03.10.2020
Трехмерное моделирование чрескостного остеосинтеза при лечении переломов коротких трубчатых костей конечностей
Лечение больных с переломами коротких костей конечностей до настоящего времени остается актуальной и сложной проблемой травматологии и ортопедии. Этот вид повреждений опорно-двигательной системы встречается наиболее часто, составляя от 13 до 40% относительно всех повреждений костей конечностей [1, 5, 10, 12, 18]
В большинстве своем пациенты проходят лечение в травмпунктах, хирургических кабинетах поликлиник.
Вследствие кажущейся простоты данной патологии и недооценки тяжести повреждения, ошибки в диагностике и лечении этих пострадавших на всех этапах медицинской помощи достигают 15-70%, а гиподиагностика имеет место в 26,1% случаев [2, 3, 5, 6, 12].
Несмотря на совершенствование лечения данной категории пациентов [3, 4, 9, 11, 13, 14, 17], осложнения после переломов коротких костей конечностей и неудовлетворительные исходы лечения не имеют тенденции к снижению [1, 5, 6, 7, 8, 15, 16].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Под нашим наблюдением находилось 112 пострадавших с переломами коротких трубчатых костей конечностей (ключицы, пястные, плюсневые), которым в качестве лечебного пособия применен метод чрескостного остеосинтеза. Из них с переломами коротких трубчатых костей кисти было 33 больных (29,5%), костей стопы 35 (31,5%) и с переломами и переломовывихами ключицы 44 пациента (39,0%). Мужчин было96, женщин 16. Возраст больных варьировал от 9 до 64 лет. Закрытых повреждений коротких костей конечностей диагностировано 89 (79,5%), открытых 23 (20,5%), в том числе огнестрельных переломов 4 (3,6%). Изолированные переломы имели место у 99 пациентов (88,4%).
С сочетанными и множественными повреждениями, включающими повреждения коротких трубчатых костей конечностей,лечилось 13 пострадавших (11,6%).
Для оценки результатов лечения больные были разделены на группы (табл. 1).
Оценку результатов лечения проводили по комплексному критерию, включающему дефицит объема движений в смежных суставах травмированного сегмента, продолжительность фиксации перелома аппаратом Г.А. Илизарова, продолжительность стационарного и общего лечения, наличие осложнений (воспалительного характера, нарушение процессов консолидации, вторичное смещение отломков, общего характера) и исходы лечения (улучшение, первичная инвалидность, увольнение из Вооруженных Сил).
Для выполнения поставленной задачи необходим ПК не менее Pentium 200 с 128 MBОЗУ), оборудованный средствами ввода и визуализации изображения, а также программное обеспечение по обработке ввода и визуализации изображения, программное обеспечение по ЗD-графике. Цифровой анализ изображения может проводиться в любой из программ векторной графики (CorelDraw11, AdobePhotoshop7.0, MicrosoftPhotoEditor). Пространственное моделирование проводилось в программе трехмерной графики 3D MAX Studio 3.0;5.0.
Анализ информации проводился в два этапа.
Первый этап.
1.Выполнение стандартного рентгенологиче-ского исследования пациента на момент поступления в лечебное учреждения после травмы, включающего рентгенографию травмированного сегмента конечности в двух взаимоперпендикулярных проекциях, при необходимости дополненных атипичными косыми проекциями и томограммами. Снятие антропометрических данных травмированной конечности больного сразу после рентгенографии. Сравнение полученных данных рентгенометрии и антропометрии, вычисление коэффициента геометрического увеличения рентгеновского изображения для учета его при введении данных истинных геометрических размеров трехмерных объектов.
2.Ввод изображения рентгенограмм в компьютер с помощью лазерного сканера «Mustek1200 UBPlus» в цветовом режиме «Gray» с глубиной изображения оттенков серого до 8 разрядов (бит) и разрешающей способностью до 1200 dpi.
3.Удаление артефактов пленки и скан-штрихов, усиление четкости изображения.
4.Калибровка оптической плотности. Учитывая, что приходилось сканировать рентгенограммы различных оптических характеристик, а иногда и низкого качества, проводилась их оптическая калибровка. Этим достигалось приведение изображения к единому масштабу плотности.
