Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Тrauma" Том 17, №5, 2016

Back to issue

Experimental Study of Strength of Primary Stability of Bone Fragments When Using Different Types of Intramedullary Anchors

Authors: Хмизов С.О.(1), Пашенко А.В.(1, 2), Тяжелов О.А.(1), Карпінський М.Ю.(1), Карпінська О.Д.(1), Суббота І.А.(1)
(1) — ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна
(2) — Харківська медична академія післядипломної освіти, м. Харків, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. Лікування деформацій довгих кісток кінцівок — одна з ключових проблем у дітей з порушенням якості кісткової тканини, що пов’язано з комбінованим характером деформацій та їх рецидивами в післяопераційному періоді, нестабільністю фіксаторів, неможливістю самообслуговування пацієнтів. Мета дослідження: визначити в експерименті міцність первинної стабілізації кісткових фрагментів довгих кісток кінцівок при використанні інтрамедулярних фіксаторів різного типу на тлі порушення якості кісткової тканини. Матеріали і методи. Дослідження проведено в лабораторії біомеханіки ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України» на пластикових макетах великогомілкових кісток шляхом моделювання остеотомії в середній їх третині та з’єднання фрагментів за допомогою титанових еластичних стрижнів, ротаційно-нестабільного інтрамедулярного телескопічного фіксатора, а також ротаційно-стабільного інтрамедулярного телескопічного фіксатора шляхом прикладання згинаючого навантаження до середини діафіза моделі в зоні остеотомії. Величину деформації контролювали за величин 50, 100, 150, 200 Н з наступними вимірюваннями навантаження та фіксацією результатів експерименту. Дані оброблялись статистично, для порівняння видів фіксаторів застосовували однофакторний дисперсійний аналіз та апостеріорний тест Дункана, залежність величини деформації від площі перетину моделей досліджували за допомогою парної кореляції Пірсона. Результати. Найкращі результати отримано на моделях з ротаційно-стабільним телескопічним фіксатором, найгірші — при використанні титанових еластичних стрижнів. Висновки. Всі типи фіксаторів забезпечують достатню первинну стабільність фіксації на згинання (величина деформації не перевищує 5 мм), однак найкращі результати отримані на моделях з ротаційно-стабільним телескопічним фіксатором.

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 интрамедуллярных 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, ротационно-нестабильного интрамедуллярного телескопического фиксатора, а также ротационно-стабильного интрамедуллярного телескопического фиксатора путем приложения сгибающей нагрузки 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 ротационно-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 ротационно-стабильным телескопическим фиксатором.

Background. Treatment of long 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


Keywords

якість кісткової тканини; патологічні переломи; інтрамедулярні телескопічні фіксатори; титанові еластичні стрижні; стабільність

качество костной ткани; патологические переломы; интрамедуллярные телескопические фиксаторы; титановые эластичные стержни; стабильность

quality of bone tissue; titanium elastic rods; stability

Статтю опубліковано на с. 40-44
 

Вступ

Проблема лікування деформацій довгих кісток кінцівок є однією з ключових у дітей із порушенням якості кісткової тканини у зв’язку з комбінованим характером деформацій, частими патологічними переломами кісток сегментів кінцівок на вершині деформації, рецидивом деформацій у післяопераційному періоді, а також нестабільністю фіксаторів, що обумовлено якістю кісткової тканини. Також відмічається значне обмеження функції опори та ходьби, неможливість самообслуговування пацієнтів і погіршення якості життя. На цей час використовують переважно інтрамедулярні телескопичні системи: Bailey-Dubow (Syntes, USA), Sheffield rods (Aesculap Ltd, UK), Fassier-Duval (Pega Medical, Canada) [2–5, 7–9], а також титанові еластичні стрижні  (Titaniume lastic rods (Synthes, USA; DePuy Synthes, USA; Stryker, GB))[6]. Функцію цих фіксаторів можна поділити на два етапи: ранній післяопераційний період — забезпечення стабільної фіксації фрагментів кістки в зоні остеотомії до їх зрощення; віддалений період — забезпечення функції опори та ходьби в процесі росту кінцівки.
Мета дослідження: визначити в експерименті міцність первинної стабілізації кісткових фрагментів при використанні інтрамедулярних фіксаторів різного типу.

