Главная страница
Об альянсе
Объявления
Лекции
Журнал

 


Контакты:
info@otcf.ru

 

ЛЕКЦИИ



Все лекции



АППАРАТ ИЛИЗАРОВА И ЕГО ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ В ЛЕЧЕНИИ ОРТОПЕДО-ТРАВМАТОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ

Шевцов В. И. (Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" имени академика Г. А. Илизарова Росмедтехнологий", Курган)



Гавриил Абрамович Илизаров создал и успешно применил аппарат в 1951 году, состоящий из 2-х кольцевых опор, соединенных между собой 4-мя стержнями. Аппарат монтировался на двух парах перекрещивающихся спиц, проведенных через метафизарный отдел кости (рис. 1).

Аппарат Илизарова
Рис. 1.

Следует отметить, что попытки создать специальные чрескостные аппараты предпринимались отдельными авторами в различных странах ещё до 50-х годов прошлого столетия. Однако эти работы не привели к созданию конструкции, которая могла бы обеспечить необходимый комплекс оптимальных биологических и механических условий для репаративной и физиологической регенерации костной ткани и, тем более, одновременной функциональной реабилитации больного. Предлагавшиеся аппараты не обладали возможностями управления костными отломками и прочной их фиксацией. К тому же наложение аппаратов не исключало, как правило, дополнительную иммобилизацию сегмента со всеми его отрицательными последствиями. Кроме того, само применение этих аппаратов было нередко не менее травматичным, чем оперативное вмешательство, а серьезные осложнения и неудачи, получаемые при этом, не только не позволяли клиницистам считать чрескостный остеосинтез методом выбора, но и надолго породили негативный психологический настрой к этому методу.

Предложенный Г. А. Илизаровым, а в последующем постоянно совершенствующийся, аппарат для чрескостного остеосинтеза выгодно отличается от ранее предлагавшихся тем, что он впервые позволил комплексно решить проблему оптимизации условий при лечении переломов и ортопедических заболеваний. Важной особенностью аппарата следует прежде всего считать универсальность и многоплановость его применения. Из небольшого числа деталей можно комплектовать практически неограниченное число различных его вариантов, применительно к поставленным лечебным задачам, особенностям заболевания или повреждения и его локализации. Имеется возможность производить закрытую коррекцию положения отломков во всех направлениях на любом этапе лечения и обеспечивать прочную фиксацию, которая позволяет больным с первых дней лечения ходить с частичной или полной нагрузкой на больную конечность. Важность и полезность этого момента очевидна, ибо только силовая функция мышц может полноценно обеспечивать кровоснабжение кости, играющее решительную роль в репаративной регенерации костной ткани, сокращает период и фазы перестройки костной мозоли. Клиническое использование и экспериментальное обоснование заложили прочный фундамент рождения новых наиболее эффективных и перспективных способов лечения. Таким образом, была создана прочная и взаимообуславливающая система единства науки и практики, чему предшествовал титанический труд, как самого автора, так и коллектива учёных, врачей, инженеров и многих других специалистов.

По мере развития и совершенствования аппарата для чрескостного остеосинтеза, проводимыми коллективом нашего центра, постоянно менялись суть и содержание метода и аппарата Илизарова. Основное направление, в котором развивался и совершенствовался аппарат - это создание комплекта из унифицированных деталей многоцелевого назначения.

В настоящее время помимо базового аппарата для лечения заболеваний и повреждений длинных трубчатых костей опытное предприятие нашего центра выпускает аппараты для лечения патологии стопы, кисти, костей таза и позвоночника.

В комплекте аппарата Илизарова насчитывается 30 деталей. Детали выпускаются на опытном предприятии нашего центра и могут быть поставлены по себестоимости в необходимом количестве.

Представляем характеристику деталей, входящих в комплект аппарата Илизарова, и их основные технические данные.

Основные опоры аппарата:

  • Кольца неразьёмные (рис. 2a).
  • Полукольца (рис. 2b).
  • Дуги с отверстиями (рис. 2c).

Кольцо неразъемное Полукольца
Рис. 2a Рис. 2b

Дуги с отверстиями
Рис. 2c.

Кольца и полукольца изготовляются 11 размеров в зависимости от их внутреннего диаметра от 100 до 160 мм через каждые 10 мм, а затем 180-200-220 и 240 мм. Ширина плоскости кольцевой опоры - 15 мм. Кольцо является основной опорой аппарата Илизарова и используется при лечении патологии костей верхних и нижних конечностей.

Полукольца могут соединяться между собой с помощью планок, кронштейнов и винтовых тяг. Кроме того, для усиления жесткости фиксации опоры они могут соединяться между собой с накладкой друг на друга.

