Способ определения смещения мягких тканей относительно кости и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии-ортопедии, и может быть использовано для уточнения (определения) наиболее рациональных мест введения чрескостных элементов при остеосинтезе аппаратами внешней фиксации. Способ включает нанесение кривой положения кожи при нулевом положении сустава. После этого производят все возможные виды движений в смежных суставах с максимальной амплитудой с нанесением на кожу кривых линий, отражающих смещение кожи относительно кости при каждом движении. Измеряют расстояние между исходной кривой и другими линиями. Находят позиции с минимальным расстоянием между ними. На идентичном уровне исследуют смещение фасций, мышц, сухожилий. Кривые переносят с помощью прозрачного материала на миллиметровую бумагу. Определяют позиции, в которых смещение всей толщи мягких тканей наименьшее. Устройство для осуществления способа содержит базовую опору с направляющими и перемещающуюся по ним контрольную опору, снабженную трубками. Направляющие (не менее двух) жестко прикреплены к базовой опоре и выполнены с возможностью жесткой фиксации контрольной опоры. Контрольная опора располагается с совмещением ее центра с центром диаметра кости. Она содержит не менее двух пар жестко фиксированных на ней направляющих трубок с фиксирующими болтами и щупами, ориентированными к центру контрольной опоры. Базовая опора жестко крепится к кости. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии-ортопедии, и может быть использовано для уточнения (определения) наиболее рациональных мест введения чрескостных элементов при остеосинтезе аппаратами внешней фиксации.

Чрескостные элементы (спицы Киршнера, стержни-шурупы Шанца) фиксируют в местах их проведения кожу, фасции, мышцы, сухожилия к кости. Это клинически реализуется в формировании фиксационных контрактур, снижении качества кровоснабжения конечности вследствие изменения условий работы мышечного насоса, воспалении и изменении морфологической структуры мягких тканей, контактирующих с чрескостными элементами.

Известен способ профилактики фиксационных контрактур путем создания предварительного запаса мягких тканей в местах входа и выхода спиц путем придания конечности соответствующего положения при проведении чрескостных элементов через "сгибательную" и "разгибательную" поверхности сегмента [1].

Недостатком данного способа является сложность, а иногда и невозможность его применения в тех случаях, когда операция выполняется в условиях скелетного вытяжения. Кроме этого, создание "запаса тканей" способствует и в первую очередь направлено на разработку пассивных движений в суставах. Можно предположить, что прошивание мышцы (ее сухожилия) спицей в месте, где она наиболее смещается относительно кости, oграничит активную функцию мышцы.

Известен способ профилактики контрактур при применении чрескостного остеосинтеза, когда спицы проводят только во фронтальной плоскости - там, где, по мнению авторов, смещение мягких тканей при сгибательно-разгибательных движениях наименьшее [2].

Однако данный способ не учитывает профилактики контрактур иных видов движений в смежных сегменту суставах: отведение-приведение, ротация. К тому же известно, что смещение кожи в проекции позиций, располагающихся на сегменте во фронтальной плоскости, не всегда наименьшее из возможных вариантов этого уровня проведения чрескостных элементов [3].

Наиболее близким к предлагаемому является способ лечения повреждений длинных костей и устройство для его осуществления [4]. Согласно известному способу на поверхность кожи каждого уровня для введения чрескостных элементов, при помощи специального устройства, наносят маркированную кривую положения кожи при нулевом положении сустава, затем производят все возможные виды движений в смежных суставах с максимальной амплитудой с нанесением на кожу кривых линий, отражающих смещение кожи относительно кости при каждом движении раздельно, после чего измеряют расстояние между исходной кривой и другими маркированными линиями, находят минимальное расстояние между кривыми, по которому устанавливают оптимальную точку для введения чрескостных элементов. То есть позицию, в которой смещение кожи при всех исследуемых движениях минимальное.

Несомненным преимуществом данного способа и устройства для его осуществления является то, что оно позволяет определить позиции с минимальным смещением кожи у пациентов, используя контралатеральную неповрежденную конечность. Однако величины смещения фасций, мышц сухожилий исследованы быть не могут, что, несомненно, снижает качество получаемых знаний и является существенным недостатком данного способа.

Кроме этого, при использовании данных способа и устройства выявлены и другие недостатки: 1. Известное устройство фиксируется к коже при помощи клеола и текстильных застежек. Кожа, как известно, обладает эластичностью и очень подвижна. Таким образом, при движении в суставе устройство само передвигается относительно кости, что неминуемо сказывается на точности измерений.

2. Телескопическая штанга согласно описанию известного устройства шарнирно соединена со стояком и ориентируется относительно длинной оси кости с учетом внешних ориентиров сегмента. Все это также предполагает относительно высокую вероятность ошибки, что неминуемо скажется на точности измерений.

3. Согласно известному способу трубку, снабженную источником излучения, ориентируют относительно центра диаметра кости только с учетом внешних ориентиров сегмента, что также сказывается на точности измерений.

4. Индивидуальное определение позиций с минимальным смещением мягких тканей достаточно трудоемкий процесс, который не всегда является необходимым, так как при большинстве ортопедотравматологической патологии компоновки чрескостных аппаратов достаточно унифицированы.

Представляется целесообразным в эксперименте на трупах создать базу данных (атлас) позиций с минимальным смещением мягких тканей на протяжении всех сегментов.

