Ендопротезування кульшового суглоба у хворих похилого та старечого віку з через- та міжвертлюговими переломами стегнової кістки : Эндопротезирование тазобедренного сустава у больных пожилого и старческого возраста с чрез- и мижвертлюговимы переломами бедренной кости

summary

Матеріали та методи дослідження. Для вирішення мети і виконання завдань проведено порівняльний аналіз результатів лікування хворих похилого та старечого віку з через- та міжвертлюговими переломами стегнової кістки при застосуванні традиційних способів остеосинтезу та тотального цементного ендопротезуванням кульшового суглоба. Проведено натурні біомеханічні дослідження різних способів фіксації уламків на моделях нестабільних черезвертлюгових переломів стегнової кістки. Вивчено структурно-функціональний стан проксимального відділу стегнової кістки та стан травмованого кульшового суглоба на наявність остеоартрозу. 

Матеріалом для роботи стали результати лікування 123 хворих похилого і старечого віку з через- і міжвертлюговими переломами стегнової кістки, котрих оперували в ДУ «Інститут травматології та ортопедії АМН України» та ортопедо-травматологічному відділенні Івано-Франківської обласної клінічної лікарні з 1998 по 2009 роки. Вік хворих коливався від 60 до 97 років                           (в середньому 72,4 роки), жінок було 84 (68,3 %) і чоловіків 39 (31,7 %). З метою проведення багатофакторного кореляційного аналізу, і щоб групи були співрозмірними, з усього масиву спостережень випадковим чином в кожну групу було відібрано пропорційну кількість хворих за способами операцій: металоостеосинтез кутовою пластиною – 40 хворих (22 жінки та 18 чоловіків); металоостеосинтез фіксатором DHS – 20 хворих (10 жінок і 10 чоловіків); металоостеосинтез гама цвяхом – 20 хворих (15 жінок і 5 чоловіків); тотальне ендопротезування кульшового суглоба з цементною фіксацією компонентів – 43 хворих (37 жінок і 6 чоловіків).

 Ендопротезування кульшового суглоба проводили за удосконаленою методикою (патент України на корисну модель №34884 «Спосіб лікування через- та міжвертлюгових переломів стегнової кістки у хворих похилого та старечого віку»), котра передбачала співставлення і остеосинтез відламків  дротом та гвинтами з наступним встановленням ендо­протезу з цементною фіксацією елементів. Металоостеосинтез забезпечує збереження опорної частини проксимального відділу стегнової кістки, що дає можливість встановлення ендопротезу. Така методика дозволила відновити опорну функцію кінцівки вже на другий день після операції, оскільки ніжка протеза відігравала роль внутрішнього фіксатора відламків при через- та міжвертлюгових переломах, які були з'єднані між собою цементом.

Структурно-функціональний стан кісткової тканини проксимального відділу стегна вивчали у всіх оперованих хворих рентгенологічно, визначали індекс Сінгха і морфологічний кортикальний індекс, які характеризують вираженість остеопорозу.

При аналізі результатів лікування хворих були виділені фактори, які визначають і характеризують складність кожного випадку і впливають на результати лікування: вік, група і підгрупа перелому (за класифікацією АО), ступінь остеоартрозу та остеопорозу (індекс за Singh, кортикальний морфологічний індекс).

Оцінку стану кульшового суглоба у всіх прооперованих хворих визначали
за класифікацією Колгрена.

З метою проведення експериментальних досліджень, на кафедрі оперативної хірургії і топографічної анатомії Івано-Франківського національного медичного університету було заготовлено 18 трупних кісток людей старшого віку з ідентичними антропометричними даними, очищених від м’яких тканин. На препаратах створено модель нестабільного черезвертлюгового перелому. Матеріал було розподілено на 3 рівні групи, по шість препаратів в кожній. Препарати першої групи були фіксовані ніжкою ендопротеза на кістковому цементі і серкляжним дротом. Препарати другої групи – фіксатором DHS, третьої групи – кутовою пластиною 130^о.

В лабораторії біомеханічних систем та композиційних матеріалів кафедри динаміки, міцності машин та опору матеріалів Національного технічного університету України “КПІ”, разом з к.т.н. Шидловським М.С. було проведено стендові натурні випробування. Результати досліджень оформлені офіційним протоколом випробувань.

