Травматология и ортопедия. В трёх томах. Шапошников Ю.Г. / Травматология и ортопедия. Руководство для врачей. Том 1. Шапошников Ю.Г

Рис. 20.15. Распространен­ ное эндостальное костеобразование в зоне проведе­ ния спиц через диафиз. Мацерированный препа­ рат. 27-й день.

При проведении спиц через диафизарные отделы костей, крово­ снабжение которых в норме обеспечивает преимущественно главная питающая артерия, делящаяся в костномозговой полости на восхо­ дящие и нисходящие ветви с преобладанием продольно-радиальной ориентации капиллярной сети, всегда возникают более распростра­ ненные нарушения микроциркуляции. Вследствие этого в зоне про­ ведения спиц через диафиз возникает распространенная репаративная реакция, которая к концу 3-й недели приводит к почти полному заполнению костномозговой полости эндостальным костным регене­ ратом и образованию в этой зоне периостальных костных наложений (рис. 20.14, 20.15).

Однотипно протекает репаративная реакция в эпиметафизарных и диафизарных отделах длинных и коротких костей при всех видах их локального повреждения с сохранением целости этих костей.

По затухании репаративной реакции независимо от направления дифференцировки скелетогенной ткани регенерата (в костную, во­ локнистую соединительную или хрящевую ткань) процесс диффе­ ренцировки завершается становлением новых КТС в состоянии ЦМС. Однако, несмотря на то что репаративная реакция заканчивается местным восстановлением ЦМС, оно оказывается неустойчивым изза функционального несоответствия микроциркуляторного русла но­ вообразованных КТС гидродинамическим условиям кровоснабжения

445

смежных КТС и смежных бассейнов внутриорганного кровоснабже­ ния. В результате этого гидродинамического несоответствия возни­ кает перераспределение тока крови между бассейнами внутрикостного кровоснабжения. При этом в тех участках микроциркуляторного русла регенерата и отломков кости, где отмечается наибольшее сопротивление току крови, циркуляция крови прекращается и воз­ никают перераспределительные нарушения микроциркуляции, яв­ ляющиеся пусковым механизмом перестройки кости, которая про­ ходит те же фазы, что и репаративная реакция.

Процесс перестройки в отличие от репаративной реакции про­ текает полициклично, и благодаря этому происходит периодическая смена генераций остеобластов, обусловливающая формирование пла­ стинчатой кости. Продолжительность циклов перестройки по срав­ нению с циклами репаративной реакции значительно увеличена, главным образом вследствие пролонгирования фазы циркуляторных нарушений и фазы дезорганизации. Циклы перестройки повторяются до тех пор, пока в результате изменений строения кости и микро­ циркуляторного русла не будет достигнуто устойчивое функцио- нально-гемоциркуляторное соответствие во всех КТС, т. е. во всех отделах кости как органа.

Уровень непосредственно взаимодействующих органов. На этом уровне переломы костей приводят к нарушению сложившихся в процессе индивидуального развития обоих видов межорганного вза­ имодействия: механического и гемоциркуляторного. В результате этого под влиянием тяги мышц и функциональной нагрузки воз­ никает подвижность на стыке костных отломков, значительно за­ трудняющая формирование сращения отломков, а из-за нарушения гемоциркуляторного межорганного взаимодействия и межорганных сосудистых связей возникает регионарное перераспределение тока крови, влияющее на возможности перераспределительной компен­ сации травматических нарушений кровоснабжения отломков.

Это определяет зависимость условий развития репаративной ре­ акции в отломках кости и от регионарных перераспределительных нарушений кровоснабжения. Кроме того, вследствие подвижности концов костных отломков на их стыке возникают вторичные нару­ шения микроциркуляции, вызывающие краевую резорбцию отлом­ ков, образование фиброзно-хрящевого сращения, полицикличность течения репаративной реакции и ее пролонгирование, что приводит к увеличению размеров костной мозоли и вторичной оссификации фиброзно-хрящевой прослойки в мозоли, т. е. происходит консоли­ дация отломков и восстанавливается межорганное механическое взаимодействие. По завершении консолидации отломков начинается восстановление гемоциркуляторных взаимосвязей бассейнов крово­ снабжения отломков, что создает условия для активизации и за­ вершения органотипической перестройки костной мозоли и срос­ шейся кости, обеспечивающих постепенное восстановление устой­ чивого межорганного анатомо-функционального соответствия в этой части аппарата движения.

