Травматизм – одна из главных причин потери трудоспособности у людей в возрасте от 20 до 50 лет, тех, кто интенсивно работает, и для кого каждый лишний потерянный день может обернуться проблемой. Так, например, в течение одного года только в г.Петербурге 700 тысяч жителей были вынуждены обратиться в травматологические пункты с серьезными травмами. Из каждых ста человек у 88 – травмы опорно-двигательного аппарата. Каждый третий больной страдает от последствий переломов. Медицинская статистика приводит следующие данные: 75% больных с тяжелыми множественными и сочетанными травмами получают первичную инвалидность. У 1/3 из них впоследствии возникают различные осложнения, являющиеся последствием полученных травм.

Основные способы лечения переломов костей опорно-двигательного аппарата.  

Существует два основных способа лечения переломов костей опорно-двигательного аппарата. Наиболее распространен метод консервативного лечения с использованием гипсовой повязки или скелетного вытяжения. После снятия повязки этот больной нуждается в длительной реабилитации для восстановления функций поврежденной конечности.

Но часто наиболее эффективным способом лечения переломов и посттравматических осложнений оказывается остеосинтез – хирургический способ лечения. Для лечения поврежденных суставов сейчас во всем мире широко используется эндопротезирование, но эта процедура, как и любая замена человеческого органа искусственным, является крайней мерой, и в настоящем сообщении не рассматривается. Существует два основных вида остеосинтеза: наружный (аппаратами) и внутренний (погружной). При наружном чрезкостном остеосинтезе применяют внешние аппараты, соединенные с костями спицами, стержнями, винтами или другими приспособлениями. В связи с тем, что спицы проводят через кость, принято именовать такой вид остеосинтеза чрезкостным. Метод не предусматривает оперативного обнажения очага поражения для фиксации костных отломков. К этому виду относятся, например, аппараты Илизарова.

Среди множества методов, применяемых для внутреннего остеосинтеза, различают: интрамедуллярный (внутрикостный) и накостный остеоситнтез. При интрамедуллярном остеосинтезе фиксирующую конструкцию вводят в мозговую полость кости, а при накостном предусматривается фиксация отломков путем закрепления конструкции на поверхности кости. Как правило, остеосинтез обеспечивает прочную фиксацию отломков при правильном их сопоставлении. Это дает возможность не применять внешней иммобилизации, рано приступать к дозированной нагрузке, восстановлению в суставах и опорной части конечности, что, в конечном итоге, позволяет получить хорошие функциональные результаты. К внутреннему остеосинтезу прибегают при открытых переломах, особенно сочетающихся с повреждением сосудов и нервов, а также после безуспешного применения консервативных методов лечения, когда не удалось сопоставить, либо удержать отломки в правильном положении.

В формировании костной мозоли большое значение имеет соблюдение механических факторов: точного сопоставления, создания контакта и надежного обездвиживания отломков. Консервативными методами смещенные отломки могут быть сопоставлены только с приблизительной точностью. Оперативный метод позволяет анатомически точно сопоставить отломки, фиксировать их стабильно. В этих условиях наружная иммобилизация становится излишней. Хорошее обездвиживание отломков дает возможность рано приступить к движению в суставах. Необходимо отметить, что противопоставление оперативного консервативному методу не является правильным, так как к операции, как правило, прибегают при неуспешном применении консервативных приемов.

Преимуществами метода внутреннего остеосинтеза является:
1) Одномоментная анатомически точная репозиция и функционально-стабильная фиксация отломков.
2) Отсутствие внешней иммобилизации.
3) Сохранение движения в смежных суставах.
4) Возможность ранней и полноценной реабилитации пострадавших.
5) Сокращение сроков стационарного лечения и общего срока нетрудоспособности пострадавшего
6) Отсутствие необходимости в длительном врачебном контроле.
7) Сохранение удовлетворительного качества жизни в период лечения.

