Трехмерное моделирование репозиции при переломах длинных костей
Способ трехмерной визуализации зоны перелома и моментов репозиции при операции остеосинтеза. Усовершенствование метода чрескостного остеосинтеза с помощью вышеуказанного способа при переломах длинных костей и его сравнение с классическим вариантом.
| Рубрика | Медицина |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.08.2018 |
| Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Трехмерное моделирование репозиции при переломах длинных костей
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
перелом остеосинтез визуализация трехмерный
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Со времен зарождения травматологии и ортопедии как научной дисциплины лечение переломов костей конечностей остается актуальной проблемой. Вопросы лечения острой травмы костей конечностей постоянно присутствуют в программах крупных международных научных форумов и конференций последнего времени.
За последние годы проблема приобрела особое значение, так как наблюдается рост числа осложнений и неудовлетворительных результатов лечения переломов костей конечностей (Корнилов Н.В. и соавт., 1996, 1999). Они составляют 7,3 - 50% среди больных ортопедических стационаров (Илизаров Г.А. и соавт., 1990; Юмашев Г.С., 1994; Камелин В.И. и соавт., 1995; Фадеев Д.И. и соавт., 1997; Court - Brown C.M., 1999).
Причиной такой тенденции зачастую является несоблюдение общеизвестных принципов диагностики, а также лечения переломов костей, таких как правильная репозиция отломков, надежная фиксация, соблюдение сроков иммобилизации отломков, максимальное сохранение функции конечности, а также нарушение правил применения различных методов остеосинтеза и несовершенство некоторых металлоконструкций (Губочкин Н.Г. и соавт., 1997; Ковтун В.В. и соавт., 1998; Котельников Г.П., 2000; Федосеев М.М., 2000; Яковец В.В., 2003).
В этих условиях, на фоне сложной социально - экономической и экологической ситуации, многие традиционные общепринятые методы лечения часто оказываются малоэффективными (Юмашев Г.С., 1994; Швед С.И. и соавт., 1988, 1998, 1999; Шигарев В.М. и соавт., 1998; Court - Brown C., 1999). Возникает необходимость в их усовершенствовании и разработке новых патогенетически обоснованных методов и средств диагностики и лечения.
Врачу необходимы знания не только нормальной анатомии тела человека, но и свободное понимание пространственных взаимоотношений костных и мягкотканных элементов при травматических повреждениях. Именно в развитии этой способности существенно помогают методы визуализации медицинских изображений.
Прогресс в лечении больных с переломами костей конечностей может быть связан с разработками новых методических аспектов применения компьютерного трехмерного моделирования визуализации зоны перелома и операции чрескостного остеосинтеза на фоне комплексного лечения переломов. Создано и используется на практике немало компьютерных программ, позволяющих моделировать исправление деформаций конечностей, определять оптимальный уровень остеотомии, моделировать как оперативное вмешательство, так и послеоперационное ведение больного (Егоров М.Ф. и соавт., 1998; Швец Р.Л. и соавт., 2000; Тетерин О.Г. и соавт., 2001). Однако эти вопросы разработаны недостаточно и применимы в основном для плановой коррекции диспластических деформаций позвоночного столба и конечностей.
Таким образом, актуальной задачей остается разработка новых методов визуализации зоны перелома и моделирования операции остеосинтеза, обладающих трехмерным изображением, достаточно простых в освоении, эксплуатации и экономически рентабельных. Внедрение современных компьютерных технологий позволяет вывести на новый уровень и значительно оптимизировать результаты лечения больных травматологического профиля.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
Оптимизация исходов лечения больных с переломами длинных костей конечностей с помощью способа трехмерного моделирования репозиции, позволяющего усовершенствовать метод внеочагового чрескостного остеосинтеза.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Разработать и обосновать способ трехмерной визуализации зоны перелома и моментов репозиции при операции остеосинтеза.
2. Усовершенствовать метод чрескостного остеосинтеза с помощью вышеуказанного способа при переломах длинных костей.
3. Оценить эффективность применения классического чрескостного остеосинтеза и усовершенствованного способа при лечении больных с переломами длинных костей.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА
Впервые разработан способ трехмерной визуализации зоны перелома длинных костей конечностей без использования компьютерного томографа и разработан алгоритм предоперационного моделирования этапов предстоящей репозиции в трехмерном пространстве применительно к острой травме.
Впервые разработаны алгоритмы применения внеочагового чрескостного остеосинтеза с трёхмерной визуализацией изображения применительно к конкретным сегментам конечностей и видам смещения отломков.
Определены диагностические критерии степени уровня остеоинтеграции переломов длинных костей конечностей с применением цифровой обработки видеоинформации.
Научно обоснованы и доказаны возможность и эффективность применения цифровой обработки видеоинформации и трехмерного моделирования операции чрескостного остеосинтеза при переломах длинных костей конечностей (заявка на изобретение № 2004123489 от 03.08.04).
Обоснована и внедрена новая методика чрескостного остеосинтеза с цифровой обработкой видеоинформации и трехмерным моделированием репозиции при переломах плечевой кости (заявка на изобретение № 2004123483 от 03.08.04), костей предплечья (заявка на изобретение № 2204123471 от 03.08.04).
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ
Предложен способ трёхмерной визуализации зоны перелома длинных костей конечностей, позволяющий моделировать этапы операции остеосинтеза аппаратами внешней фиксации за счёт чёткого пространственного представления состояния костных фрагментов в зоне перелома.
Предложена рациональная последовательность этапов выполнения операции чрескостного остеосинтеза при переломах длинных костей конечностей, основанная на оценке топографо-анатомических взаимоотношений отломков при конкретных видах переломов.
Предложены диагностические критерии оценки уровня консолидации переломов путём цифрового анализа видеоинформации, снятой с рентгенограмм и проанализированной в динамике.
РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
Изобретения:
· «Программно реализуемый цифровой способ трехмерного моделирования операции внеочагового остеосинтеза при переломах длинных трубчатых костей». Заявка на изобретение № 2004123489 от 03.08.04.
· «Новая методика чрескостного остеосинтеза с цифровой обработкой видеоинформации и трехмерным моделированием репозиции при переломах плечевой кости». Заявка на изобретение № 2004123483 от 03.08.04.
· «Новая методика чрескостного остеосинтеза с цифровой обработкой видеоинформации и трехмерным моделированием репозиции при переломах костей предплечья». Заявка на изобретение № 2204123471 от 03.08.04.
По материалам диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 3 монографии, 4 статьи в рецензируемых журналах.
Результаты диссертационного исследования внедрены в практику работы травматологического отделения 16-го Центрального военного специализированного госпиталя МО РФ; в учебный процесс кафедры травматологии, ортопедии и ВПХ ГОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»; ФГУ «Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
1. Цифровая обработка видеоинформации и трёхмерное моделирование операции внеочагового компрессионно-дистракционного остеосинтеза при переломах длинных костей конечностей позволяют объективизировать критерии предоперационного планирования.
2. Трехмерные модели идентичны параметрам антропо- и рентгенометрических данных применительно к каждому больному и позволяют моделировать реальные этапы операции.
3. Разработанный новый способ трехмерного моделирования операции внеочагового компрессионно-дистракционного остеосинтеза позволяет сократить сроки стационарного и общего лечения, улучшить анатомические и функциональные результаты, сократить число осложнений, случаев инвалидности и увольняемости из вооруженных сил.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
О результатах работы доложено на Всеармейской Международной конференции «Интенсивная терапия и профилактика хирургических инфекций», Москва, 23-24 сентября, 2004 г.; на Международном конгрессе «Современные технологии в травматологии, ортопедии: ошибки и осложнения - профилактика и лечение», Москва, 5-7 октября, 2004 г.; на научной Всероссийской конференции с международным участием «Новые технологи в ортопедии и травматологии», ЦИТО, Москва, апрель 2005 г.; 37-м Всемирном конгрессе военной медицины, СПб., июль, 2005 г.; на первой Российско-Израильской ортопедической конференции “Advances in Reconstructive Orthopaedics and Traumatology”, Rambam Health Care Campus, Haifa, Israel, декабрь, 2005г.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ
Диссертационная работа изложена на 216 страницах машинописи, состоит из введения, обзора литературы, 3 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы, включающего 190 отечественных и 21 зарубежный источник (на 27 страницах машинописи). Иллюстрирована 25 таблицами, 114 рисунками и 81 выпиской из историй болезней.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Характеристика клинического материала и методы исследования
Под нашим наблюдением с 1999 по 2004 гг. лечился 251 больной с переломами длинных костей конечностей. Мужчины составили 82,8% от обследованного контингента. Преобладали пациенты работоспособного возраста: в возрасте от 17 до 50 лет было 77,6% от всех лечившихся. Преобладали пациенты с переломами костей голени (56,5%) и костей предплечья (28,3%). Превалировали закрытые повреждения (90,4%). Открытых, в том числе и огнестрельных переломов, диагностировано 9,5% и 2,4% соответственно. Переломы костей конечностей, как один из компонентов политравмы, отмечены в 8,7% случаев, тогда как изолированная травма имела место у 51,4% пострадавших.
Переломы с поперечной линией излома преобладали в сегментах верхних конечностей. Среди переломов костей голени превалировали косые и спиральные (60,5% от группы), в бедренной кости - оскольчатые переломы (47% от группы).
Политравма имела место всего в 30 случаях (11,9% от общего количества больных). Множественные переломы костей конечностей встречались в 36,6% от всех случаев политравмы, несколько чаще - в 43,3% - имели место сочетанные повреждения в виде переломов костей и черепно-мозговой травмы. Гораздо реже переломы костей сочетались с травмой органов грудной клетки и брюшной полости - соответственно 10,0% и 3,3%.
Всех пациентов (251 человек) в зависимости от лечебной тактики разделили на 4 группы (рис. 1).
Методом чрескостного остеосинтеза лечили 159 больных (63,2%), которые составили I группу (чрескостный остеосинтез с предварительной цифровой обработкой рентгенограмм и трехмерным моделированием репозиции (ВЧКДО+ТМР) - 81 случай, 32,2%) и II группу (чрескостный остеосинтез в классическом варианте (ВЧКДО) - 78 случаев (31,1%).
В III группу отнесены 29 больных (11,6%), которым выполнялись погружной остеосинтез (интрамедуллярный, накостный остеосинтез и некоторые другие), фиксация оперированной конечности гипсовыми или иными повязками на различные сроки.
В IV группе, состоящей из 63 больных (25,1%), переломы лечили консервативно с помощью закрытой репозиции или скелетного вытяжения с последующей гипсовой иммобилизацией конечности.
Клинические методы исследования больных
Сроки формирования рентгеновской костной мозоли
Формирование рентгеновской костной мозоли оценивали на основании данных рентгенограмм в 2 проекциях, выполненных на момент получения травмы (поступления в ЛПУ), после оперативной или неоперативной репозиции и иммобилизации сегмента конечности, перед демонтажом аппарата Илизарова или снятием гипсовой повязки и после этого. Контрольные рентгенограммы осуществляли в разные сроки в зависимости от исследуемого сегмента конечности для выявления осложнений (деформации, ложных суставов, рефрактур, остеопороза, воспаления и т.п.). Дополнительные снимки производили в период иммобилизации для контроля за смещением отломков и коррекции репозиции. В части случаев (6,3%) для визуализации места перелома использовали линейную томографию.
Таблица 1 Сроки формирования остеоидного регенерата (сут.)