Відтворювали умови фізіологічного навантаження на препарати стегнових кісток, а також визначали жорсткість при трьох способах фіксації уламків зазначених препаратів кісток за допомогою системи навантаження та вимірювання деформацій універсальної випробувальної машини системи TІRATEST. Переміщення окремих точок кісток та імплантів вимірювали за допомогою механічних індикаторів з точністю  до 10^{-3 м. Навантаження прикладали до точки P головки стегнової кістки (або ендопротеза) вздовж біомеханічної вісі стегнової кістки і до точки Р}_І під прямим кутом до вісі кістки. Вимірювали деформацію препаратів в трьох площинах.

При кожному значенні навантаження препаратів вимірювали:

– загальне (вертикальне) переміщення точки прикладання навантаження (головки стегнової кістки або ендопротеза);

– бокове (горизонтальне) переміщення головки стегнової кістки або ендопротеза;

– загальні (вертикальні) переміщення відламків;

– зміщення відламків вздовж осі кістки.

При кожному значенні навантаження непошкодженої кістки вимірювали:

– загальне (вертикальне) переміщення точки прикладання навантаження (головки стегнової кістки);

– бокове (горизонтальне) переміщення головки стегнової кістки.

При навантаженнях зразків до деформацій, що виникають в самих зразках, додаються деформації випробувальної машини та деформації перехідних елементів (опор, елементів кріплення, вузлів навантаження, динамометрів та інших деталей). Ці деформації можуть бути одного порядку із деформаціями зразків і спричиняти вплив на кінцеві результати. Для визначення вказаних деформацій проводили навантаження випробувальної машини із використанням замість зразків, що досліджуються, відомого жорсткого елемента (сталевий стрижень діаметром 0,03 м та довжиною 0,30 м). Деформації випробувальної машини та деформації перехідних елементів були однакові для всіх зразків, тому їх значення віднімали від отриманих даних при вимірах.

Таким чином були визначені сумарні та взаємні зміщення між основними фрагментами, деформації препаратів при компресійних навантаженнях, а також інтенсивність накопичення деформації при циклічних навантаженнях та максимально допустимі навантаження по осі.

Оцінку результатів лікування переломів проводили за шкалою Harris (оціночна система для кульшового суглоба), розробленою для оцінки ендопротезування кульшового суглоба.

Отримані дані піддавали багатофакторному кореляційному аналізу з використанням програм «Microsoft Excel 2003» і «Microsoft Word 2003».

результати досліджень

Вивчення структурно-функціонального стану проксимального відділу стегнової кістки за індексом Singh у хворих, яких лікували традиційними методами показало, що стан кісткової тканини відповідав нормі у 15 (18,75 %) хворих, у 52 (65,0 %) спостерігали виражений і високий ступінь остеопорозу.

 Серед хворих, оперованих із застосуванням кутової пластини, спостерігали норму і початкову стадію остеопорозу у 19 (47,5 %) хворих, виражений остеопороз відмічено у 20 (50,0 %) та у 1 (2,5 %) – високий ступінь остеопорозу.

У групі хворих, оперованих із застосуванням гама цвяха, норма і початкова стадія остеопорозу відмічена у 11 (55,0 %), виражений остеопороз – у 9 (45,0 %) хворих.

Серед хворих, котрим застосували пластину DHS, виражений остеопороз  спостерігали у 65,0 %, норму – у 10,0 % та початкову стадію остеопорозу у  25,0 % хворих.

Морфологічний кортикальний індекс відповідав нормі тільки у 14              (16,3 %) хворих, котрим застосували традиційні способи остеосинтезу, у 34 (42,5 %) відмічено початкову стадію витончення кортикального шару, а у 33 (41,2 %) спостерігали виражений і високий ступінь витончення кортикального шару. Найбільша кількість хворих з витонченням кортикального шару відмічена в групах із застосуванням гама цвяха – 10 (50,0 %) хворих і пластини DHS – 10 (50,0 %) хворих.

Рентгенологічних ознак остеоартрозу кульшового суглоба у хворих, котрим застосували традиційні способи остеосинтезу, не встановлено лише у 7 випадках (8,7 %), І стадія відмічена у 23 (28,7 %), ІІ – у  36 (45,0 %), ІІІ – у 14 (17,5 %) випадках. Четверта стадія не виявлена в жодному випадку.

