Хирургическое лечение переломов квадрилатеральной поверхности вертлужной впадины

С целью исключения разногласий с коллегами в отношении изложения материала мы решили предварить рассмотрение затрагиваемой темы вопросом о терминологии. В разных доступных источниках авторы для анатомического образования внутренней поверхности ямки ВВ используют разные определения.

Так, многие авторы в своих исследованиях при описании переломов ВВ употребляют название «квадрилатеральная поверхность» (quadrilateral surface ). Другие авторы используют термин «квадрилатеральная пластина» (quadrilateral plate ). Е. Guerado и соавт. (2012) также использует название «квадрилатеральная пластина» (quadrilateral lamina ). Неудивительно, что E. Guerado (2012) и T.T. Manson (2020) в своих работах используют оба названия: «квадрилатеральная поверхность» (quadrilateral surface ) и «квадрилатеральная пластина» (quadrilateral plate , или quadrilateral lamina).

На самом деле так ли это важно, какое название используют разные авторы. Мы думаем, что наш вопрос можно рассматривать как риторический. Однако мы для себя определились использовать как на практике, так и при изложении настоящего материала название «квадрилатеральная поверхность вертлужной впадины». Такое название, во-первых, в большей степени отвечает анатомическим особенностям ВВ, которая имеет стенки — переднюю и заднюю, край — верхний край, поверхности — внутреннюю и хрящевую. Во-вторых, не противоречит международной анатомической терминологии [22]. В-третьих, внутренняя поверхность ямки ВВ составляет внутреннюю поверхность тазовой кости. В-четвертых, мы укладываем различные типы фиксирующих пластин не на пластину, а на поверхность, будь то поверхность передней стенки ВВ или квадрилатеральная поверхность (КЛП). И восстанавливаем не пластину ВВ, а как минимум внутреннюю поверхность ВВ, составляющую часть внутренней поверхности подвздошной кости c частичным покрытием хрящом, или восстанавливаем медиальную стенку ВВ. В 1961 г. C.R. Rowe и J.D. Lowel (1961) обозначали квадрилатеральную поверхность как внутреннюю стенку ВВ и отмечали, что переломы внутренней стенки ВВ (inner wall ) сопровождаются протрузией головки бедренной кости. D.C. Mears и J.H. Velyvis (2020) КЛП также описывали как внутреннюю стенку.

Анатомия квадрилатеральной поверхности ВВ. Мы представляем костное образование ВВ, называемое квадрилатеральной поверхностью, как костную основу ямки ВВ. Рассматривая КЛП априори, имеющую четыре стороны, можно выделить и подтвердить ее название, следующие четыре стороны (как вариант), где передняя/передневерхняя сторона связана с передней стенкой и передней колонной ВВ, верхняя/верхнезадняя сторона связана с задней колонной, задней стенкой и стенкой крыши ВВ, задняя сторона КЛП связана с задней стенкой и задней колонной ВВ, и нижняя сторона КЛП представляет собой верхний край запирательного отверстия ВВ [19]. Следовательно, квадрилатеральная поверхность является составной частью ВВ и частично содержит хрящевую поверхность передней и задней стенок и нагружаемой части (верхней стенки) ВВ, то есть КЛП непосредственно участвует в функции тазобедренного сустава (ТБС). Подтверждением этому служит исследование C.R. Rowe и J.D. Lowel (1961), где авторы четко, схематично и описательно с рентгенологическим подтверждением определяют границы КЛП. Заслуживает внимания и работа H. Wu и соавт. (2020), в которой авторы выделяют со стороны внутренней поверхности ВВ квадрилатеральный регион, ограниченный передней и задней колоннами, телом подвздошной кости и телом лонной кости (рис. 1-1).

Авторы демонстрируют 3D-реконструкцию перелома ВВ и квадрилатеральной пластины до и после операции, где четко обозначены стороны и границы квадрилатеральной пластины (рис. 1-2).

Переломы ВВ подробно освещены в принятой в 2018 г. международной классификации переломов и вывихов. Однако классификация по R. Judet и E. Letournel, как показывает анализ источников за прошедшие годы со времени ее публикации, не потеряла своей актуальности.

Еще в 1961 г. C.R. Rowe и J.D. Lowel приводят в своем особенно заслуживающим внимания исследовании интересный материал, касающийся классификации переломов ВВ. Не исключено, что отдельные положения приведенной классификации легли в основу классификации R. Judet и E. Letournel. При этом авторы приводят частичную детализацию переломов внутренней стенки ВВ, выделяя три типа ее переломов (А, В и С) с разной степенью смещения в полость таза. W.A. Dunn и C.L. Russo (1973) приводят интересную классификацию центральных переломов ВВ, разработанную S.N. Eichenholtz и R.M. Stark в 1964 г. (Eichenholtz S.N., Stark R.M. Central acetabular fractures. A review of 35 cases // J. Bone Joint Surg. 1964. Vol. 46A. P. 695–714; источник найден через PMID: 14161084, без реферата). Авторы приводят 4 типа центральных переломов ВВ с разной степенью протрузии головки бедренной кости в полость таза и с различными вариантами нарушения целостности тазового кольца, не детализируя центральные переломы ВВ. R. Zhang и соавт. (2019) предлагают трехколонную классификацию переломов ВВ и вводят понятие «медиальная стенка» (medial wall ), что соответствует, судя по рисунку авторов, ямке суставной поверхности ВВ, а также понятие «стенка крыши» ВВ (roof wall ). При этом автор классифицирует перелом «медиальной стенки» как A4 (medial wall ) одноколонного перелома типа А. В доступных публикациях мы не встретили полной детализации переломов КЛП ВВ.

