CC BY
17
■ Орипнальы досл1дження_|ТпЯРМЯ
Original Researches I pdbMd
УДК 616.717/.718-007.2-089.843-77-092.4 DOI: 10.22141/1608-1706.5.17.2016.83874
ХМИЗОВ С.О.1, ПАШЕНКО А.В12, ТЯЖЕЛОВ О.А.1, КАРПНСЬКИЙ М.Ю.1, КАРПНСЬКА ОД1, СУББОТА I.A.1
1ДУ «1нститут патологи хребта та суглоб'в iM. проф. M.I. Ситенка НАМН Украни», м. Харюв, Украна 2Харювська медична академ'я пюлядипломно! освпи, м. Харюв, Украна
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ Д0СЛ1ДЖЕННЯ МЩНОСП ПЕРВИНН01 СТАБШЗАЦП ЮСТКОВИХ ФРАГМЕНПВ ПРИ ВИКОРИСТАНН ¡НТРАМЕДУЛЯРНИХ Ф1КСАТ0Р1В
Р1ЗН0Г0 ТИПУ
Резюме. Актуальшсть. Ликування деформацй довгих ксток кiнцiвок — одна з ключових проблем удтей з по-рушенням якост кстково! тканини, що пов'язано з комбнованим характером деформацй та !хрецидивами в псляоперацйному передi, нестабльнстю фiксаторiв, неможлив'стю самообслуговування пацентв. Мета дослдження: визначити в експеримент мцнсть первинно! стаблзаци ксткових фрагмент довгих ксток кнцвок при використанн '¡нтрамедулярних фиксатор'ю р'аного типу на тл порушення якост кстково! тканини. Матер'юли i методи. Дослдження проведено в лаборатори бсмеханики ДУ «Iнститут патологи хребта та суглоб'в iм. проф. MI Ситенка НАМН Укра!ни» на пластикових макетах великогомлкових ксток шляхом моделювання остеотоми в середнй !х третин i та з'еднання фрагмент за допомогою титано-вих еластичних стрижнв, ротацйно-нестабльного нтрамедулярного телескопчного фиксатора, а також ротацйно-стабльного нтрамедулярного телескопчного фиксатора шляхом прикладання згинаючого на-вантаження до середини дiафiза модел'1 в зон остеотоми. Величинудеформаци контролювали за величин 50, 100, 150, 200 Н з наступними вим'рюваннями навантаження та фиксацСю результат експерименту. Дан оброблялись статистично, для порiвняння видв фиксатор'ю застосовували однофакторний дисперсйний анал'а та апостерорний тест Дункана, залежнсть величини деформаци вд площ'1 перетину моделей дослджували за допомогою парно! кореляци Прсона. Результати. Найкращi результати отримано на моделях з ротацйно-стабльним телескопчним фиксатором, найгiршi — при використанн титанових еластичних стрижнiв. Висновки. Вс'1 типи фиксатор'ю забезпечують достатню первинну стабльнсть фиксаци на згинання (величина деформаци не перевищуе 5 мм), однак найкращi результати отриманi на моделях з ротацйно-стабльним телескопчним фиксатором.
Ключовi слова: яксть кстково! тканини, патолопчн переломи, нтрамедулярн телескопии! фiксатори, титанов'1 еластичн стрижнi, стабльнсть.
Вступ
Проблема лшування деформацш довгих кюток кшщвок е одшею з ключових у дггей i3 порушенням якост кютково! тканини у зв'язку з комбшованим характером деформацш, частими патолопчними переломами кюток сегменпв кшщвок на вершиш деформаци, рецидивом деформацш у шсляопера-цшному перюд^ а також нестабшьнютю фiксаторiв, що обумовлено якютю кютково! тканини. Також вiдмiчаеться значне обмеження функци опори та ходьби, неможливють самообслуговування пащен-пв i попршення якост життя. На цей час викорис-товують переважно штрамедулярш телескопичш системи: Bailey-Dubow (Syntes, USA), Sheffield rods (Aesculap Ltd, UK), Fassier-Duval (Pega Medical, Canada) [2—5, 7—9], а також титановi еластичш
стрижш (Titaniume lastic rods (Synthes, USA; DePuy Synthes, USA; Stryker, GB))[6]. Функцш цих фшса-TopiB можна подшити на два етапи: раннш шсляопе-рацшний перюд — забезпечення стабшьно'' фшсацп фрагменпв кютки в зош остеотоми' до ix зрощення; вщдалений перюд — забезпечення функци опори та ходьби в процес росту кшщвки.
