Журнал «Травма» Том 10, №2, 2009

Несмотря на щадящую технологию чрескостного дистракционного метода, приходится признать, что существует ряд причин, по которым многие авторы [1,3,13,14,16,17] вынуждены искать альтернативные пути решения вопроса дистракционного остеосинтеза длинных костей. Это связано с тем, что внешняя конструкция ограничивает мобильность пациента и негативно влияет на функцию суставов удлиняемой конечности. Металлические спицы и стержни, обеспечивающие чрескостную фиксацию кости, не только отрицательно влияют на состояние кожных покровов во время удлинения, но и создают более «глубокую» проблему. Все контактирующие со спицами ткани удлиняющегося сегмента травмируются по всей длине погруженной в ткани спицы. А величина такого транссегментарного разреза практически равняется величине удлинения и общее количество таких разрезов равняется количеству задействованных спиц. Глубокие чрезсегментарные рубцы (миофасциотенодез) в последующем могут значительно ограничивать функцию конечности. Перечень существующих осложнений [5,11,20] заставляет искать менее опасные и более удобные для пациента способы дистракции.

Многих исследователей не покидала мысль о возможности максимально уменьшить время контакта аппарата внешней фиксации с организмом, при этом сохраняя достаточную фиксацию костных фрагментов после проведенного удлинения.

С этой целью Фишкин В.И. [12], Вассерштейн И.С. [2], Bost F.C. [15] рекомендовали использовать интрамедуллярный стержень. Автор [2] проводил поднадкостную поперечную остеотомию большеберцовой кости в средней трети и малоберцовую в нижней трети, фрагменты фиксировал плоским металлическим стержнем. В качестве дистракционного аппарата использовался аппарат Гудушаури или аппарат Илизарова. После проведенного удлинения с темпом дистракции 2 мм в сутки диастаз между фрагментами кости замещался гомоцилиндрическим трансплантатом с продольным пазом. Однако автор не исключал такие осложнения, как образование ложного сустава в области костной гомопластики, нагноения и переломы гомотрансплантата, потери длины удлинения сегмента.

J.Kempf, 1986 [8] предложил после проведенного удлинения чрескостно блокировать штифт для исключения ротационного смещения фрагментов и потери длины сегмента. Операции по удлинению 7 голеней были проведены 7 пациентам. Величина удлинения в среднем составила 4 см.

Аналогичные способы удлинения описаны D.Paley [19] с разницей в том, что после проведенного удлинения проводилось блокирование внутрикостного стержня проксимально и дистально расположенными винтами, а наружный аппарат удалялся. Однако после удлинения сегмента не исключалось проведение костной аутопластики в области дистракционного регенерата.

На этапе развития метода внутрикостного удлинения голени нами [3] был разработан комбинированный метод удлинения голени, где роль фиксатора выполнял внутрикостный стержень, а роль дистрактора – наружный аппарат Илизарова (пат. №71104) [9]. По этому методу были проведены 2 операции по удлинению обоих голеней на 8 см у пациента с ростом, который морально его травмировал.

Учитывая преимущества и недостатки применения внеочаговых дистракционных аппаратов в комбинации с внутрикостным остеосинтезом, появилась мысль о создании полностью имплантируемых конструкций, которые позволили бы фиксировать и удлинять сегмент конечности без удержания костных фрагментов снаружи, и исключающие для пациента все неудобства, связанные с установкой внешних аппаратов.

Проведенный анализ современной литературы по внутрикостной дистракции свидетельствует о возросшем интересе многих авторов [1,3,13,14,16,17] к данной проблеме, которая связана, с одной стороны, с попыткой максимального снижения рисков осложнений, а с другой – с обеспечением безболезненности процесса удлинения, более ускоренного восстановления и возвращения к трудовой деятельности, а также получения значимого косметического результата.

Данные зарубежных авторов о результатах проведенных экспериментально-клинических исследований по внутрикостному дистракционному остеосинтезу голени (A.Betz (1990) Fitbon (Германия) [13], J.M. Guichet (2003) Albizzia (Франция) [16], S. Hankemeier (2004) ISKD (США) [17] дают основание полагать, что предлагаемые методики еще находятся на стадии начальных экспериментальных разработок и говорить о возможности их широкого клинического применения еще рано.

Профессор А.И. Блискунов [1,14] был ученым, который не только первым в мире разработал теорию и принципы внутрикостного дистракционного метода полностью имплантируемыми аппаратами, но и получил убедительные клинические результаты, доказывающие перспективность этого нового направления ортопедии.

