способ репозиционирования биомеханической оси конечности при эллипсовидной деформации головки бедренной кости

Формула изобретения

Способ репозиционирования биомеханической оси конечности при эллипсовидной деформации головки бедренной кости, включающий оценку состояния головки бедренной кости, определение нагрузочного центра ее вращения с помощью клинико-рентгенологических методов, расчет угловых величин коррекции положения конечности, коррегирующие остеотомии в проксимальной и дистальной частях бедра, остеосинтез фрагментов устройством наружной чрескостной фиксации, отличающийся тем, что выполняют рентгенограмму таза в переднезадней проекции, по ней определяют большую ось эллипса, касательные ко входу в вертлужную впадину и величину угла между ними, изготавливают скиаграмму с этой рентгенограммы, на которой определяют планируемый центр вращения тазобедренного сустава, продольную ось диафиза бедренной кости и выполняют измерения расстояния от точки пересечения продольной оси диафиза бедренной кости и межвертельной остеотомии до вертикальной линии, проведенной в месте максимального сближения нижнего полюса головки бедренной кости и вертлужной впадины, угла наклона, образованного продольной осью диафиза бедренной кости и биспинальной линией, кроме того, по рентгенограмме измеряют кондило-диафизарный угол, затем рассчитывают величину угловой коррекции в проксимальной и дистальной остеотомиях и величину смещения, после чего проводят спицы в проксимальном и дистальном метафизах, верхней трети диафиза и фиксируют в дугах, расположенных под углом, равным величине угловой коррекции в проксимальной части, рассчитанной до операции, в нижней трети бедра располагают кольцевую опору перпендикулярно ее продольной оси, производят остетомию в проксимальной части путем поперечного рассечения наружной, передней и передневнутренней кортикальных пластинок, снаружи, внутрь, одномоментно на уровне остетомии конечности придают рассчитанное ранее положение отведения и разгибания, затем дуги соединяют между собой стержнями, создают компрессию, в надмыщелковой области производят остеотомию, дуги и кольцо соединяют стержнями параллельно продольной оси диафиза бедренной кости.

Описание изобретения к патенту

Из обретение относится к области медицины, в частности к ортопедии и травматологии, и предназначено для восстановления опороспособности нижней конечности при эллипсовидной деформации головки бедренной кости, сопровождающегося функционально невыгодным сектором движения конечности в тазобедренном суставе и нарушением биомеханической оси.

Известен способ лечения дегенеративных, диспластических заболеваний тазобедренного сустава с нарушением опороспособности конечности, включающий выполнение межвертельной медиализирующей остеотомии, направленной на выведение конечности в функционально выгодное положение и разгрузку тазобедренного сустава (Соколовский A.M. Хирургическое лечение заболеваний тазобедренного сустава. - Минск, 1993, 244 с.).

Однако известный способ не учитывает биомеханические взаимоотношения между кондило-диафизарным и шеечно-диафизарным углами, что может приводить к нарушению биомеханической оси конечности или смещению ее медиально от центра тазобедренного сустава.

Известен способ лечения дегенеративных, диспластических заболеваний тазобедренного сустава с нарушением опороспособности конечности, включающий выполнение межвертельной медиализирующей остеотомии, направленной на выведение конечности в функционально выгодное положение и разгрузку тазобедренного сустава и надмыщелковую остеотомию с целью коррекции биомеханической оси (Гурьев В.Н. Коксартроз и его оперативное лечение. - Таллин: Валчус, 1984. - С.158).

Однако известный способ не учитывает особенности механики сустава с эллипсовидной деформацией головки бедренной кости и восстанавливает биомеханическую ось конечности через кинематический центр вращения.

Известен способ хирургического лечения коксартроза при деформации головки бедра, в котором производят межвертельную в нисходящем направлении остеотомию бедренной кости, ротируя остеотомированный фрагмент наружу и внутрь, медиализируют его и низводят до упора под нижний край вертлужной впадины, в надмыщелковой области выполняют остеотомию бедра и одномоментно приводят дистальный фрагмент до нормокоррекции биомеханической оси нижней конечности, что перераспределяет нагрузку с верхне-латерального сегмента головки на нижний край вертлужной впадины с компенсацией укорочения конечности (Патент №2192196, RU. Опубл. 10.11.2002 г.).

Однако известный способ не предназначен для репозиционирования биомеханической оси относительно нагрузочного центра вращения тазобедренного сустава.

Задачей настоящего изобретения является репозиционирование биомеханической оси относительно нагрузочного центра вращения тазобедренного сустава с выведением большой оси эллипса деформированной головки бедренной кости параллельно плоскости входа в вертлужную впадину.