Аналіз результатів лікування хворих традиційними методами показав, що загострення хронічних захворювань та ускладнення, не пов’язані безпосередньо з хірургічним втручанням, зареєстровані у 39 (48,7 %) хворих; ускладнення, пов’язані з хірургічним втручанням, склали 33,8 %. Серед них операційна летальність у 2 (2,5 %) хворих; раптова смерть до 3-х місяців (ТЕЛА?) – у 5 (6,2 %); гострий тромбофлебіт поверхневих вен, який вплинув на тривалість перебування в стаціонарі – у 7 (8,8 %); остеомієліт – у 2 (2,5 %); перелом фіксатора – у 4 (5,0 %) хворих і у 3 (3,8 %) хворих – незрощення перелому.

Через рік після остеосинтезу кутовими пластинами 23 (28,7 %) хворих продовжували користуватися милицями, після металоостеосинтезу фіксатором DHS і інтрамедулярними фіксаторами – по 5 (25,0 %) хворих. Відсоток хворих, які прожили перший рік після перелому, складав 83,5 %. Після першого року біль турбував 60 (75,0 %) хворих, набряк кінцівки спостерігався у 20 (25,0 %), незадоволені об’ємом рухів у кульшовому суглобі лишались 46 (57,5 %) хворих. Опірність кінцівки добра у 40 (50,0 %) хворих, задовільна – у 24
(30,0 %) і незадовільна – у 16 (20,0 %) хворих. Різницю в довжині ніг мали 13 (16,3 %) хворих. Додатковою опорою користувались  40 (50,0 %) хворих,   продовжували користуватись милицями три і більше років – 16 (20,0 %) хворих. Незадоволені результатами лікування 8 (10,0 %) хворих.

З 80 хворих, яким виконали остеосинтез відламків традиційними способами, у десяти (12,5 %) хворих  отримано відмінний результат за шкалою Harris (90 – 100 балів). У 16 (20,0 %) хворих  отримано добрий результат (80 – 89 балів). У цих пацієнтів обмеження функції нижньої кінцівки було пов’язане з помірно вираженим болем при навантаженні, що обумовлювало користування при ходьбі допоміжними засобами. У 31 (38,7 %) хворого відмічено задовільний результат (70 – 79 балів), що проявлялось обмеженням дистанції ходьби, помірно вираженим болем у стегні, кульгавістю, потребою у додатковій опорі та періодичним вживанням знеболюючих засобів. У 23
(28,7 %) хворих  незадовільний результат (менше 70 балів) проявлявся вираженим болем, потребою у сторонній допомозі та постійним вживанням знеболюючих засобів. Відмінні та добрі результати при використанні кутової пластини відмічені у 10 (25,0 %) пацієнтів із 40, при використанні пластини DHS – у 10 (50,0 %) пацієнтів із 20, гама цвяха – у 6 (30,0 %) пацієнтів із 20. Найбільше незадовільних результатів виявилось при застосуванні кутової пластини (30,0 %) та гама цвяха (30,0 %).

Результати первинного ендопротезування у хворих похилого та старечого віку з через- та міжвертлюговими переломами стегнової кістки простежені у  строки від шести місяців до трьох років.

В групі хворих, яким виконували первинне ендопротезування, в порівнянні з іншими групами, було найбільше складних уламкових і нестабільних переломів. Також у цій групі було найбільше поширення остеоартрозу: ІV стадія – у 4 (9,3 %) хворих, ІІІ стадія – у 25 (58,1 %), ІІ стадія – у 11 (25,6 %) , І стадія – у 3 (7,0 %) хворих. Норми не було. Стан кісткової тканини проксимального відділу стегна відповідав початковій стадії остеопорозу у 5 (11,6 %) хворих, а у 30 (69,8 %) спостерігали виражений і у 8 (18,6 %) – високий ступінь остеопорозу. Найнижчий морфологічний кортикальний індекс: тільки у 4 (9,3 %) хворих була норма, у 7 (16,3 %) хворих була початкова стадія витончення кортикального шару, у 27 (63,0 %) хворих спостерігали виражений і у 5 (11,6 %) хворих – високий ступінь витончення кортикального шару.