Анализ цитируемых источников четко показывает, что, во-первых, на принятие решения о применении технологии оперативного лечения переломов ВВ оказывают существенное влияние наличие и характер сопутствующих переломов КЛП. Во-вторых, детализация способствует формированию четкого представления о возможных вариантах переломов КЛП, которые часто сочетаются с одновременным повреждением таких важных структур ВВ, как перелом нагружаемой части ВВ, переднемедиального отдела ВВ, субхондральной кости в нагружаемой части ВВ и седалищного отдела ВВ, составляющих непосредственно опору ВВ. Диагностика данных повреждений в предоперационном периоде позволяет выполнить полноценное восстановление не только КЛП ВВ, но и всех опорных структур ВВ, выработать наиболее оптимальную хирургическую тактику лечения индивидуально для каждого пациента с обоснованными показаниями для ORIF или ПЭ ТБС.

Ярким подтверждением наших рассуждений о значении детализации переломов КЛП и интересным в клиническом плане служит пример лечения пациента с переломом ВВ и КЛП, опубликованный S.P. Boelch и соавт. (2016) (рис. 1-3).

В нашем исследовании рассмотрены результаты хирургического лечения 219 пациентов с переломами таза и ВВ в травматологическом отделении городской клинической больницы имени С.П. Боткина. Операции выполнены ведущими специалистами с более чем 20-летним опытом лечения переломов ВВ. Переломы ВВ детализированы по классификации R. Judet и Е. Letournel.

Критериями включения в исследование были пациенты в возрасте от 18 до 71 года и старше с переломами ВВ. Проведен анализ предоперационных рентгенограмм таза, включая переднюю и заднюю, две косые проекции на вход в таз (inlet ) и на выход из таза (outlet ), компьютерных томографических (КТ) изображений, 3D-реконструкций таза и ТБС, интраоперационных 3D-флюороскопических изображений таза и ТБС, послеоперационных рентгенограмм таза, включая переднюю и заднюю, две косые проекции на вход в таз (inlet ) и на выход из таза (outlet ), КТ-изображений, 3D-реконструкций таза и ТБС, интраоперационных 3D-флюороскопических изображений таза и ТБС. Анализ всех исследований был проведен ведущими специалистами травматологами-ортопедами с более чем 20-летним опытом лечения переломов ВВ и 3D-реконструкций КТ-изображений. Пациенты с неполными рентгенографическими исследованиями были исключены. Это исследование было одобрено этическим комитетом городской клинической больницы имени С.П. Боткина.

Диагностированные переломы отельных костей таза при исследовании пациентов с переломами костей таза представлены в табл. 2-1.

Повреждение сегментов тазового кольца представлено в табл. 2-2.

Повреждения сегментов тазового кольца составили 26,7% (n =172). В преобладающем большинстве случаев в повреждения вовлечены оба тазовых полукольца (n =130), что составляет 5,3%. Из 219 пациентов переломы ВВ диагностированы в 55 (25,1%) случаях у 53 (24,2%) пациентов. Характер переломов ВВ представлен в табл. 2-3.

Примечание: ОК — одноколонные; ДК — двухколонные; КЛП — квадрилатеральная поверхность; ЗК — задняя колонна; ПК — передняя колонна.

На основании анализа рентгенологического и КТ-исследования пациентов переломы ВВ детализировались с учетом классификации по R. Judet и Е. Letournel и распределены следующим образом (табл. 2-4).

*Переломы головки бедренной кости не входят в число переломов вертлужной впадины.

Преобладали переломы передней колонны (25,5%) и переломы передней колонны и передней стенки или переломы передней стенки и полупоперечные переломы задней колонны (12,7%). Приблизительно с равной частотой (7,3–9,1%) выявлены поперечные, Т-образные, Т-образный с центральным вывихом бедра (ЦВБ), перелом обеих колонн с ЦВБ. Вывих бедренной кости диагностирован в 12 случаях (21,8%), и только в 2 случаях отмечен задний вывих. Перелом головки бедренной кости выявлен в двух случаях (3,6%).

Из 219 пациентов с повреждениями таза у 53 пациентов (24,2%) переломы ВВ диагностированы в 55 случаях, из которых переломы КЛП выявлены в 15 (27,4%) случаях.

Переломы КЛП в большинстве случаев диагностированы в сочетании с переломами передней колонны, а также с переломами передней колонны и переломами передней стенки, которые составили соответственно 40, 100% всех переломов ВВ. Переломы КЛП при переломах передней стенки встречались в 5,5% всех переломов КЛП, однако относительно передней стенки переломы КЛП составили 60,0%, передней колонны и передней стенки или передней колонны и полупоперечного перелома задней колонны — 42,9% и переломов обеих колонн + ЦВБ — 75,0% (табл. 2-5).

Примечание: первая строка — переломы вертлужной впадины; вторая строка — переломы квадрилатеральной поверхности.

*Переломы головки бедренной кости не входят в число переломов вертлужной впадины.

На основе собственного опыта хирургического лечения пациентов с переломами ВВ и полученных результатов проведенного анализа рентгенологических исследований, а также с учетом анализа данных цитируемых публикаций представляем классификацию переломов КЛП ВВ. Мы выделяем 6 групп установленных признаков различия переломов КЛП. Естественно, мы не можем сейчас говорить о полноте характеристики данного вида переломов. Надеемся, что со временем данная детализация будет скорректирована, дополнена и усовершенствована. В своей клинической практике мы в первую очередь классифицировали переломы ВВ по R. Judet и E. Letournel [14, 15], параллельно и в дополнение к этой классификации [14, 15] проводили классификацию переломов КЛП.