5.Трехмерные построения. С помощью инструментов пространственной графики в трехмерном пространстве из примитивных форм моделировались костные структуры области перелома -короткие трубчатые кости конечности. Необходимые данные также брались из «Атласа анатомии человека» под редакцией Р.Д.Синельникова, атласа «Рентгеновская анатомия», Д.Надь, Будапешт, 1961. В программе ЗD-графики в качестве фона сцены выбиралась нужная рентгенограмма зоны перелома в двух проекциях. Область перелома моделировалась с помощью функции «Отрез» в различных вариациях. Идентичность костных структур на сканограмме и трехмерных моделей достигалась полным сопоставлением их контуров в двух взаимно перпендикулярных проекциях. После построения костных структур выполнялось их масштабирование до нужных размеров, определенных ранее антропометрически и рентгенологически. Таким образом, получалась точная копия костей травмированного сегмента, но в виртуальном пространстве.
Удобство визуализации данной трехмерной модели возможно, благодаря абсолютной свободе вращения пространственной сцены относительно зрителя, а также вращения самой модели в сцене.
6.Виртуальное моделирование этапов репозиции. С помощью инструментов линейного, углового и ротационного перемещения дислоцировались фрагменты и крупные осколки, перспективные для репозиции. Очередность действий диктовалась соображениями наименьшей травматизации тканей при манипуляции с отломками, т.е. обеспечением наиболее благонадежного сопоставления отломков при наименьшем количестве и амплитуде их перемещений. Моменты виртуальной репозиции выполнялись в следующем порядке: дистракция фрагментов (рис. 1, а: фрагменты А, С смещаются дистально по оси), устранение углового смещения (рис. 1, с: фрагменты А, С вращаются против часовой стрелки в сагиттальной плоскости), устранение смещения по ширине (рис. 1, b: фрагмент В смещается книзу, фрагмент А 41 кверху), перемещение единым блоком (рис. 1, d: фрагменты А, С, Е, F перемещаются вверх по оси: тракция, (рис. 1, f: те же фрагменты вращаются против часовой стрелки в сагиттальной плоскости для устранения угловой тыльной деформации), устранение ротационного смещения по периферии (рис. 1, е: фрагменты А, С вращаются по часовой стрелке относительно оси пальца), смещение по ширине (рис. 1, h: фрагменты А, С, Е, F перемещаются кнаружи), компрессия (рис. 1, g). Центр вращения при этих манипуляциях для проксимальных отломков соответствовал центру проксимальнее расположенного сустава (рис. 1, j), для дистальных отломков центру зоны перелома (для ключицы акромиально-ключичному сочленению, рис. 1, i).
Изменение координат каждого из костных трехмерных фрагментов фиксировалось в виде цифровых данных автоматически в рабочем окне программы (в миллиметрах и градусах).
Каждый этап репозиции записывался в памяти компьютера отдельно в виде копии изображения рабочего окна программы и содержал изображение виртуальной сцены (вместе с костными структурами) в четырех видах (спереди, сверху, сбоку, в перспективе), где перемещаемый фрагмент выделялся отдельным цветом, а координаты его перемещения указывались в отдельной строке под картинкой. Таким образом, достигалось максимально полное виртуальное сопоставление костных трехмерных отломков
7.Протоколирование. В программе MSOffice 2000 создавался шаблон протокола, включающий краткие данные о пациенте, изображение исходных рентгенограмм, рентгенологическое заключение, изображение этапов виртуальной репозиции с цифровыми данными о величине перемещений и краткими пояснениями. Лечащий врач-травматолог имел возможность ознакомиться с данным протоколом в электронном варианте или распечатанным на бумаге уже через 2 часа (при условии наличия в памяти компьютера готовых шаблонов-заготовок костных трехмерных структур). На основании данного протокола формировался план реальной операции и оптимальная компоновка аппарата. Второй этап проводился после реальной операции и выполнения контрольных рентгенограмм, если после выполнения внеочагового остеосинтеза и манипуляций на сегментах конечности сохранялось неустраненное смещение отломкови требовалась дополнительная коррекция. Дополнительная виртуальная репозиция выполнялась подобно методу, описанному в первом этапе, но с учетом фиксации металло-конструкцией. После составления виртуального плана репозиции отломков выполнялось дополнительное устранение смещения, но с учетом фиксации аппаратом Г.А.Илизарова, (заявка на изобретение No 2004123489/14(025308).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Оценка дефицита объема движений в смеж-ных с травмированным сегментом суставах про-водилась по критерию Свансона для плеча (Swansobshoulderscore, 1989); оценке исходов при нарушении функции руки, плеча и кисти, разработанных Американской академией ортопе-дической хирургии (Disadility of the arm, shoulder and hand outcome measure, AAOS 1993) и системе оценки дисфункции нижней конечности (Assessment Sistem of Lower - Extrtmity Di s function , 1994) [ 19, 20, 21 ]. Установлено, что на протяжении всего периода наблюдения после операции дефицит объема движений в плечевом, кистевом и суставах пальцев был больше у больных, где не проводилось трехмерное моделирование операции остеосинтеза (в разные сроки в 1,2-1,6 раза). На 15-е и 30-е сутки после операции дефицит движений в первой группе был меньше, нежели во второй в 1,3 раза, а к 60-м суткам этот показатель вырос до 1,6.