ГруппыСегменты конечностей |
I |
II |
III |
IV |
Средняя продолжит-ть (сут.) |
|
|
Плечевая кость |
61,2±15,3 |
83,3±16,2 |
84±10,4 |
70,7±21,1 |
74,8±15,75 |
|
|
Кости предплечья |
43,5±12,1 |
79,6±11,5 |
48±9,9 |
62,1±16,7 |
58,3±12,5 |
|
|
Бедренная кость |
94,2±21,4 |
124,6±36,7 |
- |
78,0±22,8 |
98,9±26,9 |
|
|
Кости голени |
74,9±24,2 |
87,9±28,7 |
76, 5±14,7 |
68,9±25,6 |
77,05±23,3 |
|
|
Средняя продолжительность |
68,45±18,2 |
93,85±23,2 |
69,5±11,6 |
69,9±21,5 |
77,2±19,6 |
Демонтаж аппарата или снятие гипсовой повязки по времени выполняли по срокам рентгенологической консолидации.
Наибольшая средняя продолжительность формирования костной мозоли отмечается во II группе, где применялся ВЧКДО (93,85±23,2 сут.). Из первых двух опытных групп наименьшее время на консолидацию требовалось в I группе, где средняя продолжительность лечения составила 68,45±18,2 сут. Сопоставимые с I группой сроки консолидации в III и IV группах объясняются особенностью переломов: в этой группах отсутствовало значительное смещение отломков, оскольчатые повреждения, преобладали изолированные переломы (табл. 1).
Во всех группах наибольший период формирования костной мозоли наблюдается в бедренной кости (до 124,6±36,7 сут.) и наименьший - у костей предплечья (до 43,5±12,1 сут.). Эта разница зависит от анатомо-морфологических различий указанных структур, от различной функциональной нагрузки, возможности надежно обездвижить травмированный сегмент и т.п.
Осложнения при лечении больных с переломами костей конечностей
Осложнения при лечении переломов костей нами условно разделены на 4 группы. Осложнения диагностированы у 28 из 251 больного (11,1%). Воспалительные осложнения имели место у 4 больных (1,6% от всех больных), из них при применении чрескостного остеосинтеза без предварительного проведения компьютерного моделирования операции - только у 1 пациента (0,4%), а при использовании различных методов погружного остеосинтеза - у 3 больных (1,2%).
Нарушения процессов консолидации переломов, практически все связанные с замедленным сращением, диагностированы у 18 пациентов (7,1%). Наиболее часто замедленное сращение отмечали у больных II группы (8 больных - 3,2%), которым выполняли чрескостный остеосинтез без компьютерного моделирования. В I группе, при использовании трехмерного моделирования, нарушение консолидации имело место только у 5 больных (1,9%), т.е. в 1,6 раз реже, чем во II группе. При применении погружного остеосинтеза замедленная консолидация отмечена у 2 пострадавших (0,8%). При консервативном лечении нарушение консолидации диагностировано у 3 пациентов (1,2%).
Вторичное смещение отломков встречалось у 5 пациентов (2%) только IV группы (закрытая репозиция, гипсовая иммобилизация, консервативное лечение). При применении чрескостного остеосинтеза, а также и различных методик погружного остеосинтеза, вторичного смещения отломков не наблюдали вовсе. Осложнение общего характера наблюдали у 1 пациента (0,4%) из IV группы, у которого наблюдалась застойная пневмония, осложнившая течение перелома бедренной кости.
Продолжительность лечения больных с переломами костей конечностей
Продолжительность лечения больных с переломами костей конечностей в зависимости от метода лечения представлена в таблице 2. Сроки стационарного лечения существенно различались как в основных исследуемых группах (I и II), так и в группах сравнения (III и IV). Так, продолжительность стационарного лечения больных в I группе (28,4±8,6 сут.), где применялся метод ТМР, была в 1,57 раза меньше, нежели во II группе, где чрескостный остеосинтез выполнялся в стандартном варианте (44,6±13,9 сут.). Сроки общего лечения наиболее короткими из первых двух групп были в I группе (81,0±17,3 сут.), что в 1,2 раза меньше, чем во II группе (99,6±25,2 сут.). Сроки общего лечения в III и IV группах достоверно не отличались от таковых в I группе.
Таблица 2 Средняя продолжительность лечения больных с переломами костей конечностей (сут.) в зависимости от вида лечебного пособия
Группы больных по видам леченияСроки (сут.) |
I |
II |
III |
IV |
Средняя продолжительность лечения (сут.) |
|
|
Стационарного лечения |
28,4±8,6 |
44,6±13,9 |
24,8±8,2 |
14,9±4,8 |
28,1±8,8 |
|
|
Иммобилизации |
69,7±16,7 |
94,5±21,6 |
70,3±15,1 |
71,2±19,4 |
76,4±18,2 |
|
|
Общего лечения |
81,0±17,3 |
99,6±25,2 |
88,2±22,7 |
93,1±26,8 |
90,4±23,0 |
Более объективным критерием при анализе продолжительности лечения мы считаем сроки фиксации в аппарате. Они определяются клиническими данными, рентгенологической картиной перелома в динамике, данными функциональной пробы. В I группе этот показатель составил 69,7±16,7 сут., что в 1,35 раз меньше, нежели во II группе (94,5±21,6 сут.). В III и IV группах, где иммобилизация осуществлялась гипсовыми повязками, сроки ее были обусловлены общепринятыми критериями иммобилизации переломов, и сопоставлять их с другими группами, на наш взгляд, не совсем корректно.
Исходы при лечении больных с переломами костей конечностей
Всего с улучшением выписаны 235 пациентов, что составило 93,6% от всех лечившихся. Лучшие результаты получены у больных I группы (96,3%), в которой проводилось трехмерное моделирование операции чрескостного остеосинтеза. Во II группе, где чрескостный остеосинтез проводился без предварительного ТМР, улучшение наступило у 88,4% больных. При лечении переломов методом погружного остеосинтеза улучшение наступило у 93,1% больных, при закрытой репозиции и консервативном лечении - у 96,8%.