Матеріали та методи 

У лабораторії біомеханіки ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України» проведені експериментальні дослідження міцності первинної стабілізації фрагментів великогомілкової кістки при використанні інтрамедулярних фіксаторів різних типів. Експеримент проводили на пластикових макетах великогомілкових кісток шляхом моделювання остеотомії в середній третині. Фрагменти з’єднували за допомогою інтрамедулярних фіксаторів різних типів. Усього в експерименті випробували три типи фіксаторів: титанові еластичні стрижні, інтрамедулярний телескопічний фіксатор (ІТФ) з відсутністю ротаційної стабільності, а також ротаційно-стабільний ІТФ. Було виконано по 3 моделі з кожним типом фіксатора.
Моделі випробували на вплив згинаючого навантаження. Для цього моделі жорстко закріплювали на стенді для біомеханічних досліджень за дистальний і проксимальний кінці. Навантаження прикладали до середини діафіза моделі великогомілкової кістки в зоні остеотомії. Під час проведення експерименту контролювали величину деформації моделей в зоні остеотомії при величинах згинаючого навантаження 50, 100, 150 та 200 Н. 
На рис. 1 наведена схема експериментального дослідження моделей остеосинтезу великогомілкової кістки з різними типами інтрамедулярних фіксаторів на згинання, а також фото стенду для біомеханічних досліджень з моделлю під час проведення випробувань.
Величину навантаження вимірювали за допомогою тензодинамометричного датчика SBA-100L та результати фіксували пристроєм реєстрації даних CAS типу CI-2001A (рис. 2).
Величину прогину моделі великогомілкової кістки в зоні навантаження вимірювали за допомогою мікрометричного індикатора часового типу.
Отримані дані експерименту були оброблені статистично. Застосовували методи описової статистики з розрахунком середньої величини, стандартного відхилення, мінімальних і максимальних значень. Для порівняння видів фіксаторів застосовували однофакторний дисперсійний аналіз та апостеріорний тест Дункана. Залежність величини деформації від площі перетину конструкцій досліджували за допомогою парної кореляції Пірсона [1].

Результати 

У результаті проведеного експериментального дослідження були отримані дані про величину деформації моделей остеосинтезу великогомілкової кістки інтрамедулярними фіксаторами різних типів під впливом згинаючого навантаження. Результати обробки даних експерименту методами описової статистики наведено в табл. 1.
Наступним етапом роботи було проведено однофакторний дисперсійний аналіз та апостеріорний тест Дункана з метою виявлення статистичної значущих відмінностей величини деформації моделей остеосинтезу стегнової кістки інтрамедулярними фіксаторами різних типів при різних величинах згинаючого навантаження.
Результати однофакторного дисперсійного аналізу з апостеріорним тестом Дункана величин деформації моделей при величині навантаження 50 Н наведено в табл. 2.
Як показали результати аналізу, при величині згинаючого навантаження 50 Н за величиною деформації моделі з остеосинтезом великогомілкової кістки ротаційно-стабільним ІТФ статистично значимо відрізняються від інших моделей (р ≤ 0,05), чому були відокремлені в першу підгрупу. Моделі остеосинтезу великогомілкової кістки за допомогою ротаційно-нестабільного ІТФ та титанових еластичних стрижнів за величиною деформації не мали статистично значущих відмінностей (р = 0,433), про що свідчить їх сумісне розташування в підгрупі 2.
Результати однофакторного дисперсійного аналізу з апостеріорним тестом Дункана величин деформації моделей при величині навантаження 100 Н наведено в табл. 3.
Як показано в табл. 3, при величині згинаючого навантаження 100 Н моделі остеосинтезу великогомілкової кістки з різними типами інтрамедулярних фіксаторів статистично значимо (р ≤ 0,05) відрізнялися одна від одної за величиною деформації, про що свідчить їх розміщення в окремих підгрупах. Найкращі результати отримано на моделях з ротаційно-стабільними ІТФ, найгірші — при використанні титанових еластичних стрижнів.
Результати однофакторного дисперсійного аналізу з апостеріорним тестом Дункана величин деформації моделей при величині навантаження 150 Н наведено в табл. 4.
При аналізі величин деформації моделей під впливом навантаження величиною 150 Н отримано такі ж результати дисперсійного аналізу, що й при навантаженні 100 Н. Усі варіанти остеосинтезу мали статистично значущі відмінності на рівні р ≤ 0,05.
Результати однофакторного дисперсійного аналізу з апостеріорним тестом Дункана величин деформації моделей при величині навантаження 200 Н наведено в табл. 5.
Згинаючі навантаження величиною 200 Н у моделях остеосинтезу великогомілкових кісток із різними типами фіксаторів також викликали деформації, величини яких статистично значимо (р ≤ 0,05) відрізнялись одна від одної. Характер відмінностей відповідає результатам, отриманим при навантаженнях величиною 100 та 150 Н.