Поставленная задача решается тем, что в способе репозиционирования биомеханической оси конечности при эллипсовидной деформации головки бедренной кости, включающем оценку состояния головки бедренной кости, определение нагрузочного центра ее вращения с помощью клинико-рентгенологических методов, расчет угловых величин коррекции положения конечности, коррегирующие остеотомии в проксимальной и дистальной частях бедра, остеосинтез фрагментов устройством наружной чрескостной фиксации, выполняют рентгенограмму таза в переднезадней проекции, по ней определяют большую ось эллипса, касательные ко входу в вертлужную впадину, ко входу в acetabulum и величину угла между ними, изготавливают скиаграмму с этой рентгенограммы, на которой определяют планируемый центр вращения тазобедренного сустав, продольную ось диафиза бедренной кости - линию ТС и выполняют измерения расстояния от точки пересечения линий ТС и остеотомии до вертикальной линии, угла наклона, образованного продольной осью диафиза бедренной кости и биспинальной линией, кроме того, по рентгенограмме измеряют кондило-диафизарный угол, затем рассчитывают величину угловой коррекции в проксимальной и дистальной остеотомиях и величину смещения, после чего проводят спицы в проксимальном и дистальном метафизах, верхней трети диафиза и фиксируют в дугах, расположенных под углом, равным величине угловой коррекции в проксимальной части, рассчитанной до операции, в нижней трети бедра располагают кольцевую опору перпендикулярно ее продольной оси, производят остеотомию в проксимальной части путем поперечного рассечения наружной, передней и передневнутренней кортикальных пластинок, снаружи, внутрь, одномоментно на уровне остеотомии конечности придают рассчитанное ранее положение отведения и разгибания, затем дуги соединяют между собой стержнями, создают компрессию, в надмыщелковой области производят остеотомию, дуги и кольцо соединяют стержнями параллельно продольной оси диафиза бедренной кости.

Изобретение поясняют подробным описанием, клиническим примером и схемами, фото пациентки и рентгенограммами, на которых:

Фиг.1 - представлена схема расчета величины угла коррекционного разворота фрагментов в проксимальной остеотомии.

Фиг.2 - представлена схема определения ориентации коленного сустава во фронтальной плоскости по отношению к биомеханической оси конечности после предполагаемой коррекции.

Фиг.3 - фото пациентки и копия ее R-граммы до лечения.

Фиг.4 - фото пациентки и копия ее R-граммы в процессе лечения.

Фиг.5 - фото пациентки и копия ее R-граммы после лечения.

Способ осуществляют следующим образом.

Используя данные рентгенографии, оценивают деформацию головки бедренной кости.

При выявлении эллипсовидной деформации рассчитывают угловые параметры коррекции биомеханической оси конечности. В норме в одноопорный период таз ориентирован под углом 3-5° к вертикали (феномен Тренделенбурга). Следовательно, коррекцию биомеханической оси конечности выполняют из условия, когда большая ось эллипса ориентирована под углом 3-5° к касательной к входу в вертлужную впадину, а конечность должны быть выведена в положение 90° к биспинальной линии. Это предусматривает выполнение двух остеотомий: проксимальной - меж(под-)вертельную для выведения конечности в функционально выгодное положение и коленного сустава на биомеханическую ось, и дистальную - надмыщелковую для коррекции дистальных отделов конечности относительно биомеханической оси.

При этом исходят из следующих рассуждений. Эллипсовидная деформация головки и адаптированная к ней вертлужная впадина приводит к формированию сустава, приближающемуся по своим механическим свойствам к блоковидному суставу с плоскостью вращения, преимущественно расположенной в сагиттальной плоскости. В горизонтальной плоскости такой сустав, как правило, ориентирован на 30-35° кнаружи, во фронтальной плоскости - под углом 25-35° к вертикали, приближаясь по направлению к вектору суммарной нагрузки на головку бедренной кости.

Особенностью такого сустава является то, что кинематический центр вращения головки бедренной кости совмещен с анатомическим центром полусферы вертлужной впадины только при движениях в основной плоскости. При движениях во фронтальной плоскости на приведение в тазобедренном суставе кинематический центр вращения «скачкообразно» перемещается в медиально-нижний сектор эллипса, ограниченного большой и малой его осями. При этом, в силу высокого положения большого вертела, сопутствующего этой деформации, у больных имеется положительный симптом Тренделенбурга. Следовательно, фронтальная стабилизация таза происходит в положении, когда центр вращения проецируется в медиально-нижний сектор эллипса.

Таким образом, в системе появляется два центра вращения: кинематический, совмещенный с анатомическим центром полусферы вертлужной впадины, относительно которого происходит вращение в основной плоскости, и нагрузочный, совмещенный с медиально-нижним сектором эллипса, относительно которого происходит распределение плеч веса тела и абдукторов. Следовательно, относительно нагрузочного центра необходимо реконструировать биомеханическую ось конечности.