До настоящего времени для накостного осеосинтеза во всем мире наиболее распространенными являются пластины системы АО (ассоциация остеосинтеза), изготавливаемых различными западными фирмами («Матис», «Зульцер», «Эскулап» и др.). Конструкция этих пластин обеспечивает прочную фиксацию отломков и одновременную статическую компрессию. Сдавливание отломков производится с помощью специального устройства – контрактора. Дополнительное сдавливание (компрессия) отломков достигают также под влиянием клиновидного действия сферических головок винтов входящих в овальные раззенкованные отверстия. В качестве материла для пластин используются биологически инертные высокопрочные специальные нержавеющие стали или титановые сплавы. В последние годы широкое распространение получили пластины АО с ограниченным контактом. Уменьшение площади контакта пластины с костью позволяет улучшить кровоснабжение отломков и ускорить процесс сращения.

Основные принципы методики остеосинтеза для переломов большинства длинных трубчатых костей пластинами АО состоят в следующем:
1) В зависимости от места и характера перелома подбирают типоразмер пластины;
2) После осуществления хирургического доступа точно сопоставляют отломки и добиваются тесного прилегания к кости пластины, так, чтобы ее середина располагалась в зоне перелома; 
3) Одну половину пластины прочно скрепляют винтами с одним из отломков; 
4) Проводят сдавливание отломков с помощью специального устройства – контрактора; 
5) Ко второму отломку фиксируют винтами другую половину пластины. При этом винты проводят так, чтобы они располагались в наружных (по отношению к перелому) частях овальных отверстий. Под влиянием клиновидного действия входящих в раззенкованные отверстия пластины головок сферических головок винтов, создавая дополнительное сдавливание отломков, т.к. винты смещают отломки в сторону линии излома.

Щадящая оперативная техника обеспечивает сохранение кровоснабжения костных фрагментов и мягких тканей. Стабильная фиксация отломков обеспечивается межфрагментарной компрессией и фиксацией конструкции, уравновешивающей все смещающие усилия. При стабильном остеосинтезе гипсовую повязку не применяют, что позволяет осуществлять раннее функциональное лечение.

Искусственно созданная компрессия между отломками постепенно уменьшается. Фиксированные пластинами отломки не подвергаются существенной нагрузке, т.к. эту функцию берет на себя пластина. В участках кости, не несущих нагрузки, развиваются дегенеративно-дистрофические процессы. Чем более длительные сроки пребывания имплантата, тем более глубокие дегенеративно-дистрофические процессы могут развиться в кости. Поэтому обычно имплантаты удаляют вскоре после надежного сращения отломков и перестройки костной мозоли. У пожилых пациентов вопрос удаления металлической конструкции решается индивидуально.

Показаниями к преждевременному удалению имплантата является:
1) выраженные явления коррозии металлического фиксатора (боль, свищи, патологическая реакция костной ткани и др.); 
2) проникновение фиксатора в сустав, сопровождающееся нарушением функций и болевым синдромом; 
3) перелом фиксатора; 
4) нагноительный процесс.

При удалении металлического фиксатора нередко встречаются большие трудности, поэтому к такому оперативному вмешательству надо тщательно готовиться. Часто наблюдаются трудности при извлечении винтов, особенно когда сорвана головка винта или шлиц винта нарушен. Если винты фиксируют пластину, то головки их срубают долотом, удаляют пластину, а остатки винтов высверливают специальной полой фрезой, имеющий внутренний канал для винта.

Электромеханический остеосинтез.  

При стабильном (механическом) остеосинтезе жесткими фиксаторами нагрузка на регенерат значительно снижается, что сопровождается нарушением восстановления биоэлектрических процессов (электрогенеза) и, как следствие, – развитием атрофии и замедленной консолидации.

Работы по разработке новых конструкций фиксаторов (имплантатов) для накостного остеосинтеза в Ленинградской Военно-медицинской академии (ВМА) под руководством главного травматолога Советской Армии проф. Ткаченко С.С. и его учеником проф. Руцким В.В. были начаты в конце 70-х годов.