Уволены из рядов ВС после переломов костей конечностей 13 военнослужащих, что составило 5,1% от всех лечившихся с переломами. Из них 3 человека в I группе (1,2%), 6 человек - вo II группе (2,4%), по 2 человека - в III и IV группах (по 0,8%). При применении трехмерного моделирования операции вo II группе количество уволенных снизилось в 2 раза сравнительно с I группой.
Первичную инвалидность получили 3 пациента, что составило 1,2% от всех лечившихся больных с переломами костей конечностей. Все три пациента были из II группы. При лечении применялся классический вариант ВЧКДО в связи с тяжелыми травматическими повреждениями при политравме, осложненными нарушениями консолидации.
Цифровые методы исследования
Трехмерное моделирование репозиции
В основной группе (ВЧКДО + ТМР) для анализа рентгенограмм использовался компьютер (на уровне Pentium IV 2500+ с 512 МВ ОЗУ), оборудованный средствами ввода и визуализации изображения (с программным обеспечением), а также программное обеспечение по 3D-графике. Цифровой анализ изображения проводился с помощью программ Adobe Photoshop 7.0, CS2, Microsoft Photo Editor. Пространственное моделирование проводилось в программе трехмерной графики 3D MAX Studio 3.0, 5.1, 6.0, 7.0. Протоколирование изображений этапов виртуальной операции и текстовых заключений выполнялось в программе Microsoft Office 2000, 2003.
Нами был разработан алгоритм действий при трехмерном моделировании, который проводился по следующим этапам:
1. Выполнение стандартного рентгенологического исследования пациента на момент поступления в лечебное учреждения после травмы. Снятие антропометрических данных травмированной конечности больного. Сравнение полученных данных рентгенометрии и антропометрии.
2. Ввод изображения рентгенограмм в компьютер (оцифровка). Сканировались рентгенограммы области перелома в двух проекциях.
3. Математическая обработка полученных сканограмм (удаление артефактов, улучшение контрастного изображения).
4. Калибровка оптической плотности. Измерение оптических параметров проводилось в условных единицах от 0 (min R плотности, соответствует воздуху) до 255 (max R плотности, соответствует кортикальному слою кости). Проведение операции оптической калибровки сканограмм позволяет скорректировать их возможные различия, обусловленные разными условиями получения снимка.
5. Трехмерные построения. Готовые шаблоны трехмерных костей скелета брались с электронного CD-носителя, содержащего библиотеку трехмерного скелета и аппарата Илизарова. Основой построения являлось двухмерное изображение рентгенограмм в 2 проекциях, помещенное в рабочее окно трехмерного редактора. Моделировались различные виды плоскостей переломов. Идентичность костных структур на сканограмме и трехмерных моделей достигалась тремя способами, заключающихся в контурном сопоставлении лоскутных полигональных трехмерных моделей с границами рентгеновского изображения костей (заявка на изобретение № 2004123489 от 03.08.04.). После построения костных структур осуществлялось их масштабирование до нужных размеров, определенных ранее антропометрически и рентгенологически индивидуально для каждого больного. 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. Предварительное виртуальное моделирование этапов репозиции. При отсроченных операциях дополнительно к костям моделировались элементы аппарата Илизарова с учетом оптимальных зон проведения чрескостных элементов (по МУОЧО) и компоновок аппарата. Изначально каждое трехмерное построение (вся кость, фрагмент или осколок) имеет свой трехмерный геометрический адрес, отображаемый в строке состояния при выборе данной модели. С помощью инструментов линейного, углового и ротационного перемещений дислоцировались отломки, крупные фрагменты и осколки, перспективные для репозиции. Очередность действий диктовалась соображениями наименьшей травматизации тканей при манипуляции с отломками, т.е. обеспечением наиболее благонадежного сопоставления отломков при наименьших количествах и амплитуде их перемещений.
Моменты виртуальной репозиции выполнялись в следующем порядке: 1 - дистракция фрагментов, 2 - устранение углового смещения, 3 - устранение ротационного смещения, 4 - устранение смещения по ширине, 5 - компрессия. Также при необходимости фрагменты перемещались вверх и вниз по оси как изолированно, так и единым блоком. Изменение координат каждого из костных трехмерных фрагментов фиксировалось в виде цифровых данных (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 MS Office 2000, 2003 создавался шаблон протокола, где наряду с общими данными помещались сканограммы области перелома в двух проекциях, выполненные на момент травмы, их описание, заключение. После представлялся план виртуального моделирования в виде ряда иллюстраций, отображающих ход виртуальной операции по репозиции отломков. Каждое изображение получало название соответствующего момента репозиции и сопровождалось необходимыми краткими пояснениями. Лечащий врач-травматолог имел возможность ознакомиться с данным протоколом в электронном варианте или распечатанным на бумаге уже через 60 мин. после поступления больного (при условии наличия в памяти компьютера готовых шаблонов-заготовок костных трехмерных структур).
8. Вторичное виртуальное моделирование этапов репозиции производилось на основании интраоперационных рентгенограмм с учетом изменившихся пространственных соотношений отломков и положения чрескостных элементов. На основании данного протокола формировались план реальной операции и оптимальная компоновка аппарата. После составления плана устранения смещения отломков его реализовали в операционной, строго придерживаясь цифровых показателей перемещений, указанных в конечном протоколе.
