Владимир Васильевич Хоминец — заслуженный врач РФ, член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук, профессор, главный травматолог Минобороны России, начальник кафедры и клиники, полковник медицинской службы
Санкт-Петербург
Vladimir V. Khominets — Honored Doctor of the Russian Federation, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Medical Sciences, Professor, Chief Traumatologist of the Russian Ministry of Defense, Head of the Department and Clinic, Colonel of the Medical Service
Saint-Petersburg
Инал Энверович Арджения — адъюнкт кафедры и клиники, старший лейтенант медицинской службы
Санкт-Петербург
Inal E. Ardzheniya — Adjunct of the Department and Clinic, Senior Lieutenant of the Medical Service
Saint-Petersburg
Дмитрий Валерьевич Иванов — доктор физико-математических наук, доцент, профессор кафедры
Саратов
Dmitry V. Ivanov — Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Professor of the Department
Saratov
Ирина Васильевна Кириллова — кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры
Саратов
Irina V. Kirillova — Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department
Saratov
Леонид Юрьевич Коссович — доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой
Саратов
Leonid Yu. Kossovich — Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Head of the Department
Saratov
Алексей Леонидович Кудяшев — доктор медицинских наук, доцент, заместитель начальника кафедры и клиники, полковник медицинской службы
Санкт-Петербург
Alexey L. Kudyashev — Doctor of Medical Sciences, Associate Professor, Deputy Head of the Department and Clinic, Colonel of the Medical Service
Saint-Petersburg
Введение. Поиски оптимального способа внешнего остеосинтеза при переломах проксимального отдела бедренной кости без фиксации таза вновь приобрели свою актуальность. Это связано с поступлением в военно-медицинские организации раненых с огнестрельными переломами данной локализации, сопровождающимися обширными дефектами мягких тканей.
Цель работы — путем биомеханического моделирования обосновать возможность использования разработанного способа внешнего остеосинтеза аппаратом Илизарова, обеспечивающего возможность движений в тазобедренном суставе и дозированной опорной нагрузки на оперированную конечность при огнестрельных переломах проксимального отдела бедренной кости.
Материалы и методы. По данным компьютерной томографии построена биомеханическая модель перелома проксимального отдела бедренной кости, разработаны способы его остеосинтеза при помощи различных фиксирующих устройств. Изучены напряжения и деформации, возникающие при дозированной опоре на оперированную нижнюю конечность. В ходе стендовых испытаний на специально подготовленных макетах исследованы упруго-прочностные моделей аппарата Илизарова, выделены и проанализированы максимальные механические нагрузки, которые способны выдержать исследуемые фиксаторы.
Результаты. Применение аппарата Илизарова со стабилизацией проксимального отломка пучком спиц диаметром 3 мм и дополнительной его фиксацией опорными штангами обеспечивает наиболее благоприятные параметры напряженно-деформированного состояния в системе «кость-фиксатор» в сравнении с моделями аппарата Илизарова, не имеющими усиления. Результаты конечно-элементного моделирования подтверждены стендовыми испытаниями. Сопоставление результатов биомеханического моделирования вариантов внешнего остеосинтеза аппаратом Илизарова и проксимальным бедренным гвоздем свидетельствуют о преимуществах внутренней фиксации.
Обсуждение. Полученные данные полностью согласуются с результатами опубликованных исследований, представивших результаты биомеханического моделирования вариантов остеосинтеза при переломах костей голени. По мнению авторов, в системе «кость–блокируемый стержень» механическое напряжение в фиксаторе меньше, чем в системе «кость–аппарат внешней фиксации». При этом длительная концентрация напряжений на элементах фиксирующего устройства способна стать причиной их ослабления. Вместе с тем отсутствие возможности применения технологий внутреннего остеосинтеза у рассматриваемой категории раненых обосновывает разработку и клиническое применение предложенной компоновки аппарата Илизарова. Подтверждённые стендовыми испытаниями параметры напряженно-деформированного состояния аппарата Илизарова наиболее близки к проксимальному бедренному гвоздю.
Заключение. Полученные данные обосновывают возможность использования разработанного способа внешнего остеосинтеза аппаратом Илизарова в клинической практике. Результаты экспериментального исследования доказывают перспективу применения предложенной компоновки аппарата Илизарова для длительной стабилизации переломов рассматриваемого типа в условиях дозированной опорной нагрузки на оперированную конечность и движений в тазобедренном суставе в течение всего периода консолидации.
Introduction The search for the optimal method of external osteosynthesis for proximal femoral fractures without pelvic fixation has once again become relevant. This is due to casualties with gunshot fractures of this location, accompanied by extensive soft tissue defects, referred to military medical organizations.
Purpose To develop a method for stabilizing bone fragments using the Ilizarov apparatus through biomechanical modeling of various external osteosynthesis options for proximal femoral gunshot fractures, ensuring gradual hip joint movement and weight-bearing on the involved limb.
Materials and Methods Based on computer tomography data, a biomechanical model of a proximal femoral fracture and its osteosynthesis methods using various fixation devices were constructed. Stresses and strains arising from typical loads experienced by the injured during controlled weight-bearing on the operated lower limb were studied. In bench tests on specially prepared models, the elastic strength of the Ilizarov apparatus models was investigated, and the maximum mechanical loads that the studied fixators can withstand were identified and analyzed.
Results The use of the Ilizarov apparatus, ensurig stabilization of the proximal fragment with a bundle of polyaxially inserted tensioned 3-mm wires and its additional fixation with support rods, provides the most favorable stress-strain parameters in the "bone-fixator" system compared to an unreinforced Ilizarov apparatus configuration. The results of the finite element modeling were confirmed with bench tests. Comparison of the results of biomechanical modeling of external osteosynthesis variants with the Ilizarov apparatus and internal osteosynthesis with a proximal femoral nail indicates the advantages of internal fixation.
Discussion The obtained data are in full agreement with the results of biomechanical studies that presented the results of biomechanical modeling of osteosynthesis options for tibial fractures. According to these authors, in the "bone–locked nail" system, the mechanical stress in the fixator is lower than in the "bone–external fixator" system. Moreover, prolonged stress concentration on the elements of the fixation device can cause their weakness. However, the inability to use internal osteosynthesis techniques in proximal femoral gunshot fractures justifies the development and clinical application of the proposed Ilizarov apparatus configuration, which stress-strain parameters are the closest to the proximal femoral nail.
Conclusion The data obtained substantiate the possibility of using the developed external osteosynthesis method with the Ilizarov apparatus in clinical practice for treating gunshot fractures. The results of the experimental study prove the prospect of using the proposed Ilizarov apparatus configuration for long-term stabilization of this type of fracture under the conditions of graded weight-bearing on the involved limb and hip joint movement throughout the entire consolidation period.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.