Дуги в качестве основных опор используются преимущественно в проксимальных отделах конечностей, имеют 7 типо-размеров в зависимости от радиуса внутренней поверхности дуг. При этом по размерам радиуса они бывают 80-90-100-110-120-140 и 160 мм. Ширина плоскости дуг составляет 30 мм. Материалом для изготовления внешних опор служит сталь 20х13 ГОСТ 563272.

Сотрудниками лаборатории биомеханических исследований проведено изучение о выявлении зависимости деформации колец и дуг аппарата от их жесткости и силы натяжения спиц. Исследованию подвергнуты кольца и дуги всех диаметров при силе натяжения спиц от 10 до 170 кг через каждые 20 кг. Выявлено, что жесткость дуг в 5 раз ниже жесткости колец. Усилия, возникающие в кольцах аппарата Илизарова, от действия силы натяжения спиц и сил компрессии и дистракции существенно зависят от способа компоновки аппарата, от угла перекрещивания спиц, от радиуса колец, от числа стержней и их расположения. Наибольший запас прочности колец имеет место при угле перекрещивания спиц 90° и симметричном расположении 4 стержней.

Дополнительные внешние опоры аппарата Илизарова (рис. 3а - с).

Кронштейны с резьбовым хвостовиком и резьбовым отверстием Планки плоские, винтообразные и радиусные
Рис. 3a Рис. 3b

Балки без и с резьбовыми хвостовиками
Рис. 3c

Кронштейны с резьбовым хвостовиком и резьбовым отверстием (рис. 3а) бывают 2, 3 и 4 дырочными. Предназначены для крепления и натяжения спиц, создания шарнирных соединений, деротационных узлов и систем для управления положением отломков, сегментов, осколков. Планки плоские, винтообразные и радиусные с количеством отверстий от 2 до 10 (рис. 3b. Чаще всего они используются для соединения опор различного диаметра, присоединения тяг, соединения опор установленных в различных плоскостях, создания соответствующих опор с учётом анатомии сегмента и для увеличения окружности полукольца, при установлении их в проксимальных отделах конечности. Балки без и с резьбовыми хвостовиками чаще всего применяются для соединения основных внешних опор (кольца, дуги), крепления спиц с помощью спицефиксаторов и дистракционных стержней, усиления жесткости фиксации опор и узлов при компоновке аппаратов с патологией, требующей больших усилий.

Шайбы: прокладочные, с пазом, рифлёные. Они применяются для коррекции положения спиц, проведённых в разных плоскостях, крепления спиц и других вариантах монтажа аппарата (рис. 4).

Шайбы
Рис. 4.

Муфты резьбовые и втулки (рис. 5) предназначены для облегчения монтажа аппарата при ортопедической патологии, а именно: для удлинения стержней, крепления дополнительных опор (кронштейнов, планок) с последующей установкой и креплением спиц или устройств для выполнения соответствующей лечебной задачи.

Муфты резьбовые и втулки
Рис. 5.

Стержни с непрерывной резьбой предназначены для соединения основных опор аппарата Илизарова и монтажа различных функциональных репозиционных узлов с целью устранения смещения отломков по ширине, периферии, а также монтажа шарнирных и других соединений. По длине они выпускаются 6 размеров: 60, 80, 100, 120, 150 и 200 мм.

Стержни телескопические изготовляются 4 размеров в зависимости от длины: 190, 220, 290, 380 мм. Предназначены они для соединения основных опор, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Соединяя ими основные внешние опоры, значительно усиливается жесткость фиксации и чаще всего используются при удлинении конечностей, устранении деформаций и перемонтаже аппарата на этапе изменения жесткости фиксации отломков (рис. 6).

Стержни телескопические в аппарате Илизарова
Рис. 6.

Стержни резьбовые с отверстием и дистракционным пазом применяются в случаях необходимости перемещения остеотомированных фрагментов для замещения дефектов, репозиции костных отломков при неправильно срастающихся и застарелых переломах. Длина этих стержней колеблется от 40 до 120 мм через каждые 10 мм.

На этапах разработки деталей применялись различные спицефиксаторы, которые представлены на рисунке 7.

Спицефиксаторы
Рис. 7.

В настоящее время применяются болты спицефиксаторы с пазом или отверстием, они предназначены для крепления и натяжения спиц к основным или вспомогательным опорам. С помощью болтов спицефиксаторов можно не только крепить, но и натягивать спицы, как это показано на следующих рисунках.

Помимо вышеописанных деталей необходимы для наложения аппарата ключи (торцовые и рожковые), круглогубцы, кусачки и спиценатягиватели (рис. 8) для натяжения базисных и репозиционно-фиксационных спиц.