Подобным образом выполнены цифровая обработка и компьютерное моделирование операции у 81 пациента, что составило 37,2% от всех лечившихся с переломами длинных трубчатых костей конечностей (n=251) и 60% от всех лечившихся методом чрескостного остеосинтеза (n=159). Среди больных этой группы с переломами плечевой кости было 9 человек, что составило 4,2% от всех лечившихся, с переломами костей предплечья соответственно - 23 (10,7%), переломами бедренной кости - 11 (5,1%), костей голени - 37 (17,2%).
В 7 случаях (8,64% от I группы) во время операции нам не удалось достигнуть удовлетворительной репозиции отломков костей, несмотря на проведенную цифровую обработку видеоинформации и трехмерное моделирование репозиции. У этих больных проведено повторное ТМР на основании послеоперационных рентгенограмм с учетом фиксации аппаратом Илизарова.
Цифровые методы исследования оптической плотности костной ткани
Прогнозирование исходов срастания переломов длинных костей конечностей методом динамического определения разницы оптической плотности (РОП) впервые применено в травматологическом отделении 16-го Центрального военного специализированного госпиталя МО РФ.
Мы провели исследование оптической плотности рентгенограмм у 102 пациентов с переломами костей конечностей, которые были разделены на 2 группы. Больным I группы (n=53) выполняли чрескостный остеосинтез и цифровую обработку видеоинформации с последующим трехмерным моделированием репозиции (ВЧКДО + ТМР). Больных II группы (n=49) лечили с помощью чрескостного остеосинтеза без цифровой обработки видеоинформации и трехмерного моделирования остеосинтеза (ВЧКДО). Исследовали оптическую плотность места перелома (ОПМП), оптическую плотность кортикального слоя (ОПКС) и разницу между ОПМП и ОПКС в динамике (РОП). Снятие параметров с рентгенограмм проводили трижды: на 1-е и 30-е сутки после травмы и на момент демонтажа аппарата Г.А. Илизарова. Гистографические измерения оконтуренных зон интереса производились в программе Adobe Photoshop. В рабочем окне «Гистограмма» автоматически указывались следующие показатели: среднее значение оптической плотности, отклонение (), медиана, количество пикселей оконтуренной зоны.
На момент травмы (1-е сутки) РОП места перелома и кортикального слоя составляла 4,30,85 и 4,210,82 соответственно в I и II группах. Однако уже через 30 суток РОП в исследуемых группах достоверно различалась. Так, при применении цифровой обработки видеоинформации и трехмерного моделирования репозиции в I группе она составляла 1,510,32; тогда как во II группе - 2,350,41. Таким образом, через 30 суток РОП в I группе была меньше, чем во II группе, в 1,56 раза.
К моменту демонтажа аппарата, причем в I группе он выполнялся к 69,7±16,7 сут. (в среднем по всем сегментам), а во II группе - к 94,5±21,6 сут., РОП составила в I группе 1,050,19, тогда как вo II группе - 1,700,36. Таким образом, к сроку консолидации перелома, прогнозируемого по клиническим, рентгенологическим и функциональным критериям, ОПМП в I группе достоверно не отличалась от ОПКС, тогда как вo II группе этот показатель был выше, чем в I группе, в 1,62 раза.
Исходя из приведенных выше оптических свойств костной ткани, в частности, ОПМП, ОПКС и РОП, мы предлагаем классификацию степени консолидации переломов костей конечностей (табл. 3).
Таблица 3 Классификация степени консолидации переломов костей конечностей
|
Степень консолидации |
РОП |
|
|
1. Завершенная консолидация |
1,0 - 1,20 |
|
|
2. Достаточная консолидация |
1,21 - 1,80 |
|
|
3. Недостаточная консолидация |
1,81 - 2,00 |
|
|
4. Отсутствие консолидации |
Более 2,00 |
- Физические методы оценки нарушений остеорепарации
Восстановление функции в смежных суставах
в зависимости от метода лечения
При оценке дефицита объема движений (ДОД) в суставах за норму были взяты показатели объема движений в суставах, приведенные в Постановлении Правительства РФ № 123 от 2003 г. «Положение о военно-врачебной экспертизе в ВС РФ». При переломах бедренной кости оценивалось восстановление дефицита объема движений (в градусах) в тазобедренном и коленном суставах; переломах костей голени - в коленном и голеностопном суставах; переломах плечевой кости - в плечевом и локтевом суставах; переломах костей предплечья - в локтевом и лучезапястном суставах.
Сравнения проводили между первыми двумя группами, где был применен ВЧКДО аппаратом Илизарова, виды переломов были достоверно сравнимы по клинико-анатомическим параметрам. Сопоставление с III и IV группами, где применялись погружной остеосинтез, гипсовая иммобилизация и консервативное лечение, нами признано некорректным ввиду существенного отличия типов повреждения, видов иммобилизации, способов и сроков лечения от первых двух групп.
На 15-е сутки после операции ДОД в плечевом суставе в I группе (ВЧКДО+ТМР) был на 10,5% меньше, нежели во II (ВЧКДО); на 30-е сут. - на 7,5%; на 60-е сут. разница составила 12,4%, а к 90-м сут. во II группе сохранялся дефицит движений 8,4%, тогда как в I группе он отсутствовал.
На 15-е сут. после операции ДОД в локтевом суставе в I группе был на 10% меньше, нежели во II группе; на 30-е сут. - на 6%; на 60-е сут. разница составила 5,7%, а к 90-м сут. во II группе сохранялся дефицит движений - 5%; к 120-м сут. - 4%, тогда как в I группе в эти же сроки он отсутствовал.
На 15-е сут. после операции ДОД в лучезапястном суставе в I группе был на 11,5% меньше, нежели во II группе; на 30-е сут. - на 17,3%; на 60-е сут. во II группе сохранялся дефицит движений - 14,3%; к 90-м сут. - 7,9%, тогда как в I группе в эти же сроки он отсутствовал.