Адреса для листування з авторами: Тяжелов Олексш Атмович E-mail: [email protected]
© Хмизов С.О., Пашенко А.В., Тяжелов О.А.,
Картнський М.Ю., Картнська О.Д., Суббота 1.А., 2016 © «Травма», 2016 © Заславський О.Ю., 2016
40
Травма, p-ISSN 1608-1706, e-ISSN 2307-1397
Том 17, №5 • 2016
Рисунок 1. Експеримент на згинання: а — схема експерименту на згинання, де Д — динамометр, М — м!крометр, Г — сила згинання, А/ — перем!щення препарату; б — фото пристрою для бюмехашчних дослщжень при проведенн експерименту
Мета дослщження: визначити в експеримент мщ-шсть первинно! стабшзаци' исткових фрагмент при використанш штрамедулярних фiксаторiв рiзного типу.
Матер1али та методи
У лаборатори' бiомеханiки ДУ «1нститут патологи' хребта та суглобiв ïm. проф. М.1. Ситенка НАМН Укра-ши» проведенi експериментальнi дослщження мщнос-тi первинно!' стабiлiзацiï фрагмент великогомтково! кiстки при використаннi штрамедулярних фiксаторiв рiзних типiв. Експеримент проводили на пластикових макетах великогомшкових исток шляхом моделюван-ня остеотоми' в середнш третинi. Фрагменти з'еднували за допомогою iнтрамедулярних фiксаторiв рiзних ти-пiв. Усього в експериментi випробували три типи фш-саторiв: титановi еластичнi стрижнi, iнтрамедулярний телескопiчний фшсатор (1ТФ) з вiдсутнiстю ротацiйноï стабтьноста, а також ротацiйно-стабiльний 1ТФ. Було виконано по 3 моделi з кожним типом фiксатора.
Моделi випробували на вплив згинаючого наван-таження. Для цього моделi жорстко за^плювали на стендi для бiомеханiчних дослщжень за дистальний i проксимальний инщ. Навантаження прикладали до середини дiафiза моделi великогомiлковоï кустки в зош остеотоми'. Пiд час проведення експерименту контро-лювали величину деформаци' моделей в зош остеотоми' при величинах згинаючого навантаження 50, 100, 150 та 200 Н.
На рис. 1 наведена схема експериментального досль дження моделей остеосинтезу великогомшково! истки з рiзними типами iнтрамедулярних фiксаторiв на згинання, а також фото стенду для бюмехашчних досль джень з моделлю пiд час проведення випробувань.
Величину навантаження вим1рювали за допомогою тензодинамометричного датчика SBA-100L та результата фшсували пристроем реестраци' даних CAS типу CI-2001A (рис. 2).
Величину прогину моделi великогомшково! истки в зонi навантаження вимiрювали за допомогою мшроме-тричного шдикатора часового типу.
Отриманi даш експерименту були обробленi ста-тистично. Застосовували методи описово! статистики з розрахунком середньо! величини, стандартного вщ-хилення, мiнiмальних i максимальних значень. Для порiвняння видiв фiксаторiв застосовували однофак-торний дисперсiйний аналiз та апостерюрний тест Дункана. Залежнiсть величини деформаци вiд площi перетину конструкцш дослщжували за допомогою парно! кореляци Пiрсона [1].
Резудьтати
У результата проведеного експериментального дослщження були отриманi данi про величину деформаци моделей остеосинтезу великогомшково! истки штрамедулярними фiксаторами рiзних титв пiд впли-вом згинаючого навантаження. Результати обробки
Рисунок 2. Пристрй для ф!ксацИ величини
навантаження
даних експерименту методами описово! статистики наведено в табл. 1.
Наступним етапом роботи було проведено одно-факторний дисперсшний аналiз та апостерiорний тест Дункана з метою виявлення статистично! значущих вiдмiнностей величини деформаци моделей остеосин-тезу стегново! кiстки штрамедулярними фiксаторами рiзних типiв при рiзних величинах згинаючого наван-таження.