Загострення хронічних захворювань і ускладнення, не пов’язані безпосередньо з хірургічним втручанням, відмічені у 12 (27,9 %) хворих. Ускладнення, пов’язані з хірургічним втручанням, склали 13,9 %: вивих ендопротезу – у однієї (2,3 %) хворої; перелом стегнової кістки нижче ніжки ендопротеза і його вивих – одна (2,3 %) хвора; лігатурна нориця – одна (2,3 %) хвора; гострий тромбофлебіт поверхневих вен, який вплинув на тривалість перебування в стаціонарі – двоє (4,6 %) хворих; раптова смерть до 3-х місяців (ТЕЛА?) – одна (2,3 %) хвора. Відсоток хворих, які прожили перший рік після перелому, склав 88,4%.

Віддалені результати простежено у 37 (86,0 %) хворих. В усіх випадках наявні рентгенологічні ознаки консолідації і стабільність ендопротезу, відновлена опірність кінцівки. Двох хворих турбує незначний біль під час і після фізичного навантаження, у чотирьох хворих незначне обмеження рухів в кульшовому суглобі не обмежувало самообслуговування.

При первинному ендопротезуванні за шкалою Harris відмінні результати отримані у 7 (17,5 %) хворих, добрі – у 26 (65,0 %), задовільні –  у 6 (15,0 %) та незадовільні у 1 (2,5 %) хворого.

Результати натурних біомеханічних досліджень показали, що жорсткість препаратів кісток в цілому і жорсткість фіксації їх фрагментів найвища і близька до параметрів неушкодженої кістки при ендопротезуванні                        (312,0 ± 7,0 N/mm), менша жорсткість при фіксації кутовою пластиною                   (83,0 ± 5,0 N/mm) і найменша жорсткість фіксації відламків фіксатором DHS (57,0 ± 5,0 N/mm). Якщо жорсткість фіксації відламків ендопротезом прийняти за 100,0 %, то жорсткість фіксації при остеосинтезі кутовою пластиною склала 26,6 %, а жорсткість фіксації відламків фіксатором DHS – 18,0 %.

 Показники деформації препаратів неушкодженої кістки  та фіксованих ендопротезом під дією згинальних навантажень виявились практично однаковими. При навантаженні 50 N деформація препаратів, фіксованих кутовими пластинами, була більшою на 30 %, а DHS – на 150 % більшою, ніж деформація препаратів, фіксованих ендопротезом. Наявність ніжки ендопротеза суттєво впливала на природну гнучкість стегнової кістки. Деформації препаратів стегнових кісток під дією осьових навантажень були схожими на результати при згинальних навантаженнях, але при фіксації кутовою пластиною і DHS показували більшу стійкість і відповідно менший діапазон переміщень. Сумарне взаємне зміщення відламків було більшим при фіксації кутовою пластиною (в п’ять разів) та DHS (у вісім разів), ніж при фіксації ендопротезом.

Випробування зразків при циклічних згинальних і компресійних навантаженнях проводили для моделювання навантажень, які виникають при ходьбі, з метою вивчення поведінки препаратів і міцності фіксації відламків. Дослідження показали (р<0,05), що накопичення деформації при циклічних згинальних навантаженнях в 50 Н відбувалось однаково в препаратах з кутовою пластиною та фіксатором DHS, при цьому деформація кісток з фіксацією кутовою пластиною (1,06 мм ± 0,05 мм) і DHS (1,12 мм ± 0,05 мм) була вдвічі більшою, ніж при ендопротезуванні (0,56 мм ± 0,005 мм). При циклічних згинальних навантаженнях препарат з ендопротезом виявився жорсткішим за неушкоджену кістку. При циклічних компресійних навантаженнях препарати з ендопротезом виявилися однаковими за жорсткістю з неушкодженою кісткою; препарати з кутовою пластиною (0,77 мм ± 0,05 мм) показали вдвічі, а препарати з пластиною DHS – втричі  (1,0 мм ± 0,05 мм) більшу деформацію, ніж препарати з ендопротезом (0,30 мм ± 0,01 мм).

При максимальних осьових навантаженнях препарати з ендопротезом витримували таке ж навантаження, як і неушкоджена кістка – понад 4000 N (400 кг), при цьому лінійність діаграми порушувалась при навантаженні 3700 – 3800 Н. При фіксації пластиною DHS препарати витримували до 1400 N                 (140 кг), після чого починалось їх руйнування, а препарати, фіксовані кутовою пластиною, витримували навантаження до 300 N (30 кг), після чого виникала деформація пластини і руйнування препарату.