6 групп установленных признаков различий переломов КЛП:

С целью объективизации определенных признаков для детализации переломов КЛП были сформированы критерии (тесты) объективности для каждого отдельного признака:

Критерии сформированы таким образом, чтобы они конкретно и объективно отображали ценность определенного признака перелома КЛП. Мы оценили критерии объективности в баллах (5-балльная оценка) (табл. 2-6).

Сформированные критерии для обоснования объективности введения признаков в детализацию переломов КЛП были оценены тремя независимыми специалистами в области оперативного лечения. Все специалисты положительно оценили данные вопросы.

*5-балльная оценка объективности определенных признаков переломов КЛП.

В целом с достаточной степенью объективности можно утверждать, что все определенные признаки для классифицирования переломов КЛП в своей совокупности со всех сторон характеризуют переломы КЛП и способствуют выбору наиболее оптимальной тактики оперативного вмешательства, а также хирургического доступа(ов), предусматривают технические тонкости выполнения репозиции и фиксации КЛП и ВВ, помогают выбрать наиболее оптимальный фиксатор для КЛП и ВВ.

Группы признаков

Классификация разработана профессором, доктором медицинских наук Колесником Александром Ивановичем, профессором-консультантом ООО «ЦИТОпроект», и доцентом, кандидатом медицинских наук Донченко Сергеем Викторовичем, заведующим травматологическим отделением № 27 ГКБ им. С.П. Боткина. В разработке классификации принимали участие врачи травматологи-ортопеды Суриков Владислав Владимирович, Иванов Дмитрий Александрович, Солодилов Иван Михайлович (канд. мед. наук), Тарасов Евгений Петрович.

В подразделе представлен общий вид нашей классификации переломов квадрилатеральной поверхности вертлужной впадины. Классификация приведена с указанием процента встречаемости каждого признака.

Ниже на рис. 3-1 приведены варианты односторонних переломов КЛП.

На рис. 3-2 приведены варианты переломов КЛП по характеру линии перелома.

На рис. 3-3 приведены варианты перехода переломов КЛП на другие отделы вертлужной впадины.

На рис. 3-4 представлены варианты переломов КЛП по количеству отломков квадрилатеральной поверхности.

На рис. 3-5 представлены варианты смещенных переломов КЛП.

На рис. 3-6 представлены варианты сочетанных переломов КЛП.

Классифицирование переломов КЛП показало, что:

Приводя данную классификацию, мы ни в коей мере не претендуем на ее полноту и законченность. Классификация по мере накопления нашего опыта диагностики и лечения переломов ВВ и КЛП будет постоянно уточняться. Мы не исключаем, что будут выделены степени сложности переломов КЛП, которые позволят более объективно определять наиболее оптимальную тактику оперативного лечения индивидуально для каждого пациента.

Учитывая личный опыт хирургического лечения пациентов с переломами ВВ, в том числе с переломами КЛП, полагаем, что разрабатываемая нами детализация переломов КЛП послужит если не значимым дополнительным подспорьем при использовании классификации R. Judet и E. Letournel, то обеспечит более детализированный подход к определению степени тяжести переломов ВВ. Детализация переломов КЛП оказывает влияние на принятие решения о применении технологии оперативного лечения переломов ВВ в целом: способствует формированию четкого представления о возможных вариантах переломов КЛП, которые часто сочетаются с одновременным повреждением важных структур ВВ, таких как перелом нагружаемой части, переднемедиального отдела субхондральной кости в нагружаемой части, седалищного отдела, составляющих непосредственно опору ВВ. Диагностика данных повреждений в предоперационном периоде позволяет выполнить полноценное восстановление не только КЛП ВВ, но и всех опорных структур ВВ, выработать наиболее оптимальную хирургическую тактику лечения индивидуально для каждого пациента, с обоснованными показаниями для ORIF или ПЭ (первичного эндопротезирования) ТБС. Необходима разработка тактики хирургического лечения пациентов с переломами ВВ с учетом детализации переломов КЛП.

В исследование включены 53 пациента с переломами ВВ и в сочетании с повреждением КЛП в возрасте от 18 до 60 лет. Пациенты с переломами ВВ и КЛП разделены на две клинические группы. В основную группу вошли пациенты с переломами ВВ в сочетании с переломами КЛП (23–43,4%). Контрольную группу составили пациенты с переломами ВВ без переломов КЛП — 30 (56,6%). В обеих клинических группах преобладали мужчины, соответственно 13 (56,5%) в основной группе и 17 (56,7%) — в контрольной.

Учитывая личный опыт хирургического лечения пациентов с сочетанными переломами ВВ и КЛП, полагаем, что разрабатываемая нами классификация переломов КЛП ВВ будет способствовать более детализированному подходу к определению степени тяжести переломов ВВ.

Классификация переломов КЛП способствует принятию решения о применении наиболее оптимальной технологии оперативного лечения переломов ВВ, способствует формированию четкого представления о возможных вариантах переломов КЛП, которые часто сочетаются с одновременным повреждением важных структур ВВ, таких как перелом нагружаемой части ВВ, переднемедиального и седалищного отделов ВВ, составляющих непосредственно опору ВВ. Диагностика и учет повреждений ВВ и КЛП в предоперационном периоде позволяют выполнить полноценное восстановление не только КЛП, но и всех опорных структур ВВ, выработать наиболее оптимальную хирургическую тактику лечения индивидуально для каждого пациента с обоснованными показаниями для ORIF или ПЭ ТБС.