Таким образом, процесс заживления переломов костей (обычно

446

называемый репаративной регенерацией кости) представляет собой сложно организованный многоуровневый восстановительный про­ цесс, основанный на проявлении способности КТС к самовосстанов­ лению, в котором различают следующие разобщенные во времени

итерриториально компоненты: репаративную реакцию, репаративную регенерацию, формирование сращения между концами отломков

ипроцесс перестройки регенерата и кости, так как эти компоненты связаны с различными уровнями организации, различаются по ме­ ханизму возникновения и условиям восстановления нарушенного кровоснабжения.

20.4.3 Системны* представления о биомеханических условиях взаимодействия костных отломков

Переломы костей неизбежно приводят к острым нарушениям меха­ нического и гемоциркуляторного межорганного взаимодействия, сло­ жившегося в процессе развития и роста на уровне непосредственно взаимодействующих органов, т. е. возникает острое анатомо-функ- циональное несоответствие. При этом неизбежно выключается фун­ кция поврежденной части аппарата движения, что приводит к на­ рушению взаимодействия его частей и резкому снижению индиви­ дуального функционального стереотипа. Вследствие этого при травме в поврежденной части аппарата движения создаются сложные био­ механические условия взаимодействия костных отломков, которые подвергаются воздействию сложной динамически изменчивой сис­ темы сил, зависящей от изменений тонуса и работы разных групп мышц. В этой системе сил величина, направление и продолжитель­ ность действия составляющих и соотношение между ними изменя­ ются. Особенно сложны и изменчивы эти силовые воздействия на костные отломки при переломах длинных костей конечностей, на которые воздействует наиболее сложная и мощная система мышеч­ ных сил, создающая подвижность на стыке отломков.

Биомеханический анализ действующих на отломки сил затруднен из-за сложностей измерения этих динамических сил, составления расчетной схемы и анализа полученных данных. В связи с этим к решению данной задачи целесообразно подойти другим путем: по­ средством оценки конечного результата изменений межорганного механического взаимодействия, которая позволяет провести анализ конечного результата действия всей системы сил на отломки, раз­ делив ее на группы противоположного действия (рис. 20.16).

К первой группе следует отнести силы, направленные на сме­ щение костных отломков относительно друг друга. Эти смещающие силы создаются неуравновешенными компонентами продольной мы­ шечной тяги и бокового давления на костные отломки со стороны прилежащих мышц, а также массой дистального отдела поврежден­ ной конечности.

Вторую группу составляют силы, противодействующие силам первой группы и обеспечивающие определенную устойчивость ко­ стных отломков относительно друг друга. Эта устойчивость соеди-

447

Постоянные, динамические смещающие силы Рис. 20.16. Силовое взаимодействие отломков.

нения костных отломков, во многом зависящая от площади сопри­ косновения и характера поверхности излома костных концов, со­ здается уравновешенными компонентами продольной мышечной тяги и бокового давления мышц, а также сохранившимися тканевыми связями между концами костных отломков.

Соотношение смещающих сил и сил, препятствующих смещению костных отломков, определяет условия возникновения подвижности на стыке костных концов. При таком подходе к рассмотрению взаимодействия действующих на отломки сил становится очевидной необходимость его использования для оценки условий фиксации отломков при любых методах лечения переломов, так как без учета реальных условий сложившегося соотношения устойчивости соеди­ нения отломков и действующих на них смещающих сил бессмыс­ ленно говорить о прочной, ригидной, устойчивой и стабильной фик­ сации или о полном обездвиживании концов отломков.

Если воздействие сил, препятствующих смещению, окажется пре­ обладающим, то фиксация будет стабильной, обеспечивая постоян­ ную неподвижность на стыке костных отломков. Если же преобла­ дающим окажется воздействие смещающих сил, то фиксация будет неустойчивой и не обеспечит неподвижность на стыке костных отломков. В этих случаях каждое превышение смещающими силами критического предела устойчивости соединения костных отломков приводит к возникновению движения на их стыке, изменяющего или нарушающего соотношение тканевых поверхностей отломков.

Лечение переломов длинных костей независимо от используемого метода всегда начинают с репозиции костных отломков, что обес-

448

печивает максимально возможную при конкретном виде перелома площадь соприкосновения костных отломков и восстановление ана­ томической оси кости, т. е. восстановление нарушенных при пере­ ломе межорганных соотношений. Придание конечности положения, рекомендуемого практикой лечения переломов, позволяет макси­ мально увеличить уравновешенный компонент мышечной тяги, со­ здаваемый тонусом и работой мышц. Это способствует уменьшению смещающих сил и увеличению устойчивости соединения отломков, которая во многом зависит от вида перелома.

