Переломы диафизарной части бедренной кости встречаются часто, до 10,4–23,9 % переломов длинных трубчатых костей [2]. Актуальность данного вида травм обусловлена их высокой травматичностью, кровопотерей, высоким риском осложнений как в первые часы после травмы, так и в отдаленном периоде. При лечении переломов бедренных костей могут быть применены различные виды остеосинтеза: интрамедуллярный, накостный, чрескостный. Различные методики погружного остеосинтеза наиболее часто рекомендуются Ассоциацией остеосинтеза [1, 5]. Положительной стороной накостного остеосинтеза является возможность точной репозиции и прочной фиксации отломков костей в сочетании с хорошим анатомическим результатом лечения. Преимуществом интрамедуллярного остеосинтеза является возможность проведения закрытой репозиции и ранняя активизация пациентов. Однако, при неправильном использовании накостных пластин возрастает риск их деформации и перелома, что приводит к необходимости удаления поврежденной металлоконструкции и проведения повторного остеосинтеза. В связи с открытым доступом также сохраняется риск инфекционных осложнений [1, 5]. Применение метода чрескостного остеосинтеза наиболее оправдано при фиксации отломков в остром периоде, когда применение других методов нежелательно, при лечении посттравматических дефектов костей, ложных суставов, несостоятельном остеосинтезе, а также различных врожденных патологиях опорно-двигательной системы [1, 2, 5].
Не прекращаются поиски новых оптимальных методов лечения и усовершенствования имеющихся методик для лечения переломов данной локализации. Вопрос выбора наиболее оптимальной конструкции для лечения переломов диафиза бедренных костей ложится на оперирующего хирурга, который подбирает металлоконструкцию на основании собственного опыта и предпочтений в соответствии с рекомендациями и стандартами лечения данной патологии и оснащенностью лечебного учреждения. В связи с этим могут возникать затруднения во время проведения операции. Неправильный подбор металлоконструкции и недостаточная прочность фиксации отломков кости может приводить к таким осложнениям, как перелом пластин и винтов, вторичное смещение отломков и т.д. Поэтому правильный выбор металлоконструкции при предоперационном планировании остается актуальной задачей [4, 5].
Для выбора металлоконструкции для остеосинтеза с учетом индивидуальных особенностей пациента и перелома разработан программно-информационный комплекс для прогнозирования хирургического лечения травм и их последствий [4]. Созданный программно-информационный комплекс позволяет виртуально произвести остеосинтез данного перелома с применением рекомендуемых металлоконструкций с учетом анатомических особенностей области перелома. По данным компьютерного моделирования операции оценивается качество остеосинтеза, наличие подвижности отломков, распределение нагрузки. Благодаря наличию виртуальной базы данных моделей бедренных костей и остеофиксаторов возможно учитывать индивидуальный характер перелома, а также анатомические особенности пациента [3, 4].
Цель исследования: анализ результатов автоматизированного выбора металлоконструкции на основе компьютерного моделирования для остеосинтеза переломов бедренных костей.
Материалы и методы исследования
Группа сравнения включала 30 пациентов, которым произведен накостный остеосинтез переломов бедренных костей с применением пластин без предоперационного компьютерного моделирования.
Группа пациентов, которым произведены операции после проведения компьютерного моделирования также составила 30 человек.
Пациенты поступали в стационар после острой травмы в сроки от 3 часов до 2 суток с момента перелома. У всех больных диагностированы переломы диафиза бедренной кости. Средний возраст пациентов – 51,6 лет. Обследование и лечение пациентов в до- и послеоперационном периоде проводилось согласно стандартам для данной нозологии.
В целях предоперационного планирования производилась рентгенография поврежденного сегмента в стандартных и, при необходимости, дополнительных проекциях. Во время предоперационного планирования учитывалось наличие или отсутствие остеопороза, пол, возраст, индекс массы тела, сопутствующие заболевания, физическая активность пациента до травмы. Операции выполнялись в операционной на ортопедическом операционном столе под контролем электронного оптического преобразователя. Пациенты активизировались на 2 сутки после операции. С 2–5-го дня обучали ходьбе при помощи костылей, разрешалась ходьба с помощью костылей без нагрузки на оперированную нижнюю конечность. Частичная опора, равная 50 % массы тела пациента, разрешалась спустя 1 месяц после операции в период формирования незрелой костной мозоли. В этот же период производилась контрольная рентгенография. Полная опора через 3 месяца при наличии рентгенологических признаков текущей консолидации. Отдаленные результаты у пациентов наблюдали в сроки от 6 до 24 месяцев. Оценка проводилась по данным контрольных рентгенограмм, выполняемых в 3–6–12–24 месяца после операции, наличию консолидации перелома, болевого синдрома и его интенсивности, возможности самостоятельного передвижения.
