Экспериментальное обоснование комбинированного дистракционного остеосинтеза накостной пластиной и аппаратом Илизарова

Современные требования к качеству оказания медицинской помощи и комфортности лечения диктуют свои приоритеты, наиболее важными из которых являются качество жизни пациента и сокращение сроков стационарного лечения. В рамках совершенствования метода Г.А. Илизарова одним из перспективных направлений научных исследований, ориентированных на внедрение в клиническую практику, является обеспечение комфортных условий для пациентов на всем этапе аппаратной фиксации, что обеспечивается комбинированным или последовательным использованием различных вариантов остеосинтеза и способов фиксации отломков [1]. В 90-х годах 20 века появились сообщения об успешном комбинированном использовании интрамедуллярного штифта и аппарата внешней фиксации. Данная комбинация позволила хирургам существенно сократить индекс внешней фиксации, повысить качество жизни пациентов во время лечения и ускорить процесс реабилитации [9, 14]. Данная технология базировалась на экспериментальном исследовании [3]. Однако при использовании штифта нарушается интрамедуллярное кровоснабжение кости, имеется риск возникновения остеомиелита. Существуют публикации о более щадящей комбинации фиксации костных отломков – интрамедуллярные спицы и аппарат внешней фиксации [2, 5].

В последние годы появились сообщения о применении накостной пластины и аппарата внешней фиксации для удлинения костей конечностей. Цель данной комбинации, как и при использовании интрамедуллярного штифта – сокращение периода нахождения пациента в аппарате и уменьшение частоты осложнений [6,

10, 13]. Применение данной методики предпочтительно у детей с открытыми зонами роста, при нецелесообразности имплантации интрамедуллярного штифта в костномозговой канал через ростковые зоны [7, 8, 12]. Для фиксации удлиненного костного сегмента авторы использовали обычные пластины, которые имплантировали после завершения удлинения, в результате исследователи получили сокращение продолжительности периода внешней фиксации [10, 11]. Принимая во внимание литературные данные, очевидно, что комбинированное использование накостной пластины и аппарата внешней фиксации является перспективным направлением. Вместе с тем, учитывая отсутствие оригинальных пластин для удлинения конечностей, скудность принятой во внимание информации, немногочисленность клинических наблюдений необходимы углубленные доклинические исследования и разработка специальной пластины для комбинированного остеосинтеза.

Цель исследования : разработать перспективный для последующего клинического внедрения дизайн модели комбинированного остеосинтеза для удлинения конечности с применением аппарата Илизарова и накостной пластины оригинальной конструкции.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Работа выполнена на 6 экспериментальных животных – беспородных собаках в возрасте от 1 года до 5 лет, которым производили удлинение голени на 14-16 % с использованием аппарата Илизарова и накостной пластины собственного изготовления (оригинального дизайна). Пластина предназначалась для удержания отломков кости в правильном положении в процессе дистракции и после демонтажа аппарата при завершении удлинения. Материал для пластины и ее размеры подбирали эмпирически. Содержание, оперативные вмешательства и эвтаназию проводили в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приказ № 755 МЗ СССР от 12.08.1977 г.). На проведение эксперимента было получено разрешение этического комитета ФГБУ «РНЦ «ВТО» имени акад. Г.А. Илизарова».

Пластина изготовлена из титанового сплава, что позволило уменьшить ее массу с сохранением прочностных характеристик. Ширина ее соответствовала диаметру большеберцовой кости собаки. Пластина имела волнообразную изогнутость, повторяющую анатомическую кривизну большеберцовой кости, что позволяло добиться адекватного контакта пластины с ней. Надежный контакт пластины с отломками улучшал жесткость фиксации, уменьшал риск нестабильности остеосинтеза и, как следствие - замедленной консолидации и несращения.