Величину угловой коррекции в проксимальной остеотомии ( CBC₁) рассчитывают следующим образом (фиг.1):

где |АВ| - кратчайшее расстояние от уровня проксимальной остеотомии до вертикали O₁C ₁ (это расстояние измеряется по скиаграмме с исходной рентгенограммы); |BC₁] - расстояние от уровня проксимальной остеотомии до центра коленного сустава (практический расчет этого расстояния выполняется как L-ВТ, где L - длина бедренной кости от большого вертела до щели коленного сустава, ВТ - расстояние от верхушки большого вертела до уровня остеотомии, и измеряется по скиаграмме с исходной рентгенограммы), ABC - это угол наклона продольной оси диафиза бедренной кости по отношению к биспинальной линии в положении, исходно оговоренном в начале расчета угловых коррекций - когда большая ось эллипса головки бедренной кости исследуемой конечности будет ориентирована под углом 3-5° к касательной к входу в вертлужную впадину.

Из треугольника C₁AB по теореме синусов следует:

следовательно,

Угол AC₁B определяет ориентацию диафиза бедренной кости во фронтальной плоскости при выведении коленного сустава на биомеханическую ось в результате проксимальной коррекции, следовательно, величина угловой коррекции ( ) в нижней трети для нормализации положения дистальных отделов конечности будет равна:

где - кондило-диафизарный угол.

При | |<4° выполнение надмыщелковой остеотомии нецелесообразно в силу возможности коррекции этого несоответствия за счет смещения проксимального конца промежуточного фрагмента латерально или медиально.

При 0< < 4° после коррекции в проксимальной остеотомии будет отмечаться вальгусная деформация коленного сустава, которая устраняется путем латерализации проксимального конца дистального фрагмента. Величина углового смещения рассчитывается по формуле:

где |АС| - наименьшее расстояние от продольной оси диафиза бедренной кости на уровне остеотомии до биомеханической оси конечности; d - длина бедренной кости от уровня остеотомии до центра коленного сустава; - кондило-диафизарный угол; - величина вальгусной деформации, получаемой в результате планируемой коррекции. Выполнение одной проксимальной остеотомии будет достаточным для коррекции положения и биомеханических взаимоотношений.

При <0°, а | |<4° после коррекции в области проксимальной остеотомии будет отмечаться варусная деформация коленного сустава, которая устраняется путем медиализации проксимального конца дистального фрагмента. Расчет угловых параметров осуществляется аналогично.

При >5° требуется выполнение надмыщелковой остеотомии.

Алгоритм предоперационного проектирования будет следующим:

1) По рентгенограмме таза в переднезадней проекции определяется касательная ко входу в вертлужную впадину и большая ось эллипса с помощью ишиометра. Точки контакта наименьшей описанной окружности вокруг эллипса будут крайними точками большой оси эллипса. Касательную ко входу в acetabulum определяли как линию, соединяющую наружные точки фигуры слезы и верхне-наружного края впадины. Далее определяли величину угла между ними.

2) С учетом полученных данных выполняется рентгенограмма таза в переднезадней проекции в положении оперируемой конечности, когда угол между большой осью эллипса головки бедренной кости исследуемой конечности и касательной к входу в вертлужную впадину будет равным 3-5° и открытым кнаружи.

3) По скиаграмме с этой рентгенограммы таза производят следующие измерения:

- определяют новый центр вращения тазобедренного сустава: место максимального сближения нижнего полюса головки бедренной кости и вертлужной впадины и проводят вертикальную линию O₁O';

- определяют продольную ось диафиза бедренной кости - линию ТС; намечается уровень остеотомии;

- измеряют расстояние |АВ| от точки пересечения линии ТС с линией остеотомии до вертикали O ₁O';

- измеряют расстояние |ВТ| от линии остеотомии до верхушки большого вертела и находят длину отрезка |BC ₁| как разницу между длиной бедренной кости от верхушки большого вертела до щели коленного сустава;

- измеряют угол наклона продольной оси диафиза бедренной кости по отношению к биспинальной линии ( ABC).

4) По рентгенограмме переднезадней проекции в положении полного разгибания коленного сустава измеряют кондило-диафизарный угол ( ) - угол между продольной осью диафиза бедренной кости и перпендикуляром к линии, проведенной к крайним точкам мыщелков бедренной кости.

5) Рассчитывают величину угловой коррекции в проксимальной остеотомии по следующему математическому выражению:

6) Рассчитывают величину угловой коррекции в дистальной остеотомии по следующему математическому выражению:

7) При | |<4° рассчитывают величину смещения по следующему математическому выражению:

После проведенного предоперационного планирования переходят к выполнению непосредственно оперативного вмешательства.