Мы рассматриваем переломы КЛП как неблагоприятный фактор получения плохих результатов после применения процедуры ORIF. Соответственно это требует пересмотра тактики лечения пациентов с переломами ВВ и КЛП, а именно: рассматривать вопрос об использовании процедуры CHP или острого ПЭ ТБС с учетом возраста и общего состояния пациента. К основным показаниям для острого ПЭ ТБС, которые включают внутрисуставное раздробление ВВ, ЦВБ, краевую импакцию нагружаемой зоны ВВ, хондральное и субхондральное повреждения ВВ и ГБК, перелом головки бедренной кости, прогнозируемая плохая репозиция отломков ВВ, следует отнести переломы КЛП.

Пациент В., 68 лет, поступил в АРО ГКБ им. С.П. Боткина ДЗМ 01.04.2015, И/Б № 42311. Диагноз при поступлении: закрытый перелом обеих колонн левой ВВ, перелом КЛП, центральный подвывих ГБК, вдавленный перелом нагружаемой зоны ВВ (рис. 5-1).

На основании анализа результатов рентгенологического и КТ-исследований и анализа ранних и отдаленных результатов оперативного лечения пациентов с переломами ВВ, в том числе в сочетании с переломами КЛП в условиях применения ORIF, мы определили показания для ПЭ ТБС:

На основе анализа проведенных расчетов изучения механических свойств репозиционно-фиксационного кольца методом конечных элементов при испытании на сжатие, кручение, растяжение и на совместное действие растяжения и закручивания краев разъема (раскрытие кольца) выявлено, что приложение нагрузки при различных видах нагружения, эквивалентной деформации на 2 мм, не вызывает выраженной пластической деформации в исследуемом образце. Моделирование образца с ребром жесткости или образца с увеличенным диаметром (56 мм) не оказало значительного влияния на полученные результаты. Для подтверждения полученных результатов рекомендуется проведение механических испытаний на испытательных машинах.

Последующий анализ результатов проведенного экспериментального изучения прочностных характеристик репозиционно-фиксационного кольца с внешним диаметром 54 мм для лечения переломов ВВ в лабораторных условиях позволил определить деформационно-прочностные характеристики и упругое поведение данной конструкции кольца при деформировании. По результатам проведенного исследования кольцо требует дальнейшего усовершенствования.

Изученные результаты анатомо-биомеханического обоснования применения репозиционно-фиксационного кольца в лечении свежих переломов ВВ на муляже тазовой кости показали стабильную фиксацию колонн ВВ-кольцом.

Изученные результаты выполненной экспериментальной ORIF колонн ВВ с использованием репозиционно-фиксационного кольца с фиксацией 16 крепежными винтами и выполненное ЭП ВВ путем установки полиэтиленовой чашки соответствующего диаметра в кольцо с фиксацией костным цементом «Синвиск» во всех 12 исследованиях на невостребованных трупах мужчин и женщин доказали эффективность применения кольца. А разработанный способ открытой репозиции и фиксации смещенных переломов ВВ с применением репозиционно-фиксационного кольца экспериментально доказал, что применение классического наружно-переднего доступа Хардинга к тазобедренному суставу и ВВ для выполнения ORIF позволяет осуществлять необходимый обзор суставной поверхности ВВ, оценивать истинное положение смещенных колонн и отломков со стороны суставной поверхности ВВ и выполнить ORIF колонн и отломков ВВ. Экспериментально доказано, что разработанная конструкция репозиционно-фиксационного кольца обеспечивает выполнение ORIF колонн и отломков вертлужной впадины из одного доступа, что предупреждает необходимость выполнения одной из самых неприятных в открытой репозиции манипуляции — отслойки мягких тканей от центральных и промежуточных отломков, выполнение ЭП ВВ и ТБС в целом.

Ретроспективный анализ хирургического лечения 53 пациентов с переломами ВВ и КЛП проведен в период с 2009 по 2019 г. в травматологическом отделении ГКБ им. С.П. Боткина с периодом наблюдения от 6 мес до 7 лет. Из 53 пациентов в исследование включено 45 (84,9%) больных в возрасте от 18 до 60 лет с переломами ВВ (контрольная группа, n =24) и переломами ВВ в сочетании с повреждением КЛП (основная группа, n =21). Результаты хирургического лечения в обеих клинических группах оценивались по следующим критериям: интраоперационные осложнения выполнения хирургических доступов к ВВ и КЛП; клинико-рентгенографическая оценка результатов (качество выполненной открытой репозиции) по критерию J.M. Matta; длительность оперативного вмешательства; объем интраоперационной кровопотери; поздние послеоперационные осложнения; динамика развития ПТА 1–2-й стадии; динамика развития ПТА 2–3-й стадии; функциональные результаты оценивали по D’A-P и по HHS; повторные операции, ЭП ТБС. Анализ ближайших и отдаленных результатов хирургического лечения показал, что в обеих клинических группах были применены 6 типов хирургических доступов. Интраоперационные осложнения представлены 7 видами, при этом в контрольной группе выявлено 22 (68,8%) интраоперационных осложнения, а в основной группе осложнений было больше — 18 (72,7%). Клинико-рентгенологические результаты, связанные с качеством выполненной репозиции и оцененные по критерию J.M. Matta. Плохие результаты с остаточным смещением более 2–3 мм, отмеченные в контрольной группе у 10 (31,3%) и в основной группе у 8 (34,8%) пациентов, мы связываем в первую очередь именно со сложностью переломов КЛП, степенью ее смещения, наличием двух и более фрагментов и мелких отломков. Данные анализа применения хирургических доступов доказывают, что в основной клинической группе чаще использовали более расширенные доступы (подвздошно-паховый) или их комбинации (комбинация доступов Кохера–Лангенбека и подвздошно-пахового), оперативное вмешательство было более длительным с большим объемом кровопотери. Средняя длительность оперативного вмешательства в основной группе составила 3,2 ч, в контрольной — 2,9 ч, что на 30 мин меньше (9,2%).