На 15-е сут. после операции ДОД в тазобедренном суставе в I группе был меньше на 8,3%, нежели во II группе; на 30-е сут. - на 7,4%. К 60-м сут. в I группе дефицит объема движений был меньше, нежели во II группе, на 8,7%, а к 90-м сут. - на 2,8%.
На 15-е сут. после операции ДОД в коленном суставе в I группе был на 3,9% меньше, нежели во II группе; на 30-е сут. - на 11,1%; на 60-е сут. этот показатель составил 18,9%, а к 90-м сут. - 38,7%.
На 15-е сут. после операции ДОД в голеностопном суставе в I группе был меньше на 10,4%, нежели во II группе; на 30-е сут. - на 9,3%; к 60-м сут. - 9,8%, а к 90-м сут. он составил уже 4,2%.
Изменение динамического показателя отека (ДПО) в раннем послеоперационном периоде
Для оценки степени уменьшения отека рассчитывали интегральную количественную характеристику отека конечности с вычислением динамического показателя отека (Уратков Е.Ф., 1983) по формуле:
,
где Со - исходная длина окружности; Сх - длина окружности в момент х.
Величину отека мягких тканей поврежденного сегмента конечности замеряли в трех точках, условно обозначенных A, B, C, миллиметровой лентой. Точка В находилась в проекции перелома. Точки А и С проксимально и дистально от области перелома на 5 см. Симметричные замеры проводили и на здоровой конечности. Разницу в объеме сегмента конечности оценивали как «+ ткань».
ДПО тканей замеряли у 59 больных на 1-e, 3-e, 5-e, 7-e и 9-e сутки после операции, в том числе у 30 больных I группы (ВЧКДО+ТМР) и у 29 пациентов II группы (классический вариант ВЧКДО).
В 1-е сутки после операции на всех сегментах конечностей величина отека мягких тканей была практически одинаковой, независимо от метода лечебного пособия. К 3-м суткам отмечалось нарастание отека в обеих группах. Однако во II группе (ВЧКДО) отек увеличился на 22% от уровня 1-х суток, а в I группе (ВЧКДО+ТМР) отек увеличился только на 15% (разница 7%). К 5-м суткам начиналось спадание отека, однако с разной скоростью в разных группах. Так, во II группе величина отека была больше, нежели в I группе, на 28%; к 7-м суткам разница между этими же группами составила уже 39%, а к 9-м сут. отек в I группе был меньше, нежели во II, в 2,3 раза.
Восстановление посттравматической атрофии мягких тканей травмированного сегмента в позднем послеоперационном периоде
Измерение посттравматической атрофии мягких тканей проводили аналогично измерению ДПО у 59 больных в I и II группах на 30-e, 60-e и 90-e сутки после операции, в том числе у 30 I группы (ВЧКДО+ТМР) и у 29 пациентов II группы (классический вариант ВЧКДО).
К 30-м суткам в обеих группах отмечалась атрофия мягких тканей в пределах 11-17% от нормы (здоровая конечность); к 60-м суткам после операции атрофия несколько увеличивалась - до 13,3-19,2% от нормы, а к 90-м суткам этот показатель снижался до 4,9-8,7%. Однако, если анализировать динамику изменения атрофии мягких тканей в I и II группах, выявляются некоторые различия. Так, на 30-e сутки объем мягких тканей в I группе был меньше, нежели во II группе, в 1,6 раза; к 60-м суткам этот показатель составил 1,5, а к 90-м суткам отношение выраженности атрофии между I и II группами возросла до 1,8.
- Методы статистической обработки полученных результатов исследований
Статистический анализ представленных зависимостей (Критерии Фишера, Стьюдента, Неймана-Пирсона) показал, что в подавляющем большинстве случаев - 98,9% - существенно больший эффект достигается при использовании метода ВЧКДО + ТМР. Вероятность того, что метод ВЧКДО + ТМР даст худшие, по сравнению с методом ВЧКДО, результаты, составляет 0,25%. Оба метода дают сравнительно одинаковые результаты с вероятностью 9,5%. Разработанный подход может быть использован для всесторонней статистической обработки результатов исследований влияния различного рода воздействий на биообъекты.
КЛИНИКО-АНАТОМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ПЕРЕЛОМАХ ДЛИННЫХ КОСТЕЙ КОНЕЧНОСТЕЙ
Подробно рассмотрены клинико - анатомические особенности смещения отломков при переломах бедренной кости, костей голени, плечевой кости и костей предплечья. Примеры сопровождаются богатым иллюстративным материалом в виде рентгенограмм и анатомических зарисовок. Приведены клинические примеры моделирования чрескостного остеосинтеза с этапами виртуальной репозиции при переломах бедренной кости, костей голени, плечевой кости, костей предплечья.
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Сроки формирования остеоидного регенерата по всем сегментам были более короткими в I группе (ВЧКДО+ТМР), чем во II группе (ВЧКДО): для плечевой кости - на 22,1 сут., для костей предплечья - на 36,4 сут., для бедренной кости - на 30,4 сут., для костей голени - на 13-е сут. Это объясняется более качественной репозицией фрагментов при проведении ТМР, что способствует более полноценному остеогенезу, снижает риск нарушения консолидации.
При анализе осложнений в первых двух группах нарушения консолидации отмечены в I группе у 5 пациентов (1,9%), что в 1,6 раза меньше, чем во II группе (8 человек, 3,2%). Осложнений воспалительного и общего характера в I группе отмечено не было, в то время как во II группе один пациент (0,4%) имел воспалительное осложнение.
Сроки стационарного лечения в I группе были в 1,57 раза короче, нежели во II группе, различаясь на 16,2 сут. Аппаратная иммобилизация в I группе была менее продолжительной в среднем по всем сегментам на 24,8 сут. (или в 1,35 раза короче), чем во II группе. Менее значимыми были различия в сроках общего лечения: в I группе они были меньше в 1,2 раза.