Необходимо отметить, что заложенные А.И. Блискуновым теоретические основы внутрикостного дистракционного метода нашли свое практическое подтверждение и широкое клиническое применение только в отношении бедренной кости.

Логика развития метода подразумевала распространение использования аппаратов и для других, кроме бедра, длинных костей. Однако анатомические особенности строения голени обуславливали необходимость существенного изменения как конструкции аппарата, так и технологии ее имплантации и практического применения.

Перед врачами и конструкторами встал целый ряд задач, которые необходимо было решить. По своим характеристикам аппарат должен отвечать требованиям для внутрикостного фиксатора, особенно в плане устойчивости к нагрузкам. Внутрикостная фиксация аппарата должна обеспечивать жесткую стабильность фрагментов кости, особенно проксимальной ее части. Поэтому фиксирующие винты должны проходить сквозь кость и аппарат.

Главная проблема заключалась в создании наиболее оптимальной по габаритам, работоспособной конструкции привода, а также поиске для него «комфортного анатомического ложа» в организме пациента. Целесообразно, чтобы в качестве источника энергии для дистракции можно было бы использовать мышечную силу самого пациента, не прибегая к помощи врача или ассистента. Важно также исключить ротационное движение сегмента конечности (дистального фрагмента относительно проксимального в зоне остеотомии) [16,17] и постоянное пребывание пациента в зоне электромагнитного воздействия [13]. В связи с этим в конструкции должен быть предусмотрен надежный контактный принцип работы частей аппарата при относительно малых инициирующих усилиях, направленных на срабатывание механизма. Встал вопрос о том, где и как расположить привод дистракционного аппарата и какой он должен быть формы. С одной стороны, привод должен выполнять функцию передачи силового воздействия на механизм аппарата с повышающим коэффициентом (принцип домкрата), а с другой стороны, этот процесс должен выполняться самим пациентом, не вызывая при этом болевых ощущений и неудобства.

Соответственно анатомическая область, где наиболее комфортно для пациента мог бы располагаться привод, должна отвечать нескольким требованиям:

1. Особенности иннервации должны обеспечивать безболезненную работу внутрикостного аппарата из-за необходимости регулярного приложения давления на кожу и мягкие подкожные ткани в проекции привода, а также воздействия привода на окружающие ткани при маятникообразных движениях.

2. Особенности кровоснабжения и лимфоциркуляции данной области должны обеспечивать сравнительно минимальную травматизацию тканей, окружающих работающий привод, с исключением выраженного отечного синдрома.

3. Место под привод должно находиться в «нейтральной» зоне с наименьшим количеством «нежных» анатомических образований, где чужеродный объект (привод) не оказывал бы выраженного отрицательного воздействия на соседние анатомические структуры и не вызывал бы негативных ощущений у пациента.

Передняя область голени в своей верхней трети, где наиболее выражены защитные механизмы против травмирующих факторов, стала рассматриваться как «плацдарм» для внедрения метода внутрикостной дистракции на голени. Кожа в этой области плотна и менее чувствительна (так как это разгибательная поверхность конечности и часть опорной точки тела), отличается особой структурой, а именно наличием большого количества роговых слоев, плотной фасцией и подкожно-жировой клетчаткой. Наиболее интересной анатомической зоной [6, 10] в этой области, с точки зрения размещения привода, является bursa infrapatellaris subcutanea, которая располагается поверхностнее lig. patellae выше tuberositas tibiae. Наружная поверхность сумки представлена плотной капсулой, которая может служить защитным барьером при определенных обстоятельствах.

В описываемой области отсутствуют мышцы, крупные сосуды и нервы. С латеральной стороны на уровне бугристости большеберцовой кости расположены мышцы-экстензоры. Артериальная сеть коленного сустава и области построена за счет aa. genu superiores medialis et lateralis, aa. genu inferiores medialis et lateralis, a. genu media (из a. poplitea), a. genu descendens (из a. femoralis), aa. recurrentes tibiales anterior et posterior (из a. tibialis anterior). Венозный отток происходит по одноименным венам в глубокие вены нижней конечности, v. poplitea, v. femoralis. Отток лимфы происходит по глубоким лимфатическим сосудам в nody lymphoidi poplitei. Мелкие ветви артериальной сети передней верхней области голени и колена отходят, в основном, от a. genu descendens и частично за счет малоберцовой артерии. Иннервация этой области осуществляется за счет n. saphenus из nn. tibialis et peroneus communis.

Задняя и боковые части голени как потенциально возможные места для имплантации аппарата и размещения привода были исключены по очевидным причинам: из-за большой мышечной массы, сложного и опасного операционного доступа в связи с наличием в задней области голени крупных сосудов и нервов; питающая артерия большеберцовой кости также находится сзади (входит в foramen nutritium в верхней трети задней поверхности tibiae).