Средний объем кровопотери в основной группе составил 1308 мл, в контрольной группе — 1083 мл, что на 225 мл (8,3%) меньше.

Поздние осложнения в обеих группах представлены 12 видами и составили в основной группе 48 (61,5%) случаев и 30 (38,5%) — в контрольной. Среди поздних осложнений ПТА ТБС был лидирующим и диагностирован в основной группе в течение 7 лет наблюдения у всех пациентов; в контрольной группе ПТА ТБС диагностирован в 16 (66,7%), причем в обеих группах ПТА ТБС диагностирован уже на первом году после выполнения ORIF, при этом пик развития в контрольной группе отмечен на 3-м и 5-м годах наблюдения, а в основной группе — на 2–7-м годах.

Сроки нахождения в стационаре значимо не отличались (2–3 дня). Мы объясняем это четким выполнением алгоритма периоперационного ведения пациентов в каждой группе.

Сроки консолидации переломов в основной группе были больше и составили 255±31,4, в контрольной — 227±28,5.

Функциональные результаты оперативного лечения пациентов обеих клинических групп, оцененные по методике D’A-P и HHS, выявили неудовлетворительные результаты и составили в основной группе 14 (66,7%) случаев и 17 (70,8%), оцененные баллами по D’A-P <12, а по HHS <70. Количество удовлетворительных результатов значимо не отличались. Сроки ходьбы с помощью костылей в основной группе на 2–3 нед были дольше. В основной клинической группе (n =21) после выполненной ORIF в течение 7 лет наблюдения в 14 (66,7%) случаях потребовалось ЭП ТБС, в контрольной группе ЭП ТБС потребовалось 11 (45,8%) пациентам. Большое количество осложнений в основной группе мы объясняем имеющейся объективной сложностью переломов КЛП на фоне сложности переломов ВВ и смещения ее колонн, степенью ее смещения КЛП, наличием двух и более фрагментов и мелких отломков КЛП. Мы не можем обойти вниманием сложность репозиции КЛП, с которой мы встречались в каждом конкретном случае из 23. Мы объясняем сложность репозиции КЛП не только сложностью некоторых переломов КЛП, но и наличием ее дефектов, дефектов краев колонн ВВ, которые создавали определенные объективные трудности репозиции и не позволяли выполнить качественную репозицию в отдельных случаях. Такими же причинами мы объясняем случаи некорректной адаптации пластины относительно анатомической поверхности фиксируемого сегмента ВВ, децентрации ГБК. Наличие таких осложнений, как повреждение ветвей наружной подвздошной вены, частичное повреждение запирательного нерва, связано с техническими трудностями выполнения доступов и выполнения ORIF.

На основании анализа интраоперационных осложнений в обеих клинических группах мы можем убедительно и объективно утверждать, что переломы КЛП в значительной степени ухудшают результаты хирургического лечения.

Для проведения механических испытаний и дальнейшего усовершенствования изделий создали кольцо с внешним диаметром 52 мм. Кольцо изготовлено методом селективного лазерного спекания ООО «Конмет» (Москва) на основании технического задания изготовления колец (рис. 6-1) и технических условий № 32.50.22.190-021-11458417-2018 от 27.12.2018 и соответствуют требованиям ГОСТ Р, ГОСТ Р ИСО, ГОСТ ISO, ГОСТ Р ISO, ГОСТ EN. Кольца изготовлены из титанового сплава Ti64-ELI-A LMF с химическим составом Ti6AI4V ELI по ASTM F36 (рис. 6-2).

Лабораторные механические испытания проведены Испытательной лабораторией медицинских изделий и материалов ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова» Минздрава России. Адрес: 127299, г. Москва, ул. Приорова, 10; e-mail: testlabcito@mail.ru. Исполнитель Договора ООО «ЦИТОпроект». Испытательное оборудование: машина универсальная испытательная LFM-50 (рис. 6-3).

Протокол испытаний . Дата испытаний. Наименование изделия: универсальное репозиционно-фиксационное кольцо. Применение кольца: крепление ацетабулярного компонента эндопротеза ТБС. Кольцо изготовлено методом последовательного спекания с помощью аддитивных технологий. Вид испытаний: механические испытания образца кольца; статические на растяжение, сжатие, кручение, растяжение совместно с закручиванием краев разъема кольца. Результат проверки: определены деформационно-прочностные характеристики образца кольца.

Оборудование и приспособления. Для проведения испытаний использовали электромеханическую испытательную машину LFM-50 фирмы Walter and Bai (Швейцария). Параметры 0–50 кН, скорость нагружения 0–500 мм/мин. Вращение 60 об./мин. Точность измерения 0,5%. Целью испытаний является получение диаграммы механических испытаний образца (рис. 6-4).

Условия проведения испытаний. Нормальные климатические условия по ГОСТ 15150-69: температура воздуха — 18 °С, относительная влажность 64%, атмосферное давление 98 кПа (745 мм рт.ст.). Условия нагружения и описание процесса статических испытаний. Условия нагружения. Образец по протоколу помещался в рабочую зону испытательной установки и фиксировался с помощью специальной оснастки.