Результати однофакторного дисперсшного аналiзу з апостерюрним тестом Дункана величин деформаци моделей при величиш навантаження 50 Н наведено в табл. 2.
Як показали результати аналiзу, при величиш згинаючого навантаження 50 Н за величиною деформаци моделi з остеосинтезом великогомiлковоi' кiстки ротацшно-стабтьним 1ТФ статистично значимо вщ-рiзняються вiд iнших моделей (р < 0,05), чому були вiдокремленi в першу шдгрупу. Моделi остеосинтезу великогомшково! кустки за допомогою ротацшно-не-стабтьного 1ТФ та титанових еластичних стрижшв за величиною деформаци не мали статистично значущих вiдмiнностей (р = 0,433), про що свiдчить !х сумiсне розташування в пiдгрупi 2.
Результати однофакторного дисперсшного анал1зу з апостерюрним тестом Дункана величин деформаци
Таблиця 1. Анал1з величини деформаци моделей остеосинтезу при рiзних значеннях навантаження
Навантаження, Н Тип фшсатора Величина деформаци, мкм
Середне ± станд. вiдхилення Мiн + макс Однофакторний дисперсiйний аналiз
50 Титановi еластичн стрижы 2120± 25 2090+2140 Р = 783,693 р = 0,001
Ротацшно-нестабтьний 1ТФ 1413± 32 1380+ 1440
Ротацшно-стабтьний 1ТФ 2103±15 2090+2120
100 Титановi еластичн стрижнi 3122± 37 3080+3150 Р = 934,596 р = 0,001
Ротацшно-нестабiльний 1ТФ 2001 ± 48 1960+2050
Ротацшно-стабiльний 1ТФ 3050 ± 09 3040 + 3060
150 Титановi еластичнi стрижы 4331 ± 02 4330 + 4330 Р = 965,204 р = 0,001
Ротацшно-нестабiльний 1ТФ 3080 ± 24 3050+3100
Ротацшно-стабтьний 1ТФ 4133± 60 4070+4190
200 Титановi еластичнi стрижнi 5553±101 5470 + 5660 Р = 479,533 р = 0,001
Ротацшно-нестабiльний 1ТФ 3909 ± 55 3880+3970
Ротацшно-стабiльний 1ТФ 5297 ± 38 5270 + 5340
Величина деформацГГ, мкм
Тип фшсацп N Пщмножина для а = 0,05
1 2
Ротацшно-нестабтьний 1ТФ 3 1413
Ротацшно-стабтьний 1ТФ 3 2103
Титановi еластичнi стрижнi 3 2120
Значущiсть, р 1,000 0,433
Таблиця 2. Результат аналзу величини деформаци моделей остеосинтезу при величин/ навантаження 50 Н
42
Травма, р-^ЭЫ 1608-1706, е-^БЫ 2307-1397
Том 17, №5 • 2016
моделей при величинi навантаження 100 Н наведено в табл. 3.
Як показано в табл. 3, при величиш згинаючого навантаження 100 Н моделi остеосинтезу великогомшко-во1 истки з рiзними типами штрамедулярних фшсато-рiв статистично значимо (р < 0,05) вiдрiзнялися одна вщ одно!' за величиною деформацй', про що свщчить ïx розмiщення в окремих шдгрупах. Найкращi результати отримано на моделях з ротацшно-стабтьними 1ТФ, найгiршi — при використанш титанових еластичних стрижнiв.
Результати однофакторного дисперсшного аналiзу з апостерiорним тестом Дункана величин деформацй' моделей при величиш навантаження 150 Н наведено в табл. 4.
При аналiзi величин деформацй' моделей шд впливом навантаження величиною 150 Н отримано так ж результати дисперсшного аналiзу, що й при навантаженш 100 Н. Ус варiанти остеосинте-
зу мали статистично значущi вщмшносп на рiвнi р < 0,05.
Результати однофакторного дисперсшного анашу з апосгерюрним тестом Дункана величин деформацй' моделей при величиш навантаження 200 Н наведено в табл. 5.
Згинакш навантаження величиною 200 Н у моделях остеосинтезу великогомшкових исток iз рiзними типами фiксаторiв також викликали деформацй', величини яких статистично значимо (р < 0,05) вiдрiзнялись одна вщ одно!'. Характер вщмшностей вiдповiдаe результатам, отриманим при навантаженнях величиною 100 та 150 Н.