При поперечных переломах уравновешенный компонент продоль­ ной мышечной тяги в наибольшей степени способствует уменьшению сил смещения и увеличению устойчивости соединения отломков. Между тем при косых и винтообразных переломах с увеличением угла наклона плоскости излома в результате разложения силы осе­ вого давления в зоне перелома увеличивается боковая составляющая, что снижает устойчивость соединения отломков. При переломах со смещением отломков по длине нарушается их соприкосновение и резко уменьшается устойчивость, что приводит к возникновению подвижности в зоне соприкосновения костных отломков даже под влиянием действия небольших смещающих сил.

Следует учитывать, что под влиянием активных движений и функциональных нагрузок всегда изменяются соотношения сил, дей­ ствующих на сломанную кость. При этом во всех случаях без исключения смещающие силы, зависящие от работы мышц и функ­ циональной нагрузки, увеличиваются в значительно большей сте­ пени, чем силы, определяющие устойчивость соединения костных концов, которые могут увеличиваться только на более поздних стадиях заживления переломов в процессе сращения костных концов

иобразования мозоли.

Всвязи с этим очевидны сложность и изменчивость биомехани­ ческих условий взаимодействия концов костных отломков, что обус­ ловливает большое разнообразие условий сращения концов костных отломков и чрезвычайно затрудняет понимание проблемы оптими­ зации условий заживления переломов. Отсюда и различия в пони­ мании этой проблемы, и разнообразие методических подходов к лечению переломов, несмотря на то что все они опираются на сформулированные еще Гиппократом общие принципы лечения, заключающиеся в необходимости ранней репозиции отломков и иммобилизации поврежденной конечности, обеспечивающей обезд­ виживание концов отломков и сохранение ее функции.

20.4.4. Методы лечения переломов

Методы консервативного лечения переломов. И м м о б и л и з и р у - ющие п о в я з к и (преимущественно гипсовые или полимерные). Повязки ограничивают возможности движений и изменений соот­ ношений сегментов поврежденной конечности, в результате чего значительно уменьшается величина смещающих усилий, но не могут существенно повысить устойчивость соединения костных отломков.

Следовательно, иммобилизирующие повязки ограничивают подвиж­ ность костных отломков и уменьшают возможность и вторичного смещения. Однако это достигается ценой большего или меньшего нарушения трофики поврежденной конечности в результате ухуд­ шения условий регионарного кровообращения из-за сдавливания мягких тканей иммобилизирующей повязкой и резкого ограничения функции поврежденной конечности.

В ы т я ж е н и е (преимущественно скелетное). При вытяжении значительно изменяются условия межорганного механического вза­ имодействия в поврежденной конечности вследствие растяжения костных отломков, что расширяет возможности их репозиции при переломах и позволяет удержать костные отломки от смещения по длине при косых, винтообразных и сложных переломах. При про­ ведении вытяжения под влиянием растягивающей нагрузки, регу­ лируемой с помощью грузов, поврежденная конечность фиксируется в определенном положении и повышается напряжение мышц, фас- циально-связочного аппарата и тканевых связей, сохранившихся между костными отломками. В результате этого резко ограничива­ ются боковые движения костных отломков в связи с повышением напряжения окружающих тканей.

Наряду с этим под влиянием растягивающей нагрузки умень­ шаются или устраняются взаимодавление и контакт костных от­ ломков вплоть до образования между ними диастаза. В этих условиях сокращения мышц вызывают боковые движения костных отломков, а под влиянием уравновешенного компонента происходят осевые перемещения. Вследствие этого вытяжение, обеспечивающее воз­ можность проведения раннего функционального лечения и улучше­ ния условий восстановления нарушенного кровоснабжения повреж­ денной конечности, в то же время обеспечивает менее устойчивую фиксацию по сравнению с иммобилизирующими повязками, так как уменьшается устойчивость соединения костных отломков и появля­ ется их осевая подвижность. Важным достоинством этого метода является то, что он позволяет в процессе лечения медленно изменять соотношения между костными отломками с помощью грузов, т. е. вносить элементы непосредственного управления механическим вза­ имодействием отломков в процессе заживления перелома.

Следовательно, все методы консервативного лечения переломов не могут обеспечить значительное повышение устойчивости фикса­ ции костных отломков, необходимой для создания на их стыке постоянной неподвижности.