К настоящему времени в практической травматологии и ортопедии широко применяется несколько устройств опорных колец [Мюллера, Бурх–Шнейдера, Швейцария (PROTEK)], имплантируемых в ВВ при ее дефектах различного генеза с целью восстановления ее опороспособности и биомеханики [18, 19, 22]. Однако кольца используются, как правило, в качестве укрепляющего стенки ВВ устройства [18, 19, 22] при многооскольчатых и нестабильных переломах ВВ, и применение колец часто сопровождается костной аутопластикой. Философия, или, другими словами, конструкционные особенности разработанного нами кольца, заключаются в использовании его в первую очередь как репозиционного устройства с последующей фиксацией репонированных колонн и отломков ВВ. Для проведения механических испытаний изготовлено кольцо с внешним диаметром 52 мм. Кольцо изготовлено методом селективного лазерного спекания на основании технического задания изготовления колец (рис. 6-1) и технических условий № 32.50.22.190-021-11458417-2018 от 27.12.2018 и соответствует требованиям ГОСТ Р, ГОСТ Р ИСО, ГОСТ ISO, ГОСТ Р ISO, ГОСТ EN. Кольца изготовлены из титанового сплава Ti64-ELI-A LMF с химическим составом Ti6AI4V ELI по ASTM F36. В данном исследовании изучались результаты испытаний деформационных свойств кольца с внешним диаметром 52. При этом диапазон прикладываемой силы при нагружении кольца соответствовал области его упругих деформаций. Определены виды нагрузок на кольцо, а именно: растяжение, сжатие, кручение, сложное напряженное состояние (совместное растяжение и закручивание краев разъема кольца). Виды нагрузок на кольцо определены: 1) исходя из учета конструкции кольца, имеющего форму незамкнутой полусферы; 2) с целью изучения механических свойств кольца, так как непосредственно с помощью кольца (поэтому кольцо и называется репозиционно-фиксационным) выполняются репозиция и фиксация колонн и отломков ВВ.

В процессе проведения испытания кольца на сжатие и растяжение предусмотрено достижение абсолютной деформацией значения 2 мм. Это позволяло определить упругое поведение данной конструкции кольца при деформировании и получить характер прямолинейной зависимости силы от деформации и аналогичного характера разгрузки. При проведении анализа полученных значений силы при данной деформации в 2 мм зафиксированы результаты (приведены в табл. 6-1). У кольца нагрузка, соответствующая деформации 2 мм на сжатие, составила 0,180 кН.

При испытании на растяжение кольца нагрузка, соответствующая деформации 2 мм, составила 0,061 кН. На диаграммах испытания на растяжение кольца наблюдался прямолинейный характер зависимости силы от деформации. Аналогичный характер прямолинейной зависимости наблюдался и при разгрузке кольца с отсутствием остаточной деформации.

Испытание на кручение кольца проводилось вплоть до угла поворота в 5°, при этом скорость поворота составляла 0,1°/с. Такой режим испытания обусловлен особенностями конструкции кольца, в частности формой незамкнутой полусферы. Нагрузка кручением (крутящий момент, соответствующий углу поворота 5°) у кольца составила 2,653 Нм.

При испытании кольца на кручение на диаграмме протокола механического исследования наблюдалась нелинейная зависимость крутящего момента от угла поворота. Считаем необходимым обратить внимание на отмеченную остаточную деформацию. Здесь имеется в виду остаточная деформация при измерении разъема в кольце, соответствующая углу поворота 2,2°. То есть при снятии растягивающей нагрузки разъем в кольце в размере увеличился в миллиметрах по сравнению с исходным, при испытании на сжатие — наоборот, при снятии нагрузки разъем уменьшился в миллиметрах. Эта остаточная пластическая деформация в миллиметрах и зарегистрирована в испытаниях на кручение.

Испытание кольца на совместное растяжение и закручивание краев разъема кольца проводилось вплоть до достижения раскрытия разъема кольца на величину 10 мм. Раскрытия кольца, по мнению авторов, можно достичь путем проведения исследования на совместное растяжение и закручивание краев разъема кольца. Данный вид исследования запланирован и проведен с учетом конструктивных особенностей кольца. Незамкнутая полусфера колец создает условия для уменьшения жесткости кольца и появления дополнительных степеней свободы. В связи с этим было решено провести испытание на совместное растяжение и закручивание краев кольца, которое создает в кольце сложное напряженное состояние. Нагрузка на совместное растяжение с закручиванием краев разъема кольца (нагрузка, соответствующая деформации 10 мм) у кольца составила 0,048 кН. Разгрузка приводила к возврату по деформациям в исходное нулевое значение, происходила прямолинейно и приводила в исходное нулевое состояние по деформациям. Таким образом, наблюдалось упругое поведение кольца при данном виде нагружения.