Материал и методы

Внедрению внутрикостного дистракционного остеосинтеза голени в клиническую практику предшествовала экспериментальная апробация кондукторного устройства (пат. № 8339) [7] и разработка технологии имплатации внутрикостного аппарата на 27 большеберцовых костях трупов людей, умерших в день проведения исследования. Проводилась фрезеровка высокоточного технологического канала в большеберцовой кости на всем ее протяжении при сохранении анатомической формы и целостности кости из минимальных оперативных доступов. При этом учитывалась возможность проведения одновременного остеосинтеза большеберцовой кости внутрикостным дистракционным аппаратом и ее удлинения ( пат. № 42285) [8].

С этой целью опытным путем были найдены базовые точки на большеберцовой кости, использование которых позволило выполнить прямой канал на всем ее протяжении.

На рис.1 изображен общий вид кондукторного устройства в двух проекциях.

На рис.2 – схема, поясняющая взаимоотношение элементов кондукторного устройства с большеберцовой костью и фрезерованным технологическим каналом.

На рис.3 – схема, поясняющая взаимоотношение устройства с большеберцовой костью, оперативные доступы для установки устройства.

На рис.4 – схема расположения внутрикостного аппарата в большеберцовой кости.

На рис.5 – схема привода внутрикостного аппарата.

Операция по имплантации аппарата реализуется в несколько этапов:

І. Подготовительный этап.

ІІ. Основной этап.

ІІІ. Заключительный этап.

I. На подготовительном этапе на голень (большеберцовую кость) устанавливается кондукторное устройство ( рис. 1, 3), которое позволяет зафиксировать кость для проведения на ней дальнейших манипуляций по строго определенным анатомическим образованиям.

Кондукторное устройство обеспечивает прицельную фрезеровку отверстий под элементы, с помощью которых будет осуществляться фиксация костных фрагментов, а также создание в большеберцовой кости технологического канала с точно заданным направлением. При этом направление будущего канала во фронтальной (рис. 2а) и в сагиттальной плоскостях (рис. 2б) определяется по предварительно сделанным рентгенограммам, а также по определенным анатомическим образованиям на кости, имеющим постоянные координаты.

Кондукторное устройство (рис. 1, 3) содержит штангу 1, на которой расположены направляющие элементы - кронштейны 2, 3 с зажимами 4, 5 и фиксирующими винтами 6, 7, стойки 8, 9 и 10 с кондукторными втулками 11, 12, 13, 14, 15 и 16. В кондукторные втулки 11, 12 и 13 устанавливаются втулки-упоры 17, 18 и 19 с фиксацией винтами 20, 21 и 22. К кронштейну 2 фиксируется стойка 23 винтом 24 с возможностью вертикального перемещения стойки 23 вместе с упорным элементом 25 по направляющему пазу 26. Кронштейн 3 содержит стойку 9 с кондукторной втулкой 14 и фиксирующим винтом 27, стойку 10 с зажимом 28, к которому фиксируется упор 29 винтами 30, 31 с возможностью вертикального перемещения упорного элемента 29 по направляющим пазам 32 и 33. На штанге 1 подвижно и с возможностью фиксации установлена направляющая втулка 34 с зажимом 35, входящим в паз 36 штанги 1. Стойкой 37 направляющая втулка 34 жестко соединена с кондукторной втулкой 38 под сверло 39.

Больной лежит на спине, оперируемая конечность сгибается в коленном суставе (рис. 3). В проекции над бугристостью большеберцовой кости 40 производится разрез 41 до 1,5 см. Под втулкой-упором 17, 18, 19 упорным элементом 25 и упорным элементом 29 производят проколы кожи 42, 43, 44, 45, от 3 мм до 8 мм. Элементы устройства подводят к большеберцовой кости 46 до полного контакта. Через втулку-упор 17 и кондукторную втулку 14 сверлением двух кортикальных слоев большеберцовой кости 46 получают отверстия 47 и 48. В отверстие 47 ввинчивается стержень 49 с резьбой 50, хвостовая часть которой представлена метрической резьбой 51, на которую навинчивается гайка 52 до упора втулки 17. В отверстие 48 ввинчивается стержень 53 с резьбой 54, хвостовая часть которой представлена гладким стержнем, и в кондукторной втулке 14 фиксируется винтом 27. Кондукторную втулку 38 под сверло 39 устанавливают на штанге 1 и фиксируют зажимом 35 в пазе 36 направляющей втулки 34. В кондукторную втулку 38 вводят сверло 39 и через разрез кожи 41 фрезеруют прицельно технологический канал 55 в большеберцовой кости 46, при этом фиксирующий стержень 53 находится вне зоны действия сверла 39. Через втулки-упоры 18 и 19 производятся каналы 56 и 57 для фиксации внутрикостного аппарата (рис. 4). Кондукторные втулки 15 и 16 используются для проведения аналогичных действий на противоположной голени.