Методы хирургического лечения переломов. Хирургическое ле­ чение не только расширило возможности репозиции костных от­ ломков при повреждениях, не поддающихся консервативному лече­ нию, но и открыло реальные возможности для значительного по­ вышения устойчивости соединения этих отломков благодаря непос­ редственной фиксации их с помощью различных конструкций из металлов или других материалов. Однако это достигается ценой увеличения тяжести повреждения и дополнительных местных на­ рушений кровоснабжения.

450

Учитывая, что при погружном остеосинтезе высокая устойчивость соединения костных отломков во время операции может быть создана только путем силового воздействия на эти отломки, обеспечивающего противодействие смещающим силам, следует считать целесообраз­ ным деление всех методик внутрикостного и накостного остеосинтеза на компрессионные и некомпрессионные. Однако следует учитывать, что при накостном и внутрикостном остеосинтезе силовые взаимо­ действия между костными отломками, создаваемые благодаря работе мышц, передаются не только на концы этих отломков, но и на используемые средства остеосинтеза. В связи с этим имеющуюся тенденцию относить к компрессионным те методы остеосинтеза, при которых создается лишь слабое осевое давление на костные отломки или оно достигается за счет тонического напряжения мышц, нельзя признать обоснованной.

Компрессионными следует называть только те виды погружного остеосинтеза, которые позволяют путем сдавливания костных от­ ломков или придавливания к ним винтами жестких накладных конструкций значительно увеличивать устойчивость соединения и создавать запас устойчивости, обеспечивающий сохранение непод­ вижности на стыке костных отломков при действии смещающих сил.

Некомпрессионные методики остеосинтеза, обеспечивающие на­ дежное удерживание сопоставленных костных отломков, позволяют в большей или меньшей степени ограничить, но не устранить по­ движность отломков. Эти методики дают возможность, особенно при применении толстых интрамедуллярных гвоздей, соответствующих диаметру рассверленной костномозговой полости, добиться высокой степени ограничения подвижности костных отломков, особенно в тех случаях, когда благодаря форме концов этих фиксаторов созда­ ется препятствие ротационным смещениям.

Погружные накостные и внутрикостные компрессионные устрой­ ства для остеосинтеза (болты, винты, шурупы, пластинки, закреп­ ленные винтами, и более сложные фиксаторы с винтовыми устрой­ ствами) позволяют достичь высокой устойчивости соединения кос­ тных отломков. Однако при применении небольшого количества винтов в кости вокруг винтов возникают зоны высокой концентрации напряжений, которые могут увеличиваться под действием смещаю­ щих сил. При этом в результате проявления упруго-вязких свойств кости и нередкого сминания кости на участках, где напряжение превышает предел прочности, неизбежно уменьшается сила комп­ рессии и снижается устойчивость соединения костных отломков. Отсутствие доступа к погружным фиксаторам не позволяет в этих случаях компенсировать уменьшение силы компрессии. В этих ус­ ловиях под действием смещающих сил, превышающих устойчивость соединения костных отломков, возникает подвижность на их стыке. В связи с этим при применении погружных компрессионных уст­ ройств для максимального сохранения достигнутой во время опера­ ции устойчивости целесообразно на протяжении периода формиро­ вания сращения перелома применять дополнительные средства им-

мобилизации (шины, гипсовые повязки) и не форсировать функци­ ональное лечение.

Ч р е с к о с т н ы й о с т е о с и н т е з . Причрескостномостеосинтезе благодаря использованию наружных аппаратов, непосредственно свя­ занных с костными отломками проведенными через них спицами или стержнями, появляются характерные только для этого метода возможности дозированной коррекции расположения и механиче­ ского взаимодействия костных отломков. Кроме того, в отличие от погружного чрескостный остеосинтез менее травматичен и его можно осуществлять не только хирургическим, но и закрытым путем.

При чрескостном компрессионном остеосинтезе после наложения аппарата и создания сдавливающих нагрузок так же, как и при погружном компрессионном остеосинтезе, отмечается уменьшение силы компрессии в результате упруго-вязкого деформирования кости и ее сминания в зонах чрезмерной концентрации напряжений (около спиц и на стыке костных отломков). Однако при чрескостном ос­ теосинтезе это уменьшение силы компрессии легко компенсируется после операции путем сближения опорных колец или опорных дуг аппарата, что обеспечивает восстановление или превышение исход­ ной силы компрессии, а следовательно, и сохранение достигнутого уровня устойчивости соединения костных отломков.