Для проведения механических испытаний изготовлено кольцо с внешним диаметром 52 мм. Кольцо изготовлено методом селективного лазерного сплавления ООО «Конмет» (Москва). Лабораторные механические испытания проведены Испытательной лабораторией медицинских изделий и материалов ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова» Минздрава России. Исполнитель Договора ООО «ЦИТОпроект». Испытательное оборудование: машина универсальная испытательная LFM-50, Госреестр № 22711-12. В данном исследовании получены деформационно-прочностные характеристики кольца с внешним диаметром 52 мм при их статических испытаниях. Для проведения испытаний кольца были определены виды нагрузок на кольцо, а именно: растяжение, сжатие, кручение, сложное напряженное состояние (совместное растяжение и закручивание краев разъема кольца). Виды нагрузок на кольцо определены: 1) исходя из учета конструкции кольца, имеющего форму незамкнутой полусферы; 2) с целью изучения механических свойств кольца, так как непосредственно с помощью кольца (поэтому кольцо и называется репозиционно-фиксационным) выполняются репозиция и фиксация колонн и отломков ВВ. Полученные результаты: нагрузка, соответствующая деформации 2 мм, кН: сжатие — 0,180; растяжение — 0,061; кручение (крутящий момент, соответствующий углу поворота 5°, Нм) — 2,653; совместное растяжение с закручиванием краев разъема кольца (нагрузка, соответствующая деформации 10 мм, кН) — 0,048. Выявленная остаточная деформация кольца при испытании на кручение предполагает изменить требования к конструкции кольца в направлении усиления упругих свойств.

Результаты проведенных анатомо-биомеханических и хирургических исследований применения колец и способов выполнения ORIF с использованием ранее разработанных колец в эксперименте легли в основу другого подхода в разработке новой конструкции кольца и подхода к выполнению ORIF при лечении пациентов со свежими переломами ВВ. Конструкционные особенности нового кольца должны одновременно обеспечивать выполнение трех важных функций в хирургическом лечении сложных переломов ВВ: 1) непосредственно являться эффективным инструментом для выполнения ORIF; 2) быть надежным фиксатором, обеспечивающим первичную стабильность колонн и отломков ВВ после проведенной репозиции; 3) представлять собой надежный каркас для установки полиэтиленовой чашки при выполнении ПЭ ТБС. В результате разработки получен патент на изобретение № 2692526 «Универсальное репозиционно-фиксационное кольцо с динамической компрессией для оперативного лечения смещенных переломов вертлужной впадины». Дата регистрации 26.06.2019. Опубликовано: 26.06.2019. Бюл. 18. С. 18.

С помощью программного комплекса Ansys была создана 3D-модель репозиционно-фиксационного кольца диаметром 54 мм и затем разделена на сетку конечных элементов (MASH), состоящую из 13 345 элементов и 25 769 узлов, и проведены испытания:

При проведении расчета имитировались условия испытаний на испытательной машине с закреплением модели на внутренней поверхности кольца, как показано на рис. 7-1.

При проведении расчета была приложена нагрузка, эквивалентная деформации модели на 2 мм.

Если функциональные нагрузки вызывают в каких-нибудь микрообъемах материалов компонентов напряжения, превышающие некоторые критические значения (например, предел прочности, предел текучести, предел выносливости и т.д.), то происходит либо разрушение одного или нескольких компонентов, либо их необратимая деформация, что приводит к частичной или полной потере работоспособности всей системы.

Техническим результатом нашего исследования стала разработка универсального репозиционно-фиксационного кольца с динамической компрессией для оперативного лечения смещенных переломов вертлужной впадины.

Получен патент на изобретение № 2692526 «Универсальное репозиционно-фиксационное кольцо с динамической компрессией для оперативного лечения смещенных переломов вертлужной впадины». Дата регистрации 26.06.2019. Опубликовано: 26.06.2019. Бюл. 18. С. 18 (рис. 7-2).

Универсальное репозиционно-фиксационное опорное кольцо представлено на рис. 7-3 и содержит следующие элементы.

Кольцо имеет форму незамкнутой полусферы (см. рис. 7-3), внутреннюю (1) и наружную (2) поверхности, большое верхнее входное отверстие (3) и большое нижнее отверстие (4), ряд отверстий (5), при этом контур незамкнутой полусферы соответствует контуру хрящевой поверхности вертлужной впадины (рис. 7-4), и правой, и левой, имеет два конца (6), на которых есть по одному отверстию и по одному углублению для введения через них в вертлужную впадину крепежных винтов, а по всему краю стенки кольца большого верхнего входного отверстия имеются углубления (7), которые расположены друг от друга на определенном расстоянии и предусмотрены для проведения через них крепежных винтов под разными углами, что обеспечивает введение винтов непосредственно в костный массив стенки всех отделов впадины, и фиксацию фрагментов, или колонн вертлужной впадины к кольцу крепежными винтами (см. рис. 7-4), при этом после введения крепежных винтов в стенку вертлужной впадины под углом шляпки винтов выступают над краем стенки кольца большого верхнего входного отверстия и во внутреннюю часть кольца на 2 мм (8), а по всей протяженности стенки кольца имеется ряд отверстий для введения крепежных винтов в стенку вертлужной впадины, при этом отверстия расположены по отношению к углублениям края стенки кольца большого верхнего входного отверстия в шахматном порядке, отступая от нижнего края углублений на несколько миллиметров в направлении к большому нижнему отверстию кольца, при этом посадка винтов предусмотрена таким образом, что после их введения шляпки винтов находятся над уровнем внутренней стенки кольца и выстоят во внутреннюю часть кольца на несколько миллиметров (8), а такое положение шляпок всех введенных крепежных винтов создает необходимую высоту пространства между наружной поверхностью полиэтиленовой чашки и внутренней поверхностью кольца, которое заполняется костным цементом при установке полиэтиленовой чашки.

Для проведения механических испытаний и дальнейшего усовершенствования изделия изготовлено кольцо с внешним диаметром 54 мм.

