Остеосинтез пластинами и шурупами

Шурупы и пластины — это имплантаты для выполнения накостного остеосинтеза, то есть такого вида оперативного лечения, в ходе которого конструкции, фиксирующие отломки, располагаются на поверхности кости.

Материалы, из которых изготовляются шурупы и пластины, должны обладать достаточной прочностью и пластичностью, чтобы удерживать отломки до наступления еращения и моделироваться по контуру кости. Одновременно необходима и их хорошая биологическая совместимость с тканями организма. Поэтому в качестве промышленных материалов для выпуска пластин и шурупов используются нержавеющая сталь, сплав ти- тана-аллюминия-ванадия и, реже, хром-кобальт, виталиум, тантал. Важнейшим свойством, объединяющим накостные конструкции, является их высокая устойчивость к коррозии. Титан и продукты его разрушения ведут себя пассивно и не вызывают ни токсических, ни аллергических реакций.

Шурупы. Они наиболее часто применяются в накостном остеосинтезе. Это резьбовой стержень с заостренным концом и головкой. Шуруп можно использовать с двумя целями:

1)создание компрессии между отломками или между пластиной и костью;

2)обеспечение шинирования — сохранения взаимного расположения отломков, имплантата и кости.

Головка шурупа — его часть, диаметр которой превышает диаметр резьбы. Головка служит опорой для отломка кости или пластины. Форма головки может быть цилиндрической, конической, иметь горизонтальную нижнюю поверхность. Однако с конца пятидесятых годов в клинической практике используются шурупы, имеющие только сферическую головку. Такая геометрия головки позволяет вводить шуруп под углом при сохраняющейся конгруэнтности нижней поверхности его головки и отверстия пластины.

Головка имеет узел соединения с отверткой для передачи вращающего момента при закручивании и выкручивании шурупа. Узлы соединения в виде простой или крестовидной прорези не нашли широкого распространения, так как при несовпадении оси отвертки и шурупа они могут срываться. Самым распространенным узлом соединения является на сегодняшний день шестигранная выемка в головке шурупа.

Важнейшей составной частью шурупа является его резьба. Все шурупы, используемые в ортопедии, имеют цилиндрическую форму, то есть диаметр их резьбовой части одинаков. Резьба костных шурупов асимметричная. Ее тянущая поверхность составляет с длинной осью шурупа угол 95°. Такая опорная резьба противодействует максимальной нагрузке и обеспечивает более прочную фиксацию трансплантата, предотвращая его расшатывание.

Шурупы бывают кортикальные и спонгиозные. Кортикальные шурупы имеют мелкую резьбу по всей длине. Ее диаметр соотносится с диаметром тела как 1:1,5. Спонгиозные шурупы для губчатой кости имеют глубокую резьбу и относительно малый диаметр тела (1:2). Чтобы легко внедряться и продавливать губчатую кость, витки резьбы

ушурупа тонкие.

Взависимости от формы конца шурупа различаются способы имплантации его в кость. Шурупы с тупым концом (это обычно кортикальные шурупы) вводят в предварительно просверленный канал с нарезанной на нем метчиком резьбой.

Спонгиозные шурупы имеют конец конической формы в виде штопора. Конец шурупа спрессовывает трабекулы губчатой кости, формирует канал в виде витков резьбы. За счет уплотнения кости увеличивается прочность фиксации шурупа. Спонгиозные шурупы вводятся в зону метафиза или эпифиза кости без метчика.

В последнее десятилетие все более широкое распространение получают самонареза-

ющие кортикальные шурупы. Термин «самонарезающий» относится к шурупу, который вводится в просверленный канал без нарезания резьбы. Сам шуруп выполняет функцию метчика, за счет особой формы его конца — трехгранного троакара или режущей выемки. Преимуществами самонарезающихся шурупов являются сокращение этапов операции, уменьшение числа необходимых инструментов и экономия времени.

Кроме самонарезающихся кортикальных шурупов диаметром 4,5 мм существуют имплантаты специального назначения — малеолярные шурупы, болты для блокирования гвоздей, винты Шанца.

В настоящее время в клинической практике активно внедряются самосверлящие шурупы, имеющие конец в виде сверла. Они вводятся сразу (без формирования вспомогательного отверстия), как спица Киршнера с резьбовой нарезкой.