Висновки
1. Уш три типи iнтрамедулярниx фiксаторiв гад впливом згинаючих навантажень забезпечують достат-ню первинну стабiльнiсть фiксацiï (величина деформацй' не перевищуе 5 мм).
2. Найкращi результати отримаш на моделях з рота-цшно-стабтьними 1ТФ.
Таблиця 3. Результат аналзу величини деформаци моделей остеосинтезу при величин навантаження 100 Н
Величина деформацГГ, мкм
Тип фшсацГГ N Пщмножина для а = 0,05
1 2 3
Ротацшно-нестабтьний 1ТФ 3 2001
Ротацшно-стабтьний 1ТФ 3 3050
^TaHOBi еластичн стрижн 3 3122
Значущють, р 1,000 1,000 1,000
Таблиця 4. Результат анал'1зу величини деформаци моделей остеосинтезу при величинi навантаження 150 Н
Величина деформацГГ, мкм
Тип фшсацГГ N Пщмножина для а = 0,05
1 2 3
Ротацшно-нестабтьний 1ТФ 3 3080
Ротацшно-стабтьний 1ТФ 3 4133
Титaновi еластичн стрижнi 3 4331
Знaчущiсть, р 1,000 1,000 1,000
Таблиця 5. Результат анал'зу величини деформаци моделей остеосинтезу при величинi навантаження 200 Н
Величина деформацГГ, мкм
Тип фшсацГГ N Пщмножина для а = 0,05
1 2 3
Ротацшно-нестабтьний 1ТФ 3 3909
Ротацшно-стабтьний 1ТФ 3 5297
Титaновi еластичн стрижн 3 5553
Знaчущiсть, р 1,000 1,000 1,000
Список л1тератури
1. Наследов al. SPSS 19: Профессиональный статистиче-
ский анализ данных. — СПб.: Питер, 2011. — 400с.
2. Francois Fassier, Pierre Duval, Ariel Dujovne. Intamedullary
nail system. Patent № US 06524213. Feb. 25, 2003.
3. Bailey R.W., Dubow H.I. Studiesof longitudinal bone growth
resulting in an extensible nail// Surg. Forum. — 1963. — № 14. — P. 455-458.
4. Bailey R.W., Dubow H.I. Evolution of the concept of an ex-
tensible nail accommodating to normal longitudinal bone growth: clinical considerations and implications // Clin. Orthop. — 1981. — № 159. — P. 157-169.
5. Elena Monti, Monica Mottes, Paolo Fraschini et al. Current
and emerging treatments for the management of osteogenesis imperfecta // Therapeutics and Clinical Risk Management. — 2010. — № 6. — P. 367-381.
6. Navin N. Thakkar. Flexible nail assembly for fracturesof long
bones. Patent № US 2007/0173834. Jul. 26, 2007.
7. Saldanha K.A.N., Saleh M., Bell M.J., Fernandes J.A. Limb
Reconstruction on Osteogenesis Imperfecta // J. Bone Joint Surg. Br. — 2003. — Vol. 85-B.
8. Декларацшний патент на корисну модель № 88254
UA. МПК (2006) А61В 17/72. 1нтрамедулярний телескотчний фксатор / М.О. Корж, С.О. Хми-зов, А.М. Ковальов, А.В. Пашенко, Д.В. Ершов (UA); № u201310618; Заявл. 02.09.2013. Опубл. 11.03.2014// Промислова власшсть. — 2014. Бюл. № 15, 5 с.
9. Хмызов С.А., Пашенко А.В. Применение интрамедулляр-
ного телескопического фиксатора для остеосинтеза длинных костей нижних конечностей у детей с несовершенным остеогенезом // Ортопедия, травматология и протезирование. — 2015. — № 2(599). — С. 13-18.