Кольцо изготовлено методом селективного лазерного сплавления ООО «Конмет» (Москва) на основании технического задания изготовления колец (рис. 7-5) и технических условий № 32.50.22.190-021- 11458417-2018 от 27.12.2018 и соответствует требованиям ГОСТ Р, ГОСТ Р ИСО, ГОСТ ISO, ГОСТ Р ISO, ГОСТ EN.

Кольца изготовлены из титанового сплава Ti64-ELI-A LMF с химическим составом Ti6AI4V ELI по ASTM F36 (рис. 7-6).

Лабораторные механические испытания проведены Испытательной лабораторией медицинских изделий и материалов ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова» Минздрава России. Адрес: 127299 Москва, ул. Приорова 10; e-mail: testlabcito@mail.ru (рис. 7-7).

Испытательное оборудование: машина универсальная испытательная LFM-50 (рис. 7-8).

Протокол испытаний . Дата испытаний. Наименование изделия: универсальное репозиционно-фиксационное кольцо диаметром 54 мм. Кольцо изготовлено методом последовательного спекания с помощью аддитивных технологий. Вид испытаний: механические испытания образца кольца на растяжение, сжатие, кручение, растяжение совместно с закручиванием краев разъема кольца. Результат проверки: определены деформационно-прочностные характеристики образца кольца.

Оборудование и приспособления. Для проведения испытаний использовали электромеханическую испытательную машину LFM-50 фирмы Walter and Bai (Швейцария). Параметры 0–50 кН, скорость нагружения — 0–500 мм/мин. Вращение — 60 об./мин. Точность измерения 0,5%. Внешний вид испытательной установки и свидетельство о поверке показаны на рис. 7-8. Целью испытаний является получение диаграммы механических испытаний образца.

Условия проведения испытаний. Нормальные климатические условия по ГОСТ 15150-69: температура воздуха 18 °С; относительная влажность 64%; атмосферное давление 98 кПа (745 мм рт.ст.). Условия нагружения и описание процесса статических испытаний. Условия нагружения. Образец по протоколу испытаний (прилагается) помещался в рабочую зону испытательной установки и фиксировался с помощью специальной оснастки.

Разработано универсальное репозиционно-фиксационное кольцо с динамической компрессией для оперативного лечения сложных переломов ВВ. Получен патент на изобретение № 2692526 «Универсальное репозиционно-фиксационное кольцо с динамической компрессией для оперативного лечения смещенных переломов вертлужной впадины». Дата регистрации 26.06.2019. Опубликовано: 26.06.2019. Бюл. 18. С. 18. Конструкционные особенности нового кольца одновременно обеспечивают выполнение трех важных функций в хирургическом лечении сложных переломов ВВ: 1) непосредственно быть эффективным инструментом для выполнения ORIF; 2) быть надежным фиксатором, обеспечивающим первичную стабильность колонн и отломков ВВ после проведенной репозиции; 3) представлять собой надежный каркас для установки полиэтиленовой чашки при выполнении ПЭ ТБС. С помощью программного комплекса Ansys была создана 3D-модель репозиционно-фиксационного кольца диаметром 54 мм и затем разделена на сетку конечных элементов (MASH), состоящую из 13 345 элементов и 25 769 узлов, и проведены испытания: 1) на сжатие; 2) кручение; 3) растяжение; 4) совместное действие растяжения и закручивания краев разъема (раскрытие кольца). Для проведения механических испытаний и дальнейшего усовершенствования изделий изготовлено кольцо с внешним диаметром 52 мм. Кольцо изготовлено методом селективного лазерного сплавления ООО «Конмет» (Москва).

Лабораторные механические испытания проведены Испытательной лабораторией медицинских изделий и материалов ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова» Минздрава России. Проведено испытание на сжатие, растяжение, скручивание и совместное растяжение и закручивание краев разъема колец. С целью сравнения механических характеристик разработанного кольца проведено экспериментальное исследование механических характеристик опорного кольца М.Е. Мюллера на сжатие, растяжение, скручивание.

Для подтверждения полученных результатов изучения механических свойств репозиционно-фиксационного опорного кольца выполнено экспериментальное анатомо-биомеханическое обоснование применения репозиционно-фиксационного кольца на примере моделирования перелома вертлужной впадины В2.2 по международной классификации AO/ASIF. С этой же целью проведено анатомо-хирургическое обоснование применения репозиционно-фиксационного опорного кольца на биоматериале. В эксперимент включены 12 невостребованных трупов взрослых людей без наличия следов травм и оперативных вмешательств в области ТБС, из них мужских — 9, женских — 3. Основой анатомо-хирургического обоснования применения репозиционно-фиксационного кольца является разработанный «Способ открытой репозиции и фиксации переломов вертлужной впадины с динамической компрессией отломков». На него получен патент № 2742518. Дата регистрации 08.02.2021. Опубликовано: 08.02.2021. Бюл. № 4. С. 23.

ВЫВОДЫ (для обеих конструкций кольца)

Проведенное статическое испытание показало упругий характер деформирования кольца.

Только в испытании на кручение кольца последующая разгрузка показывала наличие остаточных абсолютных деформаций 2,2°, что будет учтено при дальнейшей разработке кольца.

Кольцо может быть рекомендовано для проведения клинической апробации.

Необходимо продолжение работы по дальнейшему усовершенствованию конструкции кольца.

Полученные результаты проведенных экспериментальных механических и анатомо-хирургических исследований позволяют нам сделать следующие заключения.

Разработанная нами конструкция кольца является эффективным инструментом для выполнения ORIF колонн и отломков ВВ.

Разработанная нами конструкция кольца обеспечивает:

Использование в клинической практике кольца позволяет:

Также использование в клинической практике кольца предполагает: