Сравнительный анализ репозиционных возможностей чрескостных аппаратов, работающих на основе компьютерной навигации и аппарата Илизарова
Автор: Соломин Л.Н., Виленский В.А., Утехин А.И., Террел В.
Журнал: Гений ортопедии @geniy-ortopedii
Рубрика: Оригинальные статьи
Статья в выпуске: 1, 2009 года.
Бесплатный доступ
Сравнили репозиционные возможности аппаратов работающих на основе пассивной компьютерной навигации -гексаподов (SUV-Frame, Taylor Spatial Frame, Ilizarov Hexapod Apparatus,) и аппарата Илизарова. Проанализированы возможности репозиции костных фрагментов в данных аппаратах в трех стандартных плоскостях и в шести степенях свободы. Выполнено 48 серий экспериментов. Выявлено, что среди аппаратов со свойствами пассивной компьютерной навигации наилучшие возможности по дистракции, плоскопараллельному, угловому перемещению костных фрагментов и ротации обеспечивает конструкция SUV-Frame. Совокупно аппарат Илизарова обеспечивает лучшие показатели перемещения костных фрагментов в сравнении с гексаподами, однако для коррекции каждого компонента деформации необходим монтаж специального унифицированного узла.
Чрескостный остеосинтез, компьютерная навигация, гексаподы, репозиция
Короткий адрес: https://sciup.org/142121176
IDR: 142121176
Текст научной статьи Сравнительный анализ репозиционных возможностей чрескостных аппаратов, работающих на основе компьютерной навигации и аппарата Илизарова
За время, прошедшее с момента изобретения в 1952 году, аппарат Илизарова получил мировое признание и стал традиционным в лечении переломов и деформаций длинных трубчатых костей [2, 4, 6, 7]. 1 Благодаря универсальности узлов и деталей, в данном аппарате возможно устранить любой вариант смещения костных фрагментов [4, 6, 7]. Однако для устранения каждого из компонентов деформации (ангуляция, ротация, смещение фрагментов по длине и по периферии) в аппарате Илизарова требуется замена унифицированных узлов [4]. При коррекции сложных многоплоскостных многокомпонентных деформаций необходимо выполнить от трех и более перемонтажей аппарата, что требует дополнительных времени и трудозатрат [5].
С середины 90-х годов в мировой ортопедии появились новые аппараты для чрескост-ного остеосинтеза, которые обозначаются единым термином: аппараты со свойствами пассивной компьютерной навигации или гексаподы [9, 10]. Это аппарат Taylor Spatial Frame (TSF) производства США [8, 9, 11], Ilizarov Hexapod Apparatus (IHA) производства Герма- нии [10] и SUV-Frame, разработанный в России [12]. В данных аппаратах два чрескостных модуля, фиксирующих проксимальный и дистальный костный фрагменты, соединены между собой шестью стратами (аналоги соединительных стержней в аппарате Илизарова) (рис. 1). Изменение длин страт приводит к взаимному перемещению опор в трех плоскостях и соответственно закрепленных в них костных фрагментов. Поэтому устройство гексапода позволяет одноэтапно устранить многокомпонентную многоплоскостную деформацию. Ра- бота гексаподов невозможна без прилагающихся к ним программ компьютерной навигации. Благодаря программе, коррекция деформации, устранение смещения костных фрагментов (при переломах) в гексаподе являются математически точными и не требуют многократных перемонтажей аппарата [8, 9, 10, 11].
Вместе с тем, до настоящего времени не сравнены репозиционные возможности аппарата Илизарова и гексаподов. Целью настоящего исследования было установить, у какого из исследуемых аппаратов репозиционные возможности лучше.
а б в г
Рис. 1. Модели аппаратов: а – IHA; б – SUV-Frame; в – аппарат Илизарова; г - TSF
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В данном эксперименте сравнивались аппараты (рис. 1) с одинаковым расположением чре-скостных элементов. Согласно методу унифицированного обозначения чрескостного остеосинтеза (МУОЧО) [3] компоновку каждого из исследуемых аппаратов (аппарат Илизарова, SUV-Frame и IHA) можно обозначить следующей схемой:
ПД2Д10;Ш,9-3;1У,2,70 УД2Д 10;У1,3-9;УП,2,70 —— .