Отримано 22.09.16 ■
Хмызов С.А.1, Пашенко А.В12, Тяжелов А.А.1, Карпинский М.Ю.1, Карпинская Е.Д.1, Суббота И.А.1
1ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко НАМН Украины», г. Харьков, Украина
2Харьковская медицинская академия последипломного образования, г. Харьков, Украина
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ПЕРВИЧНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ КОСТНЫХ ФРАГМЕНТОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИНТРАМЕДУЛЛЯРНЫХ ФИКСАТОРОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
Резюме. Актуальность. Лечение деформаций длинных костей конечностей — одна из ключевых проблем у детей с нарушением качества костной ткани, что связано с комбинированным характером деформаций и их рецидивами в послеоперационном периоде, нестабильностью фиксаторов, невозможностью самообслуживания пациентов. Цель исследования: определить в эксперименте прочность первичной стабилизации костных фрагментов длинных костей конечностей при использовании интра-медуллярных фиксаторов различного типа на фоне нарушения качества костной ткани. Материалы и методы. Исследование проведено в лаборатории биомеханики ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко НАМН Украины» на пластиковых макетах большеберцовых костей путем моделирования остеотомии в средней их трети и фиксации фрагментов при помощи титановых эластичных стержней, ро-тационно-нестабильного интрамедуллярного телескопического фиксатора, а также ротационно-стабильного интрамедуллярного телескопического фиксатора путем приложения сгибающей на-
грузки к середине диафиза модели в зоне остеотомии. Величину деформации контролировали при величинах 50, 100, 150, 200 Н с последующими измерениями нагрузки и фиксацией результатов эксперимента. Данные обрабатывали статистически, для сравнения видов фиксаторов применяли однофакторный дисперсионный анализ и апостериорный тест Дункана, зависимость величины деформации от площади поперечного сечения моделей исследовали при помощи парной корреляции Пирсона. Результаты. Наилучшие результаты получены на моделях с ротаци-онно-стабильным телескопическим фиксатором, худшие — при применении титановых эластичных стержней. Выводы. Все типы фиксаторов обеспечивают достаточную первичную стабильность фиксации на сгибание (величина деформации не превышает 5 мм), однако наилучшие результаты получены на моделях с ро-тационно-стабильным телескопическим фиксатором.
Ключевые слова: качество костной ткани, патологические переломы, интрамедуллярные телескопические фиксаторы, титановые эластичные стержни, стабильность.
KhmyzovS.A.1, Pashenko A.V.12, TyazhelovA.A.1, KarpinskyiM.Y.1, Karpinska E.D.1, Subbota I.A.1
1SI «Sytenko Institute of Spine and Joint Pathology of NAMS of Ukraine», Khaikiv, Ukraine
2Medical Academy of Postgraduate Education, Kharkiv, Ukraine
EXPERIMENTAL STUDY OF STRENGTH OF PRIMARY STABILITY OF BONE FRAGMENTS WHEN USING DIFFERENT TYPES
OF INTRAMEDULLARY ANCHORS
Summary. Background. Treatment oflong bones deformities is one of the key problems in children with impaired bone quality occurred due to the combined nature of the deformities and their recurrence in the postoperative period, the instability of clamps, inability of the patients for the daily activies. Objective: to determine experimentally the strength of the primary stabilization of fragments of long bones using intramedullary clips of various types on the background of violations of the quality of the bone tissue. Materials and methods. The study was conducted in the laboratory of biomechanics in the SI «Sytenko Institute of Spine and Joint Pathology of NAMS of Ukraine» on the plastic models of the tibia by modeling osteotomy in the middle of their third and fixing fragments with titanium elastic rods, rotationally unstable intramedullary telescopic rod, as well as rotationally stable intramedullary telescopic rod by applying the
bending load to the middle of the diaphysis model in osteotomy area. The number of deformation was controlled at values of 50, 100, 150, 200 N with the data processed by subsequent measurements of load and recording experiment results. The data were statistically processed; one-way analysis of variance and post hoc test of Duncan were used to compare anchors species; the dependence of the strain on the area intersection model was examined using Pearson's pair correlation. Results. Best results were obtained on the models with rotation-stable telescopic anchor, the worst when using titanium elastic rods. Conclusions. All types of anchors provide adequate initial fixation stability for crumple (deformation quantity not greater than 5 mm), however, the best results were obtained in models with a rotationally stable telescoping anchor
Key words: quality ofbone tissue, titanium elastic rods, stability.
44
Травма, p-ISSN 1óG8-17Gó, e-ISSN 23G7-1397
Том 17, №5 • 2G1ó