Спиценатягиватели
Рис. 8.

Кроме того необходимы болты, гайки и набор долот для выполнения компактотомий и кортикотомий.

Спицы (рис. 9) являются связующим звеном между костью и внешними опорами аппарата. Для выполнения чрескостного остеосинтеза чаще всего используются спицы 1,5 и 1,8 мм в диаметре. Для усиления жёсткости фиксации могут использоваться спицы 2,0 мм. При применении метода чрескостного остеосинтеза при переломах и патологии мелких трубчатых костей используются спицы 1.0 мм диаметром. Длина спиц может быть от 250 до 400 мм. Проведение спиц через метафизарный отдел не представляет трудностей и для этой цели чаще всего используются спицы с трёхгранной заточкой. С целью снижения травматичности при проведении спиц через диафизарные отделы кости используют спицы со специальной заточкой, чаще всего в виде копьевидной. Проводились исследования с покрытием спиц платиной, серебром, графитом, но они имеют только историческое, а не практическое значение. В настоящее время для стимуляции костеобразования используют спицы с различными покрытиями.

Спицы
Рис. 9.

Для усиления жёсткости фиксации костных отломков, достижения их точной репозиции, а также для перемещения остеотомированных фрагментов с целью замещения дефектов костей используются спицы с упорными площадками в виде штыкообразного, штопорообразного изгиба, напайки из серебряного припоя или упора за счет сплющивания спицы. Расположение упорных площадок может быть на различных расстояниях от острия спиц. При переломах костей таза, ключицы, грудины упорные площадки располагаются на расстоянии 1,5 - 2,0 см от острия спицы. При переломах шейки и вертельной области бедренной кости упорные площадки располагаются на таком расстоянии, которое предупреждает проникновение конца спицы в тазобедренный сустав. Чаще всего упорные площадки располагаются на середине спицы, которые называются репозиционно-фиксационными

Спицы в отношении костномозгового канала и кортикального слоя кости могут проводиться трансмедуллярно, транскортикально, параоссально, при этом они могут проходить через обе или одну полуокружность конечности. В настоящее время разработаны методики интрамедуллярного введения спиц.

Из данных проведенных экспериментальных и механических исследований следует, что жесткость спиц в аппарате Илизарова зависит от многих факторов:

  • диаметра спицы;
  • жесткости материала её изготовления;
  • силы натяжения спицы;
  • расстояния между внутренней кромкой кольца и поверхностью кости.

Однако, заменяя спицу диаметром 1,5 мм на 2,0 мм жесткость фиксации отломков можно увеличить только на 5 - 6% при силе компрессии до 30 кг, и до 12%, когда компрессия превышает более 30 кг.

Большие возможности регулирования жесткости спиц дают изменения силы её натяжения. Увеличение силы натяжения спицы на 10 кг повышает жесткость на 2,5% модуля упругости. Все нержавеющие стали имеют близкие величины модуля упругости, спицы в настоящее время изготовляются из стали 17х-18-Н9.

Следует отметить, что конструкция аппарата позволяет управлять не только положением костных отломков, но и жесткостью фиксации их. Так, в частности, жесткость фиксации увеличивается при взаимной компрессии сопоставленных костных отломков.

При поперечных переломах осуществляется она в продольном направлении, при косых и винтообразных - во встречно-боковом, а при косо-поперечном - одновременно в продольном и поперечном направлениях.

Встречно-боковая компрессия может осуществляться спицами с напайкой, проведенными как во фронтальной, так и в сагиттальной плоскостях, а также в других плоскостях с учетом анатомо-топографических расположений нервов, сосудов и плоскости излома. Так, например, в случае расположения косого излома во фронтальной плоскости, встречно-боковая компрессия может быть осуществлена спицами с напайками, проведенными в одноименной плоскости во встречном направлении.

Сила натяжения спиц слагается из двух источников:

  • начальное натяжение спиц спиценатягивателем;
  • натяжение спиц в результате создания сил натяжения.

Зная силу натяжения спиц, диаметр колец, по графикам можно рассчитать силу, которая возникает в результате компрессии. Сила компрессии и сила натяжения не должна превышать допустимые величины (150 кг), если в этом есть необходимость можно добавить число спиц, либо использовать кольца меньшего размера. Установлено, что прочность фиксации костных отломков в аппарате зависит как от методики его наложения, так и от степени натяжения спиц. Произвольный выбор силы натяжения спиц приводит к недостаточному их натяжению или даже полному разрыву. Если натягивающая сила, действующая на спицу, превысит величину нагрузки, соответствующую пределу пропорциональности, то возникнут остаточные деформации, приводящие уменьшению жесткости фиксации спицы, что в свою очередь ослабляет прочность крепления костного фрагмента. При напряжении растяжения превышающего предел прочности материала спицы, наступает её разрыв.