Рис. 1. Пример моделирования перелома бедренной кости в соответствии с данными рентгенографии
В обеих группах пациентов в качестве остеофиксаторов были рассмотрены накостные пластины. Выбор металлоконструкции выполнялся согласно общепринятым классификациям и рекомендациям. В первой группе пациентов предоперационного компьютерного моделирования не проводилось.
Для подбора металлоконструкции во второй группе проводили компьютерное моделирование остеосинтеза бедренной кости с использованием программно-информационного комплекса. Для проведения моделирования в каждом случае из антропометрической базы данных программно-информационного комплекса выбиралась модель бедренной кости, наиболее подходящая для данного пациента. Остеофиксаторы выбирали из базы данных металлоконструкций программно-информационного комплекса. Для данной группы пациентов в качестве остеофиксаторов рассматривали накостную пластину, фиксированную винтами.
Рис. 2. Пример модели бедренной кости, соответствующей клиническому случаю с металлоконструкцией
Во время компьютерного моделирования при расчетах напряжений и полей смещений использовали нагрузку силой, соответствующей опоре на конечность в вертикальном положении до 50 % веса тела (нагрузка на конечность в момент активизации больной через 2 месяца после операции) и нагрузке при сгибании в положении сидя без опоры на конечность (вес конечности ниже уровня перелома).
Проанализировав величины напряжений в межотломковом пространстве, делали вывод о состоятельности виртуальной фиксации отломков. В случае если по данным моделирования накостный остеосинтез был несостоятелен, проводилось повторное компьютерное моделирование с другими металлоконструкциями. По данным повторного моделирования выбиралась оптимальная металлоконструкция.
Результаты исследования и их обсуждение
В исследуемой группе в результате компьютерного моделирования в 22 случаях из 30 получены данные, подтверждающие состоятельность остеосинтеза в предложенных условиях с применением пластин. В 8 случаях прочность остеосинтеза оказалась недостаточной, сохранялось значительное смещение отломков в зоне перелома при нагрузках. По данным компьютерного моделирования в группе исследования накостный остеосинтез произведён 22 пациентам, 8 произведён блокируемый интрамедуллярный остеосинтез.
В группе сравнения получены следующие результаты: хорошие – 21 (70 %); удовлетворительные – 9 (30 %).
Осложнения: перелом пластины – 1, миграция пластины с переломом винтов – 2, вторичное смещение отломков – 2, замедленная консолидация перелома – 3.
Рис. 3. Пример визуализации результатов расчета модели соответствующих параметру эквивалентное напряжение Мизеса
У 20 прооперированных пациентов сроки активизации соответствовали планируемым.
В группе исследования получены следующие результаты: хорошие – 27 (90 %); удовлетворительные – 3 (10 %).
Осложнения: перелом пластины – 0, миграция пластины с переломом винтов – 1, миграция винтов – 1, замедленная консолидация перелома – 1.
У 26 прооперированных пациентов сроки активизации соответствовали планируемым.
Таким образом, при применении метода компьютерного моделирования в группе исследования из 30 пациентов получены хорошие результаты лечения в 90 % случаев. Вместе с тем, в группе, где компьютерное моделирование не проводилось хорошие результаты лечения получены в 70 %. Осложнения после остеосинтеза во второй группе пациентов также наблюдались реже в 3 раза.
Выводы
Проведение предоперационного компьютерного моделирования позволило оптимизировать процесс установки металлоконструкции во время операции, улучшить качество лечения и добиться сокращения затрат на лечение благодаря снижению доли осложнений и связанных с ними повторных госпитализаций, операций, превышения сроков реабилитации и восстановления трудоспособности.
Таким образом, для улучшения качества лечения переломов диафиза бедренной кости методом накостного остеосинтеза можно рекомендовать проведение предоперационного компьютерного моделирования.