Животным в условиях операционной под общим наркозом выполняли чрескостный остеосинтез костей правой голени аппаратом Илизарова из 2-х опор. Чре-скостные фиксаторы (спицы) располагали на уровне проксимального и дистального метафиза большеберцовой кости. На границе средней и верхней трети голени осуществляли остеотомию берцовых костей. Через небольшой дополнительный разрез мягких тканей с медиальной поверхности сегмента на уровне проксимального метафиза устанавливали накостную пластину оригинальной конструкции на диафиз большеберцовой кости, предварительно отслоив мягкие ткани от кости. Конструкцию располагали от верхней до нижней трети голени, без контакта со спицами аппарата Илизарова. К проксимальному отломку большеберцовой кости пластину крепили при помощи 3-х винтов, а к дистальному ее фиксировали при помощи винта, проведенного только через верхнюю часть паза. Винт в пазе плотно к пластине не притягивали, чтобы он имел возможность скользить по пазу во время дистракции (рис. 1). Формирующийся регенерат располагался на уровне сплошной части пластины, что препятствовало возникновению деформаций на уровне регенерата после снятия аппарата. После завершения удлинения в условиях операционной через небольшие разрезы – проколы производили блокировку пластины с окончательной фиксацией пластины к дистальному отломку кости. Для этого полностью затягивали винт, находящийся в пазу пластины, и дополнительно вкручивали два винта – один через верхнюю часть паза, а другой – через дополнительное отверстие в нижней части пластины. Аппарат Илизарова снимали в тот же день. Животных выводили из опыта передозировкой тиопентала натрия через 30 суток фиксации пластиной. В работе использованы клинический, рентгенологический, анатомический и статистический методы исследования. Статистические исследования проводились с использованием программы Microsoft Excel 2016. Для описательной статистики были определены средние значения показателей и их средняя ошибка.

Рис. 1. Этапы операции: а – наложение пластины; б – фиксация пластины к кости

РЕЗУЛЬТАТЫ

Рентгенологически после операции ось большеберцовой кости была правильной, смещений по ширине не наблюдали (рис. 2). Послеоперационный период у животных протекал без осложнений. В течение 5-7 суток у собак на голени наблюдали отек мягких тканей величиной 1-1,5 см без четких границ. К началу дистракции отек спадал.

Дистракцию начинали на 7 сутки после операции с темпом 1 мм в сутки за 4 приема и продолжали в течение 21-28 суток в зависимости от длины голени. Животные в течение всего срока эксперимента активно пользовались оперированной конечностью (рис. 3). Первые признаки регенерации рентгенологически наблюдали на 14 сутки дистракции. Регенерат имел типичное строение в виде продольных тяжей, тянущихся из проксимального и дис- тального отломков (рис. 4). Ось кости была правильная, смещения отломков не наблюдали.

К концу дистракции (21-28 суток) рентгенологически во всех наблюдениях ось кости была правильная. Костные регенераты имели продольно исчерченную структуру, протяженность их составляла 12 ± 1,2 мм. Соединительнотканная прослойка размером 5 ± 1,5 мм располагалась в срединной части регенерата (рис. 5). Стабильность накостной пластины сомнений не вызывала. На данном этапе эксперимента в условиях операционной пластину блокировали винтами на уровне дистального отломка через паз и нижнее отверстие, аппарат демонтировали. Средняя величина удлинения составила 26 ± 1,3 мм. Индекс внешнего остеосинтеза был 12,7 ± 0,7 дн./см.

Рис. 2. Установка аппарата Илизарова и пластины. Рентгенограммы костей голени собаки после операции: а – прямая проекция; б – боковая проекция

Рис. 3. Внешний вид животного на этапе эксперимента

Рис. 4. Рентгенограммы костей голени на 14 сутки дистракции: а) прямая проекция; б) боковая проекция

Рис. 5. Рентгенограммы костей голени в день окончания удлинения: а – прямая проекция; б – боковая проекция

Через 30 суток фиксации кости пластиной регенерат в большинстве случаев приобретал однородную структуру, в некоторых случаях в срединной части выявляли отдельные участки повышенной плотности – следы от соединительнотканной прослойки. Регенерат был нормопластического типа, периостальная реакция была слабо выражена (рис. 6).

Рис. 6. Рентгенограммы костей голени на 30 сутки фиксации: а – прямая проекция; б – боковая проекция

После эвтаназии животных через 30 суток фиксации пластиной при анатомическом препарировании выявили следующее: паз на пластине, как правило, был заполнен соединительной и хрящевой тканью, вся поверхность пластины была покрыта «чехлом» из плотной соединительной ткани. Под пластиной кость покрыта видоизменённой мышечной тканью, некроти-зиованных тканей и участков не наблюдали (рис. 7).

Рис. 7. Анатомическое препарирование голени: а – медиальная поверхность голени в области имплантации пластины; б - врастание хрящевой ткани в паз пластины

Среди встретившихся осложнений наблюдали резорбцию костной ткани вокруг одного из винтов с наличием локального воспаления тканей, которое было купировано антибиотиками и не повлияло на результаты эксперимента.

В процессе эксперимента мы не наблюдали ни одного случая поломки металлоконструкции и деформации дистракционного регенерата.

Таким образом, разработанная нами пластина в комбинации с аппаратом Илизарова показала высокую эффективность при удлинении костей голени в эксперименте с минимальным количеством осложнений.