Изменением уменьшения расстояния от внешней кромки кольца до кости можно повысить жесткость спицы от 21 до 32%. Кроме этого стабильность фиксации костного фрагмента зависит от целого ряда других факторов: конструкции аппарата, плоскости проведения спиц через каждый фрагмент, диаметра костного фрагмента, угла их взаимного перекреста и других факторов.

Нами также определены максимальные усилия на спице с упорными площадками, превышение которых приводит к их деформации:

  • штыкообразная площадка, изготовленная щипцами с шириной ступени 4,5±0,38 мм;
  • круглогубцами изготовленная штопорообразная площадка радиусом 4,2 ± 0,24 мм;
  • Каплевидная напайка из серебра диаметром 4,0 ± 0,32 мм и длиной 5,2 ± 0,42 мм. Диаметр спицы 1,5 мм.

Детали аппарата в каждом конкретном клиническом случае подбираются индивидуально и зависят от нозологической патологии, локализации, характера выполнения задач для достижения поставленной цели.

В настоящее время помимо базового аппарата для лечения заболеваний и повреждений длинных трубчатых костей опытное предприятие нашего центра выпускает аппараты для лечения патологии стопы, кисти, костей таза и позвоночника (рис. 10a - c)

Аппарат для лечения патологии кисти
Рис. 10a.

Аппарат для лечения патологии стопы
Рис. 10b.

Рис. 10c.

Одной из отличительных особенностей аппарата Илизарова является возможность управления положением отломков на любом этапе лечения. При этом с помощью вышеуказанных узлов можно устранить все виды смещения отломков: по длине, ширине, под углом и ротационные. В нашем центре разработаны автоматические системы для удлинения конечностей, компоновки таких аппаратов показаны на рисунке 11.

Рис. 11.

Следует отметить, что к настоящему времени имеется целый ряд проблем в ортопедии и травматологии, решение которых стало возможным только благодаря новому методу чрескостного компрессионно-дистракционного остеосинтеза с применением аппарата, в частности:

  1. бескровно лечить все закрытые переломы на протяжении диафизов и метафизов;
  2. возмещать большие дефекты мягких тканей и кости при свежих открытых переломах без пересадки кожи и костных трансплантатов;
  3. бескровным путем добиваться вправления как свежих, так и застарелых вывихов с последующим формированием связочного аппарата;
  4. лечить бескровным путем сложные переломы костей таза, грудины и позвоночного столба (рис. 12);

  5. Рис. 12.

  6. замещать оперативным путем и бескровными способами дефекты длинных трубчатых костей без пересадки и даже в условиях остеомиелитического поражения костных отломков. При этом достигается не только полное восстановление длины кости и ликвидируется дефект, но, наряду с этим, и гнойный процессз
  7. оперативное и бескровное утолщение кости или их отломков с последующим моделированием необходимых форм;
  8. бескровно в один этап ликвидировать ложные суставы (любой локализации) и укорочение конечности при этом;
  9. бескровно удлинять или задерживать рост конечностей, используя для этого методы дистракционного эпифизеолиза и компрессионного эпифизеолиза и другие многочисленные методики;
  10. бескровно устранять многоосевые деформации длинных трубчатых костей и суставов, а также контрактуры последних (рис. 13);

  11. Рис. 13.

  12. бескровно артродезировать крупные суставы, ликвидируя одновременно сопутствующие укорочения и порочные положения конечностей;
  13. проводить удлиняющий артродез или воссоздавать и формировать недостающие сегменты конечностей за счет костных регенератов, выращенных направленным остеогенезом;
  14. формировать костные регенераты, широко используя управляемый и направленный остеогенез;
  15. возбуждать остеогенез и управлять им с целью обеспечения перестройки патологически изменённой кости при наличии солитарных кист, изолированной фиброзной остеодистрофии, болезни Олье и других патологических состояний;
  16. одновременно с удлинением любого сегмента ликвидировать различные сопутствующие, развивавшиеся, как правило, вторично, тяжелые деформации костей и суставов, восстанавливая и мобилизуя при этом максимально все функциональные возможности конечности (рис. 14)

  17. Рис. 14.

  18. осуществлять аппаратами с шарнирными устройствами при необходимости фиксацию поврежденных концов костей и регулировать одновременно движения в суставах в заданных пределах и направлениях.

К настоящему времени только за последние 5 лет пролечено более 60 тысяч наиболее сложных ортопедо-травматологических больных с удовлетворительными результатами лечения в 98,7% случаев.