При анализе исходов лечения отмечено, что применение метода ТМР перед операцией чрескостного остеосинтеза позволяет увеличить количество положительных исходов на 7,9%, сократить в 2 раза количество увольнений из Вооруженных Сил, исключить выход на инвалидность.
Цифровой анализ процесса остеорепарации методом определения РОП позволяет констатировать более быструю и качественную консолидацию при применении ТМР в сочетании с ВЧКДО. Так, к 30-м сут. иммобилизации (в среднем по всем сегментам) показатели РОП в I группе были меньше, чем во II группе, в 1,56 раза, а к моменту демонтажа аппарата, который производился в I группе в среднем на 24,8 сут. раньше, - в 1,62 раза.
Методы оценки восстановления функции суставов показали, что к 90-м суткам лечения ДОД в I группе меньше аналогичных показателей во II группе для плечевого сустава на 8,4%, для локтевого сустава - на 5%, для лучезапястного сустава - на 7,9%, для тазобедренного сустава - на 2,8%, для коленного сустава - на 38,7%, для голеностопного сустава - на 4,2%.
Динамический показатель отека мягких тканей в раннем послеоперационном периоде нарастал к 3-м сут. в I группе с отставанием в 7%, а к 9-м сут. спадал быстрее в 2,3 раза.
Посттравматическая атрофия мягких тканей, оцениваемая в позднем послеоперационном периоде, в I группе была менее выраженной, нежели во II группе к 30-м сут. в 1,6 раза, к 60-м сут. - в 1, 5 раза, к 90-м сут. - в 1,8 раза, составляя к 90-м сут. в среднем 4,9% от здоровой конечности.
Статистический анализ представленных зависимостей (Критерии Фишера, Стьюдента, Неймана-Пирсона) показал, что в подавляющем большинстве случаев существенно больший эффект достигается при использовании метода ВЧКДО + ТМР.
ВЫВОДЫ
1. Разработан новый метод лечения больных с переломами длинных костей конечностей, основанный на предоперационном планировании репозиции отломков путем трехмерного компьютерного моделирования и определения разницы оптической плотности кортикального слоя кости в интактной зоне и месте перелома, что дает возможность объективизировать на цифровом уровне качество консолидации перелома, своевременно диагностировать и прогнозировать нарушения процессов консолидации.
2. Разработанный метод трехмерного компьютерного моделирования позволяет в предоперационном периоде получить готовый алгоритм действий врача во время операции, объективизируя этапы предстоящей аппаратной репозиции костных фрагментов.
3. Операция чрескостного остеосинтеза аппаратом Илизарова при переломах длинных костей конечностей, усовершенствованная с помощью трехмерного компьютерного моделирования этапов репозиции, позволила улучшить анатомические результаты и функциональные исходы лечения, ускорить сроки формирования костной мозоли в 1,3 раза, сократить сроки стационарного лечения в 1,57 раза, сократить число осложнений в 1,6 раза, увольняемость из вооруженных сил - в 2 раза, практически исключить выход на первичную инвалидность.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Для улучшения анатомических и функциональных результатов, снижения числа осложнений и неудовлетворительных исходов лечения при лечении переломов костей конечностей методом чрескостного остеосинтеза следует применять метод трехмерного компьютерного моделирования репозиции.
2. Для объективизации качества консолидации переломов длинных костей конечностей, определения сроков фиксации перелома при чрескостном остеосинтезе необходимо определять оптическую плотность костной ткани по цифровым критериям (ОПКС, ОПМП, РОП), которые позволяют прогнозировать нарушения консолидации переломов и заранее принимать необходимые меры профилактики.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Компьютерная визуализация чрескостного остеосинтеза / А.Б.Слободской, Г.П.Котельников, Н.В.Островский, А.Ю.Попов. - Самара, 2004. - 200 с.
2. Механизмы смещения отломков при переломах костей конечностей (топографо-анатомические и клинические аспекты): Практическое руководство для врачей / А.Б.Слободской, Г.П.Котельников, Н.В.Островский, А.Ю.Попов. - Самара, 2004. - 158 с.
3. Миниаппараты внешней фиксации при лечении переломов лучевой кости в нижней трети / А.Б.Слободской, А.П.Барабаш, А.Ю.Попов, В.А.Кирсанов // Современные технологии в травматологии и ортопедии: Тез. докл. Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - М., 2005. - С. 326.
4. Некоторые тактические вопросы оказания помощи пострадавшим с сочетанной и множественной скелетной травмой / А.Б.Слободской, Е.Ю.Осинцев, А.П.Барабаш, А.Ю.Попов // Травма. - Том 6. - №4. - 2005. - С.438-443.
5. Трехмерная визуализация чрескостного остеосинтеза при переломах костей / А.Б.Слободской, А.П.Барабаш, А.Ю.Попов, В.А.Кирсанов // Вестник травматологии. - №1. - 2006. - С.56-58.
6. Попов, А.Ю. Профилактика и лечение ранних осложнений внеочагового остеосинтеза / А.Б.Слободской, Е.Ю.Осинцев, А.Ю.Попов // Современные технологии в травматологии, ортопедии: ошибки и осложнения - профилактика, лечение: Тез. докл. Международного конгресса. - М., 2004. - С. 157.
7. Попов, А.Ю. Трехмерное моделирование чрескостного остеосинтеза в комплексном лечении переломов длинных трубчатых костей / А.Б.Слободской, А.Ю.Попов, В.А.Кирсанов // Человек и его здоровье: Материалы Х юбилейного Российского национального конгресса по ортопедии-травматологии-протезированию-реабилитации. - СПб., 2005. - С.99.
8. Способ лечения переломов костей предплечья / А.Б.Слободской, А.П.Барабаш, А.Ю.Попов, В.А.Кирсанов // Современные технологии в травматологии и ортопедии: Тез. докл. Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - М., 2005. - С. 324.