Одним из основных требований стабильного остеосинтеза – обездвиживание отломков костей до полного их сращивания. В то же время исследования японских и российских ученых в конце 70-х, начале 80-х годов в области биомеханики и электрофизиологии костной ткани свидетельствуют об относительности этого принципа на различных стадиях регенерации. При стабильном (механическом) остеосинтезе жесткими фиксаторами нагрузка на регенерат значительно снижается, что сопровождается нарушением восстановления биоэлектрических процессов (электрогенеза) и, как следствие, – развитием атрофии и замедленной консолидации. Нормализация биоэлектрических процессов оптимизирует регенерацию. В свою очередь восстановление биоэлектрических процессов связано с деформацией костной ткани. Еще в 50-х годах в Японии было экспериментально доказано наличие пьезоэлектричества в кости. При деформации кости на ее сжатой поверхности образуются отрицательные электрические заряды, а на противоположной растягиваемой – положительные. Это дало основание рассматривать костную ткань как механоэлектрический преобразователь с максимальной передаточной функцией при частоте около 1 Гц, близкой к циклическим механическим нагрузкам на конечности при ходьбе. Поэтому естественно предположить, что современный остеосинтез должен удовлетворять как механическим (исключающим макроподвижность), так и биоэлектрическим (допускающим микродеформации и сохраняющим электрогенез) требованиям. Такой остеосинтез Руцкий предложил называть электромеханическим (ЭМО). Экспериментальными и клиническими исследованиями было доказано, что осевая микродеформация при дозированных нагрузках не повреждает новообразующийся регенерат и создает условия для формирования костной мозоли в оптимальные сроки.

Мы поставили перед собой задачу создать новую конструкцию фиксаторов, полностью удовлетворяющих требованиям ЭМО.

В основу новых конструкций фиксаторов, устраняющих этот недостаток, - пластин ТРХ были положены следующие основные принципы: 
1) Достаточность обездвиживания костных фрагментов, исключающая их макроподвижность и травматизацию регенерата. 
2) Соответствие механических свойств системы «кость – фиксатор» биомеханическим параметрам кости. 
3) Нормализация электрогинеза. 
4) Адекватность микродеформаций отломков кости и регенерата оптимальному репаративному электрогенезу.

В соответствии с этими принципами были сформулированы основные требования к пластине ТРХ:
1) Конструкция пластины должна обеспечивать достаточное усилие одномоментной компрессии отломков. Эта сила зависит от места перелома и размера пластины (например, для небольших пластин она должна быть не менее 200 Н). 
2) Исключить поперечное, угловое и ротационное смещение отломков при физиологических нагрузках (200 – 800 Н). 
3) Допускать микродеформацию костной ткани при осевых нагрузках до 0,01 –0,1% линейных размеров. 
4) Масса, габариты и сложность использования пластины не должны превышать аналогичных показателей известных фиксаторов.

Техническое решение поставленной задачи было достигнуто путем выполнения монолитной пластины из двух частей с различными упругопрочностными свойствами. Жесткий внешний контур, снабженный двумя отверстиями овальной формы с зенковкой для статической компрессии винтами, аналогично пластинам АО, и центральной упругой решеткой, напоминающую конструкцию сотовой формы. Прочность фиксации отломков и величина их микродеформации зависят от расположения винтов в жестком контуре и в упругой решетке пластины. Теоретические расчеты деформации проводились на математической модели, базирующейся на использовании метода конечных элементов. Стендовые испытания выполнялись на моделях, имитирующих диафиз большеберцовой кости с фиксацией как пластинами ТРХ, так и контрольными монолитными пластинами. В качестве условного аналога костного регенерата и фотоупругой модели использовались образцы из прозрачного полиметалметакрила. Деформацию и распределение напряжений в фиксированном пластиной образце изучали поляризационно-оптическим методом.

Эта конструкция фиксатора была запатентована нами в 1984г.