160 160
Так как в комплекте TSF отсутствуют опоры диаметром 160 мм, для сборки моделей использовались опоры диаметром 155 мм (рис. 1, г):
11Д 2 Д10; 111, 9—3; 1 V,2,70 V,12,110;VI,3-9;VII,2,70 —— .
155 155
Исходное расстояние между опорами у моделей остеосинтеза IHA (140 мм) обусловлено средней длиной каждой из страт. В стандартном наборе аппарата TSF имеется 3 типоразмера страт. Базовые модели собирали, используя среднюю длину среднего типоразмера страт, что обусловило расстояние между опорами 180 мм.
Кроме репозиционных возможностей, обеспечиваемых использованием среднего типоразмера страт, у TSF определяли возможности репозиции при использовании всех типоразмеров страт. В аппарате Илизарова исходное расстояние между опорами равнялось 140 мм, а в аппа-
рате SUV-Frame – 180 мм.
Собирали по три каждой из исследуемых моделей. В качестве костных фрагментов использовали пластиковые макеты большеберцовой кости. При центровке аппаратов имитаторы кости располагали в центре опор.
Исследовались возможности аппаратов TSF, IHA, SUV-Frame и аппарата Илизарова в следующих номинациях:
-
1) максимальное перемещение костных фрагментов по оси (дистракция) (рис. 2);
-
2) максимальное плоскопараллельное перемещение костных фрагментов по ширине во фронтальной плоскости (смещение кнут-ри/кнаружи) (рис. 3) и в сагиттальной плоскости (смещение кпереди/кзади);
-
3) максимальное угловое перемещение костных фрагментов во фронтальной плоскости (варус/вальгус) (рис. 4) и в сагиттальной плоскости (антекурвация/рекурвация);
-
4) максимальное ротационное перемещение костных фрагментов (внутренняя/наружная ротация) (рис. 5).
Измерения в каждом случае проводили троекратно для получения статистически достоверных результатов. Всего проанализировано 48 серий экспериментов.
Рис. 2. Перемещения костных фрагментов по длине: а – аппаратом TSF (при среднем типоразмере страт); б – аппаратом IHA; в – аппаратом SUV-Frame; г – аппаратом Илизарова
Рис. 3. Перемещения костных фрагментов по ширине во фронтальной плоскости: а, б – аппаратом TSF; в, г – аппаратом IHA; д, е – аппаратом SUV-Frame; ж, з – аппаратом Илизарова
Рис. 4. Угловые перемещения костных фрагментов во фронтальной плоскости: а – аппаратом TSF (средние длины страт); б – аппаратом TSF (весь диапазон длин страт); в – аппаратом IHA; г – аппаратом SUV-Frame; д – аппаратом Илизарова
Рис. 5. Ротационные перемещения костных фрагментов: а – аппаратом TSF (средние длины страт); б – аппаратом TSF (весь диапазон длин страт); в – аппаратом IHA; г – аппаратом SUV-Frame; д – аппаратом Илизарова
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
При исследовании аппаратов были получены следующие результаты.
Перемещение костных фрагментов по оси.
В аппарате TSF при использовании только средних страт максимальное перемещение костных фрагментов относительно друг друга составляет 40 мм. При использовании всего диапазона длин страт – 170 мм.
В аппарате IHA максимальное перемещение костных фрагментов по длине составляет 70 мм.
В аппарате SUV-Frame и аппарате Илизарова можно использовать резьбовые стержни любой длины. Поэтому возможности дистракции в этих аппаратах теоретически не ограничены.
Перемещения костных фрагментов по ширине.
В аппарате TSF при использовании только средних страт максимальное перемещение костных фрагментов относительно друг друга по ширине составляет: кнутри - 75 мм, кнаружи – 70 мм, кпереди – 70 мм, кзади – 75 мм. При использовании всего диапазона длин страт: кнутри - 200 мм, кнаружи – 190 мм, кпереди – 190 мм, кзади – 200 мм.
В аппарате IHA максимальное перемещение костных фрагментов по ширине составляет: кнутри - 70 мм, кнаружи – 75 мм, кпереди – 72 мм, кзади – 76 мм.
В аппарате SUV-Frame и аппарате Илизарова можно использовать резьбовые стержни любой длины. Поэтому плоскопараллельное перемещение фрагментов относительно друг друга в этих конструкциях теоретически не ограничено.
Угловые перемещения костных фрагментов.
В аппарате TSF при использовании только средних страт максимальное угловое перемещение костных фрагментов относительно друг друга составляет: варусное – 24º, вальгусное – 25º, антекурвация – 35º, рекурвация – 31º При использовании всего диапазона длин страт: ва-русное – 40º, вальгусное – 42º, антекурвация – 37º, рекурвация – 37º
В аппарате IHA максимальное угловое перемещение костных фрагментов составляет: варусное – 32º, вальгусное – 38º, антекурвация – 40º, рекурвация – 30º
В аппарате SUV-Frame максимальное угловое перемещение костных фрагментов составляет: варусное – 50º, вальгусное – 48º, антекурва-ция – 42º, рекурвация – 43º.
В аппарате Илизарова максимальное угловое перемещение костных фрагментов составляет: варусное – 65º, вальгусное – 65º, антекурва-ция – 72º, рекурвация – 68º
Ротационные перемещения костных фрагментов.
В аппарате TSF при использовании только средних страт максимальное ротационное перемещение костных фрагментов относительно друг друга составляет: кнаружи – 20º, кнутри – 20º. При использовании всего диапазона длин страт: кнаружи – 75º, кнутри – 69º.
В аппарате IHA максимальное ротационное перемещение костных фрагментов составляет: кнаружи – 42º, кнутри – 38º.
В аппарате SUV-Frame максимальное рота-
Репозиционные возможности гексаподов и аппарата Илизарова
Таблица 1
В аппарате Илизарова максимальное ротационное перемещение костных фрагментов без переустановки унифицированного ротирующего узла составляет 28º. При многократной переустановке ротирующего узла возможности устранения ротационной деформации аппаратом Илизарова становятся, теоретически, неограниченными. В частности, для поворота костного фрагмента на 90º требуется 3 переустановки узла; для поворота 180º - 6 переустановок; для поворота 270º - 10 переустановок.
Так как по условиям эксперимента имитаторы кости располагали в центре опор, это позволило при ротации избежать вторичного смещения фрагментов по ширине [3].
Полученные в ходе эксперимента результаты обобщены в таблице 1 и диаграмме (рис. 6).
Анализ таблицы и диаграмм позволяет утверждать следующее. Лучшие результаты при смещении костных фрагментов по длине и по периферии обеспечивают SUV-Frame и аппарат Илизарова. Максимальная угловая коррекция может быть обеспечена аппаратом Илизарова. Среди аппаратов со свойствами пассивной компьютерной навигации лучшие результаты при коррекции углового компонента деформации получены при тестировании SUV-Frame. Максимальные цифры при коррекции ротационных деформаций достижимы в аппарате Илизарова, но при условии неоднократной переустановки ротирующего узла. Среди гексаподов в этой номинации лучшие результаты достигнуты при использовании SUV-Frame.
Рис. 6. Диаграммы максимально возможных величин перемещения костных фрагментов
ВЫВОДЫ
-
1. Среди аппаратов со свойствами пассивной компьютерной навигации наилучшие возможности при дистракции, плоскопараллельному, угловому перемещению костных фрагментов и ротации обеспечивает конструкция SUV-Frame.
-
2. Аппарат Илизарова обеспечивает лучшие
показатели перемещения костных фрагментов в сравнении с гексаподами, однако для коррекции каждого компонента деформации необходим монтаж специального унифицированного узла, что усложняет использование этой конструкции.
