое истирание кости на границе со стержнем, так и начало миграции стержня вследствие реакции живых костных тканей на переменный контакт со стержнем (Мюллер, 1996).
Эффективность стержневого чрескостного остеосинтеза была доказана клинически при лечении 152-х пациентов с различными переломами трубчатых костей. Для наглядности приводим несколько наблюдений.
Собака, сука, доберман, 5 месяцев, вес 14 кг. Диагноз: «Закрытый спиралевидный перелом большой берцовой кости в области средней трети диафиза», фиксация 3 недели, анатомо-функцинальный результат положительный. Собака, сука, пекинес, 1 год, вес 4 кг. Диагноз: «Перелом костей предплечья в области средней трети диафиза», фиксация 3 недели, анатомо-функцинальный результат положительный. Собака, кобель, немецкая овчарка, 9 лет, вес 40 кг. Диагноз: «Огнестрельное ранение в области левого предплечья. Множественный оскольчатый перелом костей предплечья в области средней трети диафиза», фиксация 8 недель, анатомо-функцинальный результат положительный.
Из всего сказанного следует, что компоновки аппаратов внешней фиксации по жесткости не уступают интрамедуллярному стержню и накостной пластине, но по прочности превосходят их. При этом, наряду с обеспечением внешней стабильной фиксации, позволяют проводить управляемый остеосинтез.
Анников В.В.
Саратовский государственный аграрный университет,
г. Саратов
Просмотров: 1864