9. Способ лечения переломов плечевой кости / А.Б.Слободской, А.П.Барабаш, А.Ю.Попов, В.А.Кирсанов // Современные технологии в травматологии и ортопедии: Тез. докл. Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - М., 2005. - С. 325.
10. Трехмерное моделирование операции чрескостного остеосинтеза при переломах ключицы, трубчатых костей кисти и стопы / А.Б.Слободской, А.П.Барабаш, А.Ю.Попов, В.А.Кирсанов // Современные технологии в травматологии и ортопедии: Тез. докл. Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - М., 2005.- С. 327.
11. Трехмерное моделирование чрескостного остеосинтеза при лечении переломов коротких трубчатых костей конечностей / А.Б.Слободской, А.П.Барабаш, А.Ю.Попов, В.А.Кирсанов // Гений ортопедии. - № 3. - 2005. - С.39-43.
12. Трехмерное планирование остеосинтеза при лечении переломов бедренной кости и костей голени и его практическое значение / А.Б.Слободской, А.П.Барабаш, А.Ю.Попов, В.А.Кирсанов // Травма. - Том 6. - №2. - 2005. - С.163-171.
13. 3D-визуализация чрескостного остеосинтеза при переломах трубчатых костей конечностей / А.Б.Слободской, А.П.Барабаш, А.Ю.Попов, В.А.Кирсанов // Актуальные вопросы военной травматологии и ортопедии: Тез. докл. Всеармейской научно-практической конференции. - СПб., 2005. - С.249.
14. Трехмерное моделирование чрескостного остеосинтеза при лечении переломов ключицы, пястных и плюсневых костей / А.Б.Слободской, А.П.Барабаш, А.Ю.Попов, В.А.Кирсанов // Актуальные вопросы военной травматологии и ортопедии: Тез. докл. Всеармейской научно-практической конференции. - СПб., 2005. - С.250.
15. Digital planning extrafocal ostheosinthesis at fracture of the bones / A.B.Slobodskoy, E.Yu.Osinthev, A.Yu.Popov, V.A.Kirsanov // Advances in reconstructive orthopaedics and Traumatology: Abstracts Of The first Israel-Russian orthopaedic conference. - Haifa, Israel, 2005. - P. 45.
16. Современные технологии чрескостного остеосинтеза переломов костей конечностей с позиций механизмов смещения отломков / А.Б.Слободской, В.П.Морозов, И.А.Норкин, А.Ю.Попов. - Саратов, 2006. - 191 с.
17. Роль и место компьютерных технологий в предоперационном планировании и повышении качества выполнения операции / Ю.Н.Тарасенко, А.Г.Тарасенко, А.Ю.Попов, В.А.Кирсанов // Новые технологии лечения переломов костей и их последствий: Материалы научно-практической конференции. - Саратов, 2006. - С.42-45.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Сущность понятия "перелом". Особенности консервативного метода лечения заболеваний и повреждений опорно-двигательного аппарата. Физиотерапевтические процедуры при переломах костей верхнего плечевого пояса. Специальные упражнения при переломе лодыжек.
реферат [23,8 K], добавлен 26.09.2009Внутрисуставные переломы на примере переломов лодыжек. Переломы диафиза и шейки бедра. Открытые и закрытые повреждения кисти. Помощь при множественных переломах костей и сочетанных поражениях. Сколиоз и порочная осанка; полиомиелит и спастический паралич.
курс лекций [3,9 M], добавлен 27.02.2012Неудовлетворительные в ряде случаев результаты лечения больных с оскольчатыми, косыми, винтообразными переломами. Дальнейшая работа по усовершенствованию применения перекрещивающихся спиц Ruch. Показания к установке металлоконструкции; виды остеосинтеза.
курсовая работа [6,0 M], добавлен 08.12.2017Варианты компоновки аппарата Илизарова. Основные показания к применению чрескостного остеосинтеза. Схемы проведения спиц на бедре, через основание большого вертела, на голени, через плюсневые кости, через акромиальный отросток лопатки, на плече.
презентация [500,3 K], добавлен 30.05.2014Строение костей кисти человека, исследование переломов пальцев кисти. Особенности лечебной физкультуры при переломах пальцев кисти. Характеристика лечебной гимнастики и физиотерапевтических процедур для реабилитации при переломах верхних конечностей.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 10.06.2010Понятие и цели остеосинтеза как хирургической репозиции костных отломков при помощи различных фиксирующих конструкций, обеспечивающих длительное устранение их подвижности. Показания и противопоказания к его применению, известные методы и приемы.
презентация [110,4 M], добавлен 26.03.2019Остеосинтез как метод оперативного лечения переломов трубчатых костей (несросшихся, неправильно сросшихся и ложных суставов). Способы остеосинтеза. Остеосклероз - уплотнение костей в результате избыточного образования костной ткани. Виды заболевания.
реферат [21,0 K], добавлен 03.06.2010Классификация повреждений костей лица. Виды остеосинтеза, средства, используемые для его проведения. Схема модифицированного компрессионно-дистракционного устройства для лечения переломов нижней челюсти. Применение титановых минипластин; костный шов.
презентация [3,3 M], добавлен 27.04.2015Современные методы, используемые в восстановлении трудоспособности после переломов трубчатых костей нижних конечностей. Лечебная физическая культура после переломов трубчатых костей нижних конечностей при компрессионно-дистракционном остеосинтезе.
дипломная работа [528,0 K], добавлен 22.12.2010Методика и тактика проведения занятий лечебной физкультуры. Физическая реабилитация при повреждениях локтевого сустава, переломах костей предплечья, костей кисти. Восстановление подвижности суставов и нормализация функции мышечного аппарата конечности.
реферат [92,3 K], добавлен 16.11.2009