Известным способом производится поперечная остеотомия 58 верхней трети большеберцовой (в проекции прокола кожи 43) и средней трети малоберцовой кости.

II. На основном этапе внутрикостный аппарат (рис. 4) имплантируют через подготовленный технологический канал в большеберцовую кость 46 и фиксируют к проксимальному фрагменту 59 винтами 60, 61 и к дистальному 62 винтом 63.

Внутрикостный аппарат (рис. 4) состоит из двух телескопических трубок - наружного корпуса 64 и штока 65.

Находясь внутри кости, аппарат выполняет функцию фиксатора фрагментов кости и амортизатора силовых нагрузок на кость. Динамическая функция внутрикостного аппарата осуществляется за счет привода 66.

В результате проведенных конструкторских разработок и на основании топографо-анатомических исследований был определен оптимальный вариант формы привода (рис. 5), имеющей приемлемые характеристики для решения медицинских задач. Работа привода инициируется за счет переменного прессорного воздействия через мягкие ткани на крылья 67, 68 привода 66 (форма крыльев бабочки). При этом маятниковообразные движения привода 66 обеспечивают срабатывание механизма аппарата (рис. 3), передавая внешние усилия с повышающим коэфициентом на ходовой винт и этим обеспечивая поступательное расхождение телескопических корпусов

Наличие 55 зубьев храповика дает возможность срабатывания механизма аппарата при незначительной амплитуде движений привода, которые осуществляются пациентом самостоятельно, что приводит в действие пружинно-зубчатый механизм внутрикостного аппарата и последовательно обеспечивает строго дозируемое динамическое выдвижение частей корпуса аппарата (внутреннего штока 65 относительно наружного корпуса 64), тем самым изменяя расстояние между фрагментами кости.

Важно отметить, что давление на мягкие ткани, расположенные в зоне прессорного воздействия, не концентрируется в одной точке, а распределяется по плоской поверхности привода, имеющего слегка выгнутую форму (рис. 5). Таким образом, мягкие ткани, оказавшиеся между поверхностью привода и пальцами рук пациента, производящего самостоятельное удлинение голени, испытывают вполне умеренный временный стресс от наружного воздействия.

Суточная величина увеличения расстояния между фрагментами кости (удлинения кости) в среднем составляет 0,75 – 1,0 мм.

III. После завершения необходимой программы по достижению заданной величины удлинения кости начинается третий этап, который характеризуется двумя основными последовательными манипуляциями:

а) Отключают привод внутрикостного аппарата (выполняют через разрез в проекции локализации привода).

б) Извлекают аппарат из большеберцовой кости после полной функциональной реабилитации и перестройки дистракционного регенерата в полноценную костную ткань.

Результаты и обсуждение

Экспериментальные исследования подтверждены клиническим применением разработанной технологии внутрикостного удлинения голени (15 удлинений) у 8 пациентов: посттравматическое укорочение – 1; морально травмирующий рост пациента – 7. Величина удлинения составила от 4,5 см до 7,5 см. Темп дистракции составил в среднем 1,0±0,25 мм. Время удлинения составило в среднем 78±3 дней.

Приводим клинический пример удлинения обеих голеней на 4,5 см у пациента К., 27 лет.

Пациенту К. произведена поочередная имплантация (через 12 дней) дистракционных аппаратов в обе голени. Программа удлинения голени начата на 7-й день после операции. Средний темп дистракции составил 1,0 мм в сутки.

В послеоперационный период на 10–12 день после уменьшения болевого синдрома удлинение голени проводилось пациентом самостоятельно.

На рис. 6 - рентгенограммы костей правой голени (боковая проекция) в процессе удлинения (величина удлинения - 4,5 см, время удлинения – 58 дней).

На рис. 7 – рентгенограммы костей левой голени (боковая проекция) в процессе удлинения (величина удлинения - 4,5 см, время удлинения – 58 дней).

На рис. 8 - рентгенограммы костей обеих голеней (прямая проекция) после завершения программы удлинения (величина удлинения - 4,5 см, 92 дня после удлинения).

На рис. 9 – рентгенограммы костей обеих голеней (18 месяцев после завершения программы удлинения, внутрикостные аппараты удалены).