Висновки

1. Усі три типи інтрамедулярних фіксаторів під впливом згинаючих навантажень забезпечують достатню первинну стабільність фіксації (величина деформації не перевищує 5 мм). 
2. Найкращі результати отримані на моделях з ротаційно-стабільними ІТФ. 

Bibliography

1. Наследов А. SPSS 19: Профессиональный статистический анализ данных. — СПб.: Питер, 2011. — 400 с.
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. — Р. 455-458.
4. Bailey R.W., Dubow H.I. Evolution of the concept of an extensible nail accommodating to normal longitudinal bone growth: clinical considerations and implications // Clin. Orthop. — 1981. — № 159. — Р. 157-169.
5. Elena Monti, Monica Mottes, Paolo Fraschini et al. Current and emerging treatments for the management of osteogene-sis imperfecta // Therapeutics and Clinical Risk Management. — 2010. — № 6. — Р. 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. Деклараційний патент на корисну модель № 88254 UA. МПК (2006) А61В 17/72. Інтрамедулярний телескопічний фіксатор / М.О. Корж, С.О. Хмизов, А.М. Ковальов, А.В. Пашенко, Д.В. Єршов (UA); № u201310618; Заявл. 02.09.2013. Опубл. 11.03.2014 // Промислова власність. — 2014. Бюл. № 15, 5 с.
9. Хмызов С.А., Пашенко А.В. Применение интрамедуллярного телескопического фиксатора для остеосинтеза длинных костей нижних конечностей у детей с несовершенным остеогенезом // Ортопедия, травматология и протезирование. — 2015. — № 2(599). — С. 13-18.

Similar articles

Authors: Хмизов С.О., Пашенко А.В., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д., Суббота І.А. - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна
"Тrauma" Том 17, №3, 2016
Date: 2016.09.01
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Medical forums
Study of Stress-Strain State of the System «Intramedullary Fixator — Fragments» in Various Stages of Restoration of the Limb Segment Function after Surgery
Authors: Пашенко А.В.(1, 2), Хмизов С.О.(1), Тяжелов О.А.(1), Карпінський М.Ю.(1), Карпінська О.Д.(1), Яресько О.Д.(1)
(1) — ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна
(2) — Харківська медична академія післядипломної освіти, м. Харків, Україна

"Тrauma" Том 17, №6, 2016
Date: 2017.01.11
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Studying the duration of rigidity preservation in bone fragment fixation by biodegradable polylactide plates
Authors: Хвисюк О.М.(1), Павлов О.Д.(1), Карпінський М.Ю.(2), Карпінська О.Д.(2)
1 - Харківська медична академія післядипломної освіти, м. Харків, Україна
2 - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

"Тrauma" Том 19, №5, 2018
Date: 2018.11.27
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Експериментальне дослідження варіантів остеосинтезу ключиці при її переломах у середній третині
Authors: Тяжелов О.А., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д., Суббота І.А. - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМНУ», м. Харків; Павленко К.В., Топор В.П. - Одеський національний медичний університет; Уварова О.Б. - Міська клінічна лікарня № 1, м. Одеса; Попов О.І. - Міська клінічна лікарня № 11, м. Одеса
"Тrauma" Том 15, №4, 2014
Date: 2014.12.03
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches

Back to issue