Продолжительность лечения больных с переломами коротких костей конечностей находилась в прямой зависимости от качества репозиции, которая была гораздо более высокого качества при применении цифровой обработки видеоинформации, снятой с предоперационных рентгенограмм,и последующем компьютерном моделировании операции с помощью 3D-графики. Так, у больных, которым проводилась цифровая обработка видеоинформации и 3D-компьютерное моделирование операции остеосинтеза, продолжительность стационарного лечения составила 14,2 суток, что в 1,4 разаменьше, нежели во второй группе, где чрескостный остеосинтез выполнялся в стандартном варианте (19,7 суток).
Более объективным критерием при анализе продолжительности лечения мы считаем срокфиксации в аппарате. Он определялся клиническими данными, рентгенологической картиной перелома в динамике, данными функциональной пробы. В первой группе этот показатель составил 18,5 суток, что в 1,5 разаменьше, нежели во второй группе (27,9 суток).
Осложнения в виде нарушения процессов консолидации переломов, практически все связанные с замедленным сращением, наблюдались у четырех пациентов во второй группе, что составило 14,8% от всех лечившихся в этой группе. При компьютерном моделировании остеосинтеза осложнений не наблюдалось вовсе.
Исходы лечения оценивались по следующим показателям:
-Уволен из Вооруженных Сил(относится только к военнослужащим). После завершения лечения больному решением военно-врачебной комиссии менялась категория годности к военной службе или он признавался негодным к военной службе вовсе.
Всего с улучшением пролечилось 104 больных, что составило 92,8% от всех лечившихся. Однако, сравнивая этот показатель по группам, выявляются различия. Так, при трехмерном моделировании операции чрескостного остеосинтеза из 85 пациентов выписались с улучшением 83, что составило 97,6%. В группе, где чрескостный остеосинтез проводился без предварительной цифровой обработки видеоинформации и компьютерного моделирования операции, с улучшением выписался 21 пациент, что составило только 77,8% от числа лечившихся в группе.
Уволены из рядов ВС послепереломов коротких костей конечностей трое военнослужащих во второй группе (11,1%), тогда как при трехмерном моделировании операции, уволенных не было. Первичной инвалидности при переломах коротких костей конечностей не было.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
Применение трехмерного моделирования чрескостного остеосинтеза при переломах коротких костей конечностей позволяет улучшить анатомические и функциональные результаты лечения. Функция смежных суставов травмированного сегмента восстанавливается в 1,3-1,6 раз быстрее, нежели при применении других методов лечения. При этом осложнений воспалительного характера, вторичного смещения отломков, нарушения процессов консолидации и осложнений общего характера, а также первичной инвалидности и увольнения из рядов ВС не наблюдалось вовсе. Продолжительность стационарного и общего лечения сократилась в 1,4 раза, а время фиксации в аппарате в 1,5 раз.
Таким образом, метод трехмерного моделирования чрескостного остеосинтеза при переломах коротких костей конечностей достаточно прост, дешев, доступен к применению в большинстве лечебных учреждений. Кроме улучшения анатомических и функциональных результатов лечения, трехмерное моделирование позволяет оптимизировать метод чрескостного остеосинтеза в целом, повысить качество выполнения операции.
ЛИТЕРАТУРА
1.Афанасьев, Л. М. Сравнительная оценка различных методов лечения переломов трубчатых костей кисти / Л. М. Афанасьев, А. В. Козлов, О. А. Якушин // Травматология и ортопедия России. –1998. -No2. –С.13-15.
2.Губочкин, Н. Г. Ошибки и осложнения при повреждениях кисти / Н. Г. Губочкин // Человек и его здоровье : материалы 2 Рос. национал. конгресса СПб., 1997. –С. 245
3.Губочкин, Н. Г. Избранные вопросы хирургии кисти / Н. Г. Губочкин, В. М. Шаповалов. -СПб. : ВМА, 2000. –С. 4-6; 29-33.
4.Лечение переломов и вывихов ключицы аппаратом для чрескостного остеосинтеза : метод. рекомендации / сост. : Г. А. Илизаров, Г. С. Сушко ; РНЦ «ВТО». -Курган, 1979. -25 с.
5.Коршунов, В. Ф. Стабильный интрамедуллярный остеосинтез при переломах пястных костей и фаланг пальцев / В. Ф. Коршунов, Д. А. Магдиев, В. И. Барсук // Вестн. травматол. и ортопед. –2000. -No2. –С. 32-37.