Клинические наблюдения показали преимущества пластин ТРХ по сравнению со стандартными жесткими конструкциями. Их использование отличается простотой, удобством, технологичностью и надежностью. Множество отверстий облегчает визуальную ориентацию пластины относительно линии перелома или ложного сустава, особенно при их сложной конфигурации. Расширились возможности для выбора места проведения винтов, что особенно существенно при многооскольчатых переломах. Заданная во время проведения операции одномоментная компрессия за счет самокомпрессирующих отверстий жесткого контура обеспечивает прочную фиксацию отломков, и в последующем в силу упругости внутренней решетки пластина не является распоркой между отломками, не препятствует микродеформации регенерата; при этом исключаются дистрофические нарушения в зоне фиксации. Кроме того, сотовая конструкция пластин обеспечивает более равномерное распределение нагрузки между винтами, соединяющими пластину с костью. Благодаря наличию большого числа свободных от винтов отверстий на 30-40% уменьшается площадь экстракортикальной интерпозиции пластины ТРХ по сравнению с монолитными пластинами. Это не только увеличивает возможности для врастания сосудов и кровоснабжения отломков и регенерата, но и предупреждает трофические расстройства и некрозы кожных лоскутов над пластиной ТРХ, что значительно ускоряет процесс восстановления костной и мягкой тканей и уменьшает возможность послеоперационных осложнений.

Основное преимущество пластин ТРХ состоит в повышении эффективности лечения, так как создаются благоприятные условия для репаративного электрогенеза. Особенно это проявляется в ранней консолидации отломков и перестройке образующей костной мозоли. Постоянные микродеформации регенерата при механических нагрузках вызывают раздражение концов отломков костей, не допускающее их омертвление и обеспечивающее более прочное срастание костных отломков при меньших размерах костной мозоли. Динамическое дозирование механических нагрузок существенно расширяет возможности целенаправленной структурной перестройки костного регенерата. Это особенно важно при лечении многооскольчатых переломов.

Основные принципы методики осеосинтеза для переломов большинства трубчатых костей пластинами ТРХ аналогичны пластинам АО.

Использование пластин ТРХ позволяет уменьшить средние сроки сращивания с 3 - 4,5 месяцев до 2 – 3 месяцев. Сроки реабилитации больных и наряду с этим восстановления трудоспособности сокращаются в 1,6 – 2 раза. Военными хирургами в России было выполнено свыше 800 операций при сложных огнестрельных переломах с использованием пластин ТРХ, хотя до настоящего времени существует мнение, что лечение огнестрельных переломов методом внутреннего остеосинтеза нецелесообразно из-за угрозы гнойных и других осложнений.

Дальнейшее совершенствование пластин ТРХ было связано с открытиями в области электрофизиологии костной ткани.

В последние годы работы по совершенствованию метода внутреннего остеосинтеза в ВМА были приостановлены. В настоящее время эти работы сосредоточены в Центре Стабильно-функционального остеосинтеза Елизаветинской больницы г. Санкт-Петербург. Руководителем Центра является доктор Хомутов В.П., который в течение четырех лет был главным хирургом 41 армии в Афганистане. В 1997 г. Центр посетила большая делегация западных хирургов, которые очень высоко оценили работу Центра. Была намечена программа совместной работы с некоторыми западными медицинскими центрами, которая в дальнейшем, к сожалению, не была реализована.

На Рис.1 , Рис.2 и Рис.3 приведены некоторые данные анализа результатов применения пластин ТРХ при лечении огнестрельных переломов в последние годы. Данные приведены для 223 случаев. Как видно из Рис.3, уже в течение первых четырех месяцев после операции более чем у 80% раненых с огнестрельными переломами костей наступила консолидация отломков и восстановление функций поврежденных конечностей.

Все работы по созданию новых конструкций имплантатов для внутреннего остеосинтеза Центр Стабильно-функционального остеосинтеза проводит совместно с НПО «Вымпел - БТФ». НПО «Вымпел – БТФ» в настоящее время является единственным разработчиком и изготовителем пластин ТРХ. Всего НПО «Вымпел – БТФ» производит 29 типов имплантатов , в т.ч. 17 типов пластин для накостного остеосинтеза различных типоразмеров. Пластин ТРХ выпускается 8 типов, в т.ч. прямые, Г-образные и У-образные пластины для различных костей человека.

Приведенные в статье материалы опубликованы автором в «Сборнике научных трудов «Эволюция Остеосинтеза» Санкт-Петербург, 2005г.

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Статья поступила в редакцию 
23 апреля 2007 года