Однако создание высокой устойчивости костных отломков при чрескостном компрессионном остеосинтезе зависит не только от силы сдавливания этих отломков, но и от формы концов костных отломков и площади их соприкосновения, а также от конструктивных особенностей аппарата. Вследствие этого при одинаковой силе ком­ прессии устойчивость соединения костных отломков может быть разной, а одинаковой устойчивости можно добиться, применяя раз­ личную силу компрессии.

При ч р е с к о с т н о м к о м п р е с с и о н н о м о с т е о с и н т е з е , для того чтобы обеспечить возможность сохранения постоянной по­ движности на стыке костных отломков в условиях действия смеща­ ющих усилий, создаваемых активной функцией поврежденной ко­ нечности, необходимо при наложении аппарата создавать большой запас устойчивости, который после операции поддерживают путем периодической компенсации уменьшения силы компрессии. Чем больше запас устойчивости соединения костных отломков, тем боль­ шая функциональная нагрузка допустима на поврежденную конеч­ ность без нарушения неподвижности на их стыке и тем лучшие условия создаются для восстановления нарушенного кровоснабжения

иобеспечения полноценной трофики поврежденной конечности.

Вто же время следует учитывать, что возможности повышения устойчивости костных отломков путем увеличения силы компрессии не беспредельны, так как по мере дальнейшего увеличения силы сдавливания этих отломков нарастает опасность превышения предела прочности и разрушения кости в зонах концентрации напряжений. Необходимо помнить, что при переломах погружной или чрескост­ ный компрессионный остеосинтез не может обеспечить исходную прочность кости, которая может быть восстановлена только в про-

452

цессе консолидации перелома и последующей органной перестройки регенерата и кости. В связи с этим при чрескостном компрессионном остеосинтезе с сохранением постоянной неподвижности на стыке костных отломков в период формирования сращения между этими отломками всегда необходимо ограничивать функциональную на­ грузку соответственно созданной величине запаса устойчивости.

При ч р е с к о с т н о м д и с т р а к ц и о н н о м о с т е о с и н т е з е , когда наложенный аппарат используют для дозированных растяги­ вающих силовых воздействий, под влиянием смещающих сил резко изменяются естественные условия механического взаимодействия костных отломков. Это объясняется тем, что при дозированном разведении костных отломков, фиксированных в опорных кольцах аппарата, в результате нарушения контакта между концами этих отломков и образования между ними диастаза исключается прямое механическое взаимодействие и все силовое воздействие, создаваемое аппаратом, переносится на мышцы, фасциально-связочный аппарат, кожу и ткани, сохранившиеся между концами костных отломков. В этих условиях основным фактором, ограничивающим подвижность костных отломков под влиянием смещающих сил, связанных с не­ уравновешенным компонентом мышечной тяги, является увеличение сопротивления напряженных тканей боковым перемещениям кост­ ных отломков. Следовательно, дозированное растяжение мягких тканей растягиваемого сегмента не может обеспечить устойчивую фиксацию костных отломков, поэтому при чрескостном дистракци­ онном остеосинтезе создание устойчивой фиксации костных отлом­ ков прежде всего зависит от особенностей конструкции аппарата и методики его применения. Клинический опыт применения чрескостного дистракционного остеосинтеза свидетельствует о необходи­ мости отказаться от закрепления каждого костного отломка в одном опорном кольце и переходить к монтированию более сложных опор­ ных подсистем (из двух колец или дуг), так как в условиях чрескостного дистракционного остеосинтеза только жесткие подсистемы позволяют значительно повысить устойчивость фиксации костных отломков в аппарате и устойчивость их концов в зоне диастаза. Вследствие этого чем жестче конструкция аппарата и его опорных подсистем (т. е. чем меньше они деформируются под влиянием силовых воздействий, создаваемых благодаря работе мышц и функ­ циональной нагрузке) и чем устойчивее в этих подсистемах закреп­ лены костные отломки, тем меньше их боковая и осевая подвижность

итем больше возможности и точность коррекции условий растяжения мягких тканей конечности, взаиморасположения костных отломков

иразведения их концов.

Следовательно, использование жестких конструкций наружных аппаратов расширяет возможности повышения устойчивости фик­ сации костных отломков не только при дистракционном, но и при компрессионном остеосинтезе, особенно в тех случаях, когда не удается обеспечить значительную площадь соприкосновения концов этих отломков и достичь высокой устойчивости их соеди­ нения.

453