Для выполнения остеосинтеза шурупами необходимо иметь:

1) большие кортикальные шурупы диаметром 4,5 мм с головкой диаметром 8 мм с 3,5 мм выемкой под шестигранную отвертку; диаметр тела 3 мм, резьба по всей длине с шагом 1,75 мм; длина имплантатов от 14 до 80 мм с шагом 2 мм;

2)малые кортикальные шурупы диаметром 3,5 мм с головкой диаметром 6 мм с 2,5 мм выемкой под шестигранную отвертку; диаметр тела 2,4 мм; резьба по всей длине с шагом 1,25 мм; длина шурупов от 10 до 40 мм с шагом 2 мм;

3)малые кортикальные шурупы диаметром 2,7 мм с головкой диаметром 5 мм с 2,5

ммвпадиной под шестигранную отвертку; диаметр тела 1,9 мм; резьба по всей длине с шагом 1 мм; длина шурупов от 6 до 40 мм с шагом в 2 мм;

4)миникортикальные шурупы диаметром 2 мм с головкой диаметром 4 мм с 1,5 мм шестигранной или крестообразной впадиной; диаметр тела 1,3 мм, резьба по всей длине с шагом 0,8 мм. Длина шурупов от 6 до 38 мм с шагом в 2 мм;

5)миникортикальные шурупы диаметром 1,5 мм, с головкой диаметром 3 мм с

1,5 мм шестигранной или крестообразной выемкой; диаметр тела 1 мм резьба по всей длине с шагом 0,6 мм; длина имплантатов от 6 до 20 мм с шагом в 1—2 мм;

6)большие спонгиозные шурупы диаметром 6,5 мм; длина резьбы 16 мм, 32 мм или по всей длине; диаметр тела резьбовой части 3,0 мм, диаметр тела без резьбы 4,5 мм; головка диаметром 8 мм с 3,5-шестигранной выемкой под отвертку; длина имплантатов от 30 до 120 мм с шагом в 5 мм;

7)малые спонгиозные шурупы диаметром 4 мм с головкой диаметром 6 мм, с 2,5

ммшестигранной выемкой под отвертку; диаметр тела резьбовой части 1,9 мм с шагом резьбы 1,75 мм; длина шурупов 10—60 мм, длина резьбы 5—16 мм.

Принципы остеосинтеза шурупами

I. Компрессионный остеосинтез

Общеизвестно, что при наличии диастаза между отломками кости основная нагрузка падает на фиксирующий их имплантат. Смыкание щели перелома за счет приложения межфрагментарной компрессии воссоздает структурную целостность кости. Физиологическая нагрузка передается от отломка к отломку, имплантат подвергается меньшей деформации, прочность остеосинтеза увеличивается. Таким образом, наиболее стабильным способом фиксации является компрессионный остеосинтез.

Для создания межфрагментарной компрессии с помощью шурупа необходимо, чтобы его резьба заклинивалась только в одном отломке. Тогда при закручивании возрастает компрессия между головкой шурупа и подлежащим отломком и противоположным отломком, притягиваемым резьбой шурупа. Такие шурупы называются стягивающими.