В операционной под эпидуральным наркозом после обработки операционного поля раствором антисептика конечность отгораживают стерильным материалом. Операцию начинают с наложения устройства наружной чрескостной фиксации. Спицы проводят на трех уровнях бедра: проксимальный метафиз, верхняя треть диафиза, дистальный метафиз. Спицы в проксимальном метафизе и в верхней трети диафиза бедренной кости фиксируют в натянутом состоянии в двух дугах, расположенных под углом, открытым кнаружи и кзади. Величина наклона дуговых опор должны составлять угол ( CBC₁), рассчитанный до операции; в сагиттальной плоскости - величины необходимой коррекции сгибания. Кольцевую опору располагают в нижней трети бедра перпендикулярно продольной оси бедренной кости или параллельно щели коленного сустава во фронтальной плоскости. На уровне проксимальной остеотомии через поперечный разрез кожи длиной 2,5-3 см рассекают широкую фасцию бедра, осуществляли доступ к бедренной кости. Мышцы тупо раздвигают элеватором по передней и задней поверхностям кости. При наличии рубцов последние отделяют распатером. Остеотомом шириной 1,5-2 см производят последовательное поперечное рассечение наружной, передней и передневнутренней поверхности кортикальной пластинки. Завершают остеотомию бедра по первоначальному направлению остеотома - снаружи внутрь. Далее, после удаления долота, одномоментно, на уровне остеотомии конечности придают рассчитанное ранее положение отведения и разгибания - до угла 175±5°, в горизонтальной плоскости нормоположение. После выведения конечности в заданное положение дуги соединяют между собой стержнями и создают компрессию в зоне остеотомии. В надмыщелковой остеотомии выполняют остеотомию дистального фрагмента бедренной кости.

После выполнения остеотомии дуги и кольцо соединяют между собой тремя-четырьмя стержнями параллельно продольной оси диафиза бедренной кости.

С пятого-шестого дня после операции в зоне надмыщелковой остеотомии по наружним стержням осуществляют дистракцию с темпом 0,5 мм три раза в сутки до нормализации биомеханической оси.

Клинический пример.

Больная В., 49 лет (ист. бол. №33470) поступила с диагнозом: диспластический правосторонний коксартроз III ст. Комбинированная контрактура правого тазобедренного сустава. Укорочение правой н/конечности 3 см. При поступлении жаловалась на хромоту, укорочение правой нижней конечности, боли в области тазобедренного сустава, ограничение движений. Движения в правом тазобедренном суставе: сгибание 110°, разгибание 180°, приведение 70°, отведение 100°, наружная ротация 5°, внутренняя ротация до 0°, относительное укорочение 3 см (фиг.3). В анамнезе только консервативное лечение.

Рентген-анатомические характеристики: угол Шарпа 42°, приведение бедра до параллельности большой оси эллипса к плоскости входа - 40°, |АВ|=2,5 см, |BC₁|=35 см, КДУ=9°. С учетом этих данных произвели расчет параметров реконструкции: величина угловой коррекции в проксимальной остеотомии составила 43°; угловая коррекция в нижней трети 5°. С учетом полученных данных запланировали выполнение двойной корригирующей остеотомии правого бедра. На операционном столе, после межвертельной остеотомии выполнили расчетную коррекцию 43° во фронтальной плоскости, в сагиттальной плоскости коррекцию не выполняли. В надмыщелковой области выполнели вторую остеотомию. Удлинение и коррекцию выполняли одновременно. Дистракция по стержням на удлинение и коррекцию биомеханической оси продолжали 30 дней (Фиг.4). Через 60 дней фиксации устройство наружной чрескостной фиксации демонтировали.

На контрольном осмотре через три года (Фиг.5) ходит не хромая. Ось конечности клинически правильная. Относительная длина ног равная. Движения в тазобедренном суставе: сгибание 100°, разгибание 180°, приведение 70°, отведение 115°, ротационных движений нет, установка конечности в норморотации. По рентгенограмме видно, что угол коррекции составляет на проксимальном уровне - 39°, на дистальном уровне - 4°.

Результатом лечения пациентка довольна.

Предлагаемый способ позволяет восстановить опороспособность конечности при эллипсовидной деформации головки бедренной кости, сопровождающегося функционально невыгодным сектором движения конечности в тазобедренном суставе и нарушением биомеханической оси, путем выведения конечности в функционально выгодный сектор с репозиционированием биомеханической оси в точку вращения реконструируемой конечности.

Предлагаемый способ используется в ортопедических отделениях №7 и 9 ФГУН РНЦ «ВТО» им. академика Г.А.Илизарова.