6.Неверов, В. А. Лечение закрытых переломов пястных костей / В. А. Неверов, М. И. Дадалов, У. А.Рашидов // Материалы науч-ной конференции, посвященной 100-летию первой в России ортопедической клиники. –СПб. : ВМА, 2000. –С. 191.
7.Обухов, И. А. Лечение переломов трубчатых костей кисти / И. А. Обухов // Травматол. и ортопед. России. –1998. -No 1. –С. 5-10.
8.Оноприенко, Г. А. Накостный остеосинтез при ложных суставах несросшихся и неправильно сросшихся переломах пястных костей и фаланг кисти / Г. А. Оноприенко, О. Ш. Буачидзе, В. С. Зубков // Травматол. и ортопед. России. –1998. -No1. –С. 10-13.
9.Сысенко,Ю.М., Новичков,С.И. К вопросуо лечении переломов ключицы // Генийортопедии. –2000. -No2. -С.86-90
10.Сысенко, Ю. М. Лечение больных с переломами трубчатых костей кисти методом чрескостного остеосинтеза / Ю. М. Сысенко, С. И. Швед // Гений ортопедии. –2000. -No4. –С. 41-46.
11.Уразгильдеев, Р. З. Стабильно-функциональный остеосинтез аппаратом чрескостной фиксации при вывихах и переломо-вывихах акромиального конца ключицы : автореф. дис...канд. мед. наук / Р. З. Уразгильдеев. -М., 1997. -19 с.
12.Фоминых, А. А. Применение аппаратов наружной фиксации в современной хирургии кисти / А. А. Фоминых, А. Н. Горячев // Гений ортопедии. –2000. -No4. –С. 60-65.
13.Применение аппарата Илизарова при переломах коротких трубчатых костей : пособие для врачей / МЗ РФ РНЦ "ВТО"; сост. : С. И. Швед, Ю. М. Сысенко , С. И. Новичков. -Курган, 1997. -26 с.
14.Клинические возможности метода управляемого остеосинтеза в хирургии кисти и стопы / В. И. Шевцов [и др.] // Гений ортопедии. –1998. -No4. -С.108-117.
15.Liew, K. H. Metacarpal and proximal phalangeal fractures –fixation with multiple intramedullary Kirschner wires / K. H. Liew, B. K. Chan, C. O. Low // Hand Surg. –2000. –Vol. 5, No 2. -P. 125-130.
16.Lundeen, J. M. Clinical results of intraarticular fractures of the base of the fifth metacarpal treated byclosed reduction and cast immobilization / J. M. Lundeen, A. Y. Shin // J. Hand Surg. –2000. –Vol. 25-B, No 3. –P. 258-261.
17.The use of minimally invasive fixation in fractures of the hand –the minifixator concept / D. Pennig [et al.] // Injury. –2000. –Vol. 31, Suppl. 1. -P. 102-112.
18.Proximal fractures of the fifth metacarpal / M. Papaloizos [et al.] // J. Hand Surg. –2000. –Vol. 25-B, No 3. -P. 253-257.
19.Oberg, U. Validity and reability of a assessment oflower–extremity dysfunction / U. Oberg, B. Oberg, T. Oberg // Physical Therapy. -1994. -Vol. 74, No 9. -P. 861-870.
20.Bipolar implant shoulder arthroplasty / A. B. Swanson [et al.] // Clin. Orthop. -1989. –No 249. -P. 227-247.
21.Hawkins,R. J. –American Academy of Orthopaedic Surgeon, Rosemont I.L., 1993. -P. 519-629
А.Б. Слободской, А.П. Барабаш, А.Ю. Попов, В.А. Кирсанов
16 Центральный военный специализированный госпиталь МО РФ, г. Шиханы; Научно исследовательский институт травматологии и ортопедии, г. Саратов
Теги: переломы костей
234567 Описание для анонса:
234567 Начало активности (дата): 03.10.2020 19:33:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова: переломы костей, чрескостный остеосинтез, трехмерная визуализация изображения, моделирование операции
12354567899
Похожие статьи
Клинико-иммунологическое исследование пациентов с последствиями гематогенного остеомиелита в процессе коррекции деформации длинных трубчатых костей методом чрескостного остеосинтезаРентген на дому 8 495 22 555 6 8
Совершенствование лечебно-диагностических аспектов повреждений вертлужной впадины
Исходы лечения больных с открытыми переломами длинных костей
Сопоставительный анализ активационных характеристик мышц нижних конечностей до и после их удлинения методом дистракционного остеосинтеза у больных ахондроплазией с данными компьютерной томографии