Всякий спонгиозный шуруп является стягивающим, так как диаметр его резьбы

превышает диаметр тела безрезьбовой части. Необходимо только, чтобы все витки резь
бы шурупа располагались в противоположном отломке и не пересекали линию перелома
Любой остеосинтез перелома кости в метафизарной или эпифизарной зоне с помощью
больших и малых спонгиозных шурупов является компрессионным. С целью предупреж-
дения продавливания резьбы и увеличения площади опоры головки шурупа под нес
рекомендуется подкладывать зубчатую шайбу (рис. 9.60).
Для того чтобы кортикальный шуруп выполнял функцию стягивающего, необходи-
мо, чтобы витки его резьбы свободно скользили в ближайшем отломке (или кортика-
ле) и заклинивались в противолежащем. Диаметр отверстия в первом кортикальном слое
должен быть равен диаметру резьбы шурупа (скользящее отверстие). Во втором отвер-
стии (резьбовом) метчиком предварительно нарезается резьба. Тогда при затягивании	f
шурупа возникает межфрагментарная компрессия (см. рис. 9.60).	I
Следующим этапом эволюции стягивающих шурупов явилось создание стержневого
шурупа. Он имеет резьбу диаметром 4,5 мм на половине своей длины.
Преимуществом такого шурупа является повышенная прочность и жесткость, а так-
же увеличение силы создаваемой компрессии на 40—60% за счет того, что гладкая часть
его тела свободно проходит в скользящее отверстие, не заклиниваясь в нем витками
резьбы.
Сила компрессии стягивающим шурупом очень велика. Межфрагментарная комп-
рессия симметрично распределяется по всей линии излома и эффективно препятствует
малейшему смешению отломков. Сила, способная вырвать шуруп из кости, составляет
около 400 кг на 1 мм толщины его кортикального слоя.
Недостатком остеосинтеза стягивающем шурупом является то, что подобная фикса-
ция не может выдержать динамические нагрузки на оперированную конечность при фун-
кциональном послеоперационном лечении. Даже минимальное смещение шурупа от-
носительно кости приводит к разрушению системы соединения «шуруп — кость» вслед-
ствие срывания витков резьбы в последней. При этом необратимо утрачивается проч-
ность фиксации. Поэтому большинство остеосинтезов шурупами следует «защищать»
путем дополнительного наложения шинирующих (нейтрализующих) пластин.
Очевидно, что при отсутствии функциональной нагрузки оптимальное расположе-
ние стягивающего шурупа будет соответствовать перпендикуляру к плоскости перелома.
Но в большинстве наблюдений плоскость перелома включает в себя несколько состав-
ляющих с различной ориентацией. Поэтому, например, при спиральном переломе оп-
тимальный угол наклона шурупа соответствует биссектрисе угла между линиями перело-
ма. Функциональная нагрузка на конечность приводит к появлению осевой компрессии.
Для противодействия ей шуруп необходимо расположить более перпендикулярно к длин-
ной оси кости. Таким образом, для стабилизации спирального перелома необходимо
введение трех шурупов перпендикулярно линии перелома, перпендикулярно длинной оси
кости и по биссектрисе угла между двумя первыми шурупами (рис. 9.61).
Компрессионный остеосинтез шурупами полезен в любой ситуации, когда имеются
два фрагмента кости, своими размерами и формой позволяющие его выполнение, но
чаще он показан при спиральных и длинных косых переломах (рис. 9.62).
2. Шинирование
Шинирование — это операция, выполняемая с целью сохранения пространственного рас-
положения объекта относительно другого объекта за счет жесткого соединения их каким-
либо устройством (например, шурупами). Упругие свойства подобного соединения не
исключают возможности обратных деформаций системы.
Примером шунтирования, предотвращающего смещение подлине, является синдес-

мозный шуруп. Введенный по резьбе, нарезанной в обеих берцовых костях, 4.5 мм кортикальным шуруп фиксирует положение малоберцовой кости в вырезке большеберцовой кости, создавай упругое соединение без взаимной компрессии.

Другим примером шптмрования является стабилизация интрамедуллярного гвоздя против ротационных и осевых смещений путем трансфпкепцип его с помощью блокирующих болтов к одному пли обоим отломкам. Блокирующие болты в этом случае функционируют и качестве поперечных шин.

Наконец, классическим вариантом шинирующего шурупа является винт Шанца в аппаратах наружной фиксации.

3. Пластины

Пластины — это имплантаты, фиксируемые на поверхности кости с целью соединения ее отломков. По своей форме они подразделяются на прямые, фигурные и угловые (клинковые). По выполняемом функции выделяют нейтрализующие (защитные), компрессионные, опорные (поддерживающие) п мостовпдные пластины. По форме отверстий пластины классифицируют как самокомпрессирующие и несамокомпрессирующие. И, наконец, по характеру контакта с костью выделяют пластины полного контакта, пластины ограниченного контакта, пластины точечного контакта и бесконтактные пластины.

Нейтрализующие пластины

Остеосинтез стягивающими шурупами позволяет добиться очень большой межфрагментарной компресемм. Однако он не устойчив к сгибанию, кручению и деформации сдвига, вследствие малой длины рычага. Под действием динамической нагрузки происходит срывание витков резьбы в кости. Поэтому остеосинтез стягивающими шурупами «в чистом виде» в настоящее время практически не применяется. Он всегда «защищается» от динамических нагрузок наложением нейтрализационной пластины, противодействующей силам ротации, сгибания и сдвига. Пластина накладывается в нейтральном положении, и основная функция фиксации лежит на межфрагментарном стягивающем шурупе. Нейтрализующей может стать любая пластина, лежащая на диафизе кости, но чаще их роль выполняют прямые пластины (рис. 9.63).

Компрессирующие пластины

Если диафизарный перелом имеет короткую плоскость излома (поперечный, короткий косой), невозможно скомпрессировать отломки с помощью стягивающего шурупа. В этом случае осевое сжатие отломков достигается с помощью компрессионной пластины. Такая пластина вначале фиксируется к одному отломку, затем с помощью специального стягивающего устройства отломки компрессируются, и пластина фиксируется в этом положении к другому отломку. Полученная таким образом компрессия является статической (рис. 9.64). Необходимо отметить, что ввиду эксцентричного расположения пластины (с одной стороны кости) сила сжатия в основном действует на прилегающий к пластине кортикал. Щель перелома в области противолежащего кортикального слоя кости расширяется. Для ее сдавления необходимо предварительно прогнуть пластину, чтобы ее середина отстояла от зоны перелома на 1,5—2 мм (угол в 175°). Тогда при затягивании шурупов пластина будет прижиматься к кости и, деформируясь, замкнет щель перелома на противоположной стороне (рис. 9.65).

Другим способом достижения сжатия по оси является использование так называемых самокомпрессирующих пластин (треть-трубчатых, полутрубчатых, динамических компрессирующих). Благодаря особой форме их отверстий, эксцентричное введение шурупа вызывает скольжение его сферической головки по наклонной фреске их внутренней поверхности. При этом кость под неподвижной пластиной перемещается гори-

зонтально и смыкает щель перелома (рис. 9.66). В настоящее время в клинической практике пластины с круглыми отверстиями, не вызывающие самокомпрессии, практически не применяются.

Необходимо отметить, что компрессия, создаваемая пластинами, во много раз меньше, чем сила сжатия под действием межфрагментарного стягивающего шурупа, и не превышает 600 ньютонов. Поэтому для усиления компрессии нередко через пластину и поперечную линию перелома может быть введен дополнительный стягивающий шуруп.

Разновидностью компрессирующей пластины являются стягивающие пластины, Вследствие анатомических особенностей кости подвергаются эксцентричной нагрузке. Так, на внутренней поверхности бедра действуют силы сжатия, а на наружной — растяжения. Столь же эксцентрично нагружается и плечевая кость — задняя, выпуклая поверхности подвержены растяжению, а передняя, вогнутая — сжатию. Силы компрессии и дистракции на голени и предплечье практически уравновешены. При переломе кости, имеющей эксцентричную нагрузку, для противодействия возникающей сгибающей деформации необходимо использовать стяжку, то есть выполнить компрессионный остеосинтез пластиной, уложив ее на стороне растяжения. Приложенная компрессия полностью нейтрализует сгибающий момент. Поэтому при переломе бедра пластина должна быть уложена по его наружной поверхности, а при переломе плеча — по задней (рис. 9.67). На голени и предплечье пластину можно размещать как с наружной, так и с внутренней стороны. При этом учитываются простота доступа и возможность закрытия имплантата мышцами (угроза инфекционных осложнений при подкожном расположении пластин!).

Опорные пластины

При внутрисуставном переломе на отломки суставной поверхности воздействуют силы сдвига и сгибания, вызывающие их проседание. С целью поддержки суставной поверхности выполняется остеосинтез опорной пластиной. Точно смоделированная по контуру кости такая пластина служит опорой для сломанной суставной поверхности, препятствуя деформации осевого сдвига. Шурупы, введенные в опорную пластину, могут функционировать в качестве стягивающих. Вследствие того, что форма пластины должна воспроизводить контур суставного конца кости, необходимо, чтобы она легко моделировалась. Поэтому чаще всего опорными пластинами служат 2 мм тонкие Т- и L- образные пластины (рис. 9.68, 9.69). Существуют также опорные пластины, специально сконструированные для часто встречающихся внутрисуставных переломов. Например, ложкообразная пластина и пластина в форме листа клевера для фиксации передомов дистального метаэпифиза большеберцовой кости, латеральная пластина для головки плечевой кости и опорная мыщелковая пластина для фиксации внутрисуставных переломов бедра (рис. 9.70, 9.71, 9.72).

Мостовидные пластины

При многооскольчатых переломах с разрушением диафиза или метаэпифиза длинной кости на большом протяжении выполнение полной анатомической репозиции становится излишне травматичным и трудновыполнимым. Перед хирургом остается задача восстановления длины и оси конечности. Это может быть осуществлено остеосинтезом мостовидной пластиной. Как правило, это длинная и прочная пластина, фиксированная к проксимальному и дистальному отломкам и перемыкающая зону МНОГООСКОЛЕ- чатого перелома. Такой остеосинтез является чисто шинирующим. Основная функциональная нагрузка ложится на имплантат, так как структурная целостность кости не воестанавливается, а воссоздаются только длина и правильное ротационное положение отломков. При остеосинтезе мостовидными пластинами переломы срастаются с формированием большой периостальной мозоли (рис. 9.73). Остеосинтез многооскольчатого перелома мостовидной пластиной можно назвать внутренним внеочаговым остеосинтезом.

Клинковые пластины

Название относится к форме пластин и способу фиксации их в кости, а не к выполняемой ими функции. Клиновидные пластины имеют заточенный клинок, расположенный под углом к диафизарной части. Показанием к использованию клиновидных пластин являются переломы метафизарных зон костей в случае, когда суставная поверхность не повреждена или внутрисуставной перелом имеет простой характер. Самой часто употребляемой клиновидной пластиной является 95-градусная мыщелковая пластина (рис. 9.74). Эта клиновидная пластина накладывается на бедро при мыщелковых, надмыщелковых, низких диафизарных и подвертельных переломах. Растет интерес к применению клиновидных пластин при переломах проксимального метафиза голени, переломах хирургической шейки плеча, переломах дистального метаэпифиза лучевой кости и околосуставных переломах пястных, плюсневых костей и фаланг пальцев. Преимуществом любой углообразной пластины является достижение жесткой фиксации за счет постоянного угла между вбиваемой в метафиз клиновидной и диафизарной частями имплантата. Это полностью исключает угрозу угловых смещений отломков под действием сгибающих сил.

В настоящее время 95-градусная мыщелковая пластина начала замещаться динамическими бедренными и мыщелковыми винтами. Эти имплантаты также имеют жестко фиксированный угол между метафизарной и диафизарной частью, но введение их менее травматично (рис. 9.75).

При остеосинтезе кости, имеющей сложную конфигурацию, необходимо использовать пластину, способную моделироваться в трех плоскостях. Такому условию отвечают реконструкционные пластины. Показанием к их применению являются переломы плоских костей (таза, черепа, лицевого скелета), переломы ключицы, лопатки и длинного метафиза плеча.

Преимущества накостного остеосинтеза

1. Накостный остеосинтез позволяет добиться полной репозиции, что особенно важно при внутрисуставных переломах, так как только анатомическая репозиция и жесткая фиксация создают оптимальные условия для регенерации хряща.

2.Компрессионный остеосинтез шурупами и пластинами обеспечивает предпосылки для проявления уникального свойства кости — способности срастаться путем прямого (первичного) заживления без формирования периостальной мозоли.

3.Правильно выполненный накостный остеосинтез позволяет осуществлять функциональное послеоперационное ведение пациента, то есть ранние движения в смежных суставах, нагрузку на конечность и полное восстановление ее функции до завершения сращения перелома.

Недостатки накостного остеосинтеза

1. Наложение пластин требует обширного оперативного доступа и обнажения кости на большом протяжении. Это увеличивает опасность развития инфекционных осложнений по сравнению с закрытым интрамедуллярным остеосинтезом или наружным внеочаговым остеосинтезом.

2.Массивные имплантаты, уложенные на надкостницу даже без ее отслаивания, приводят к нарушению периостального кровоснабжения. Пластина, контактирующая с костью всей своей поверхностью, вызывает ее некроз и распространенный Остеопороз. Это закономерный биологический ответ кости, выражающийся в ускоренном ремоделировании ее гаверсовых систем.

3.Связанное с Остеопорозом нарушение прочностных свойств кости может привести к возникновению Рефрактуры по местам введения шурупов, если пластина удалена до завершения процессов ремоделирования (для голени и бедра сроки ремоделирования после накостного остеосинтеза составляют 18—24 месяца).

	Постоянное совершенствование накостного остеосинтеза, направленное на устране
	ние перечисленных выше недостатков, идет по двум направлениям — усовершенствова-				I
	ние имплантатов и оптимизация методик оперативной техники.				|
	Пластины совершенствуют в сторону уменьшения площади контакта с костью. Так, в конце
	80-х годов были созданы динамические компрессирующие пластины ограниченного контакт;!
	(LC-DCP). Их нижняя поверхность имеет выемки между отверстиями. Уменьшение площа-
	ди контакта существенно улучшает кровоснабжение надкостницы и снижает степень выражен-
	ности остеопороза. Многочисленными исследованиями доказано, что в выемках формирует-
	ся перистальная мозоль, увеличивающая прочность консолидации перелома и являющаяся
	профилактикой контрактур. Усовершенствованная форма отверстий позволяет выполнение
	двухсторонней компрессии, а дополнительная фаска по нижней поверхности обеспечивает угол
	наклона шурупа до 40°. Одновременно облегчается моделирование пластины и улучшаются
	ее прочностные свойства за счет равномерного распределения напряжений.
	Дальнейшим шагом явилось внедрение в клиническую практику пластины точечно-
	го контакта (PC-FIX). Ее используют в рвачестве нейтрализующей в сочетании с осте-
	осинтезом стягивающим шурупом при переломе костей предплечья. Шурупы фиксиру-
	ются в пластине замком типа конуса Морсе и являются монокортикальными, то есть не
	перфорируют противолежащий кортикальный слой. Пластина контактируете костью
	лишь точечными выступами.
	И, наконец, в 1995 году появилась бесконтактная пластина (Less-inv FIX). Она «за-
	висает» над поверхностью кости, не касаясь ее. Шурупы жестко фиксированы к плас-
	тине либо за счет двойной резьбы, либо с помощью дольчатых сферических площадок,
	позволяющих введение их под произвольным углом.
	Оптимизация методик оперативной техники заключается во внедрении непрямой ре-
	позиции, особенно в случае многооскольчатых диафизарных переломов. С целью профи-
	лактики девитализации фрагментов зону перелома не обнажают, а осколки растягивают с
	помощью большого дистрактора, наружного фиксатора или тракцией за конечность по оси.
	Репозиция достигается путем натяжения связок, мышц, фасций и сухожилий. Откры-
	тая манипуляция с отломками отсутствует, и кровоснабжение их сохраняется.
	В настоящее время все большую популярность приобретают малойнвазивные методики
	оперативной техники. Длинные, массивные пластины внедряются через 2—3 коротких раз-
	реза, проводятся под контролем электрон но-оптического преобразователя в тоннель под
	мышцами и фиксируются в качестве мостовидных к основным фрагментам кости. Количе-
	ство вводимых шурупов минимально. Восстанавливаются только длина кости и ротацион-
	ное положение отломков. При этом не нарушается их связь с мягкими тканями, а следова-
	тельно, и кровоснабжение. Подобный остеосинтез получил название биологичного, то есть
	логичного с точки зрения биологии кости. Его можно применить при оскольчатых перело-
	мах диафизов длинных костей, за исключением предплечья, где репозиция должна быть
	анатомической, чтобы обеспечить нормальную пронацию, супинацию и функцию локтево-
	го и лучезапястного суставов.
Рис. 9.60.	Методика фиксации стягивающим шурупом:
а —	для создания		компрессии	между двумя фрагментами стягивающим шурупом его резьба должна быть
	фиксирована		в отдаленном	фрагменте;
б — кортикальный слой близлежащего фрагмента должен быть рассверлен для создания «скользящего» от-
	верстия 4,5 мм, в противолежащем кортикальном слое создают отверстие 3,2 мм под резьбу. При
	этом можно быть уверенным, что шуруп будет фиксирован лишь в противолежащем «резьбовом от-
	верстии». Для создания максимальной компрессии шуруп должен быть расположен под углом 90" к
	линии	перелома;
в — если		резьба шурупа фиксирована к обоим, близлежащему и отдаленному, кортикальным слоям, то
	после затягивания шурупа компрессия не может быть создана, так как кортикальные слои не могут
	сблизиться		*