В связи с этим нами предлагается способ экспериментального исследования особенностей смещения мягких тканей (кожа, фасции, мышцы, сухожилия) относительно кости при движениях в смежных сегменту суставах и устройства для его осуществления, которые бы отличали точность полученных данных. В свою очередь выявление позиций с минимальным смещением мягких тканей является ценной вводной для определения оптимальных позиций для введения чрескостных элементов. Позиций, использование которых позволит свести до минимума опасность возникновения фиксационных контрактур и воспаления мягких тканей вследствие их хронической травматизации чрескостными элементами.

Способ заключается в том, что используют поэтапное послойное исследование величин смещения мягких тканей: кожи, фасций, мышц, сухожилий, а точность измерений обеспечивают устройством, главными отличительными особенностями которого являются жесткая фиксация его на кости, жесткая фиксация направляющих к стояку ("базовой" опоре), точная ориентация направляющих относительно длинной оси кости, устройство контроля ориентации исследуемых позиций относительно центра диаметра кости.

Разработанное устройство показано на фиг.1. Оно состоит из стержней-шурупов - 1, к которым жестко фиксируется базовая опора - 2. К базовой опоре жестко фиксируются направляющие - 3. По направляющим в возвратно-поступательном направлении может перемещаться контрольная опора - 4 на основе 1/2, 3/4 или 4/4 кольца. Каждая направляющая снабжена резьбой, гайкой и контргайкой. На контрольной опоре монтируется устройство контроля ориентации исследуемых позиций (фиг.2). Устройство контроля ориентации исследуемых позиций состоит из жестко фиксируемых к измерительной опоре и расположенных попарно и диаметрально противоположно направляющих трубок - 5 с фиксирующими болтами - 6. В каждую направляющую трубку введен щуп - 7. При введении всех щупов их направляющие концы сходятся в центре опоры.

Использование "послойного" изучения смещения мягких тканей позволяет, учитывая конкретные величины смещения всех слоев мягких тканей (кожа, фасция, мышцы, сухожилия) на каждом конкретном уровне определять позиции их наименьшего смещения, что в свою очередь необходимо учитывать при проведении чрескостных элементов.

Стержни-шурупы используют для увеличения жесткости фиксации базовой опоры относительно кости. Кроме этого, стержни-шурупы фиксируются к кости консольно, что удобно при креплении опоры вблизи суставов и создает меньше позиций фиксации мягких тканей к кости.

Базовую опору крепят жестко к стержням-шурупам для того, чтобы получить жесткую систему "опора - кость", необходимую для получения точных данных в процессе эксперимента.

Направляющие жестко крепят к базовой опоре для того, чтобы уменьшить вероятность смещения от приданного им положения (параллельно длинной оси кости).

Количество направляющих должно быть не менее двух для того, чтобы исключить ротационное смещение контрольной опоры, вероятность которого весьма высока при наличии одной направляющей.

Каждая направляющая снабжена резьбой, гайкой и контргайкой для того, чтобы жестко фиксировать контрольную опору в проекции исследуемого уровня.

Направляющие трубки жестко фиксируют к контрольной опоре для того, чтобы исключить их возможное смещение от приданного им положения - проведенные через них щупы должны сходиться в центре контрольной опоры.

Количество пар трубок должно быть не менее двух - по паре во фронтальной и сагиттальной плоскостях. Однако возможное количество пар ограничивается количеством исследуемых позиций. Опыт показал, что оптимальное количество пар - шесть, что позволяет идентифицировать 12 позиций, по аналогии с циферблатом часов. Это облегчает восприятие и обработку материала.

Вместо трубок с лампами накаливания (по прототипу) использованы трубки со щупами в связи с тем, что с помощью ламп накаливания сложно без дополнительного оптического оборудования получить сфокусированный до точечного пучок света. Использование лазерных указателей значительно усложняет устройство, не имея дополнительных преимуществ перед щупами. К тому же использование щупов может повысить точность эксперимента, например, путем нанесения на них красителя и введения на всю толщу мягких тканей до кости. Наличие прокрашенных "точек" при послойном исследовании мягких тканей будет служить дополнительным контролем точности при проведении эксперимента.

Фиксирующие болты на трубках необходимы для того, чтобы фиксировать щупы, тем самым предотвращая их самопроизвольное удаление в процессе эксперимента.

Для исследования используют трупы людей, умерших от причин, не связанных с заболеваниями и повреждениями опорно-двигательного аппарата.

Используют разработанные способ и устройство для его осуществления, следующим образом.

На максимальном удалении от сустава, смещение тканей от движений в котором исследуют, в кость вводят 2-3 стержня-шурупа. Известно, что величина смещения мягких тканей уменьшается по мере удаления от сустава, в котором производят движения. Таким образом, при "исследовании движений" в коленном суставе стержни-шурупы следует вводить на уровне проксимального метафиза бедренной кости. Для того чтобы полностью исключить вероятность ограничения перемещения мягких тканей относительно кости, в области вхождения стержней-шурупов в кость делают радиальные насечки тканей на всю глубину до кости. Предпочтение стержням-шурупам в сравнении со спицами отдано в связи с тем, что стержни-шурупы имеют меньше точек фиксации мягких тканей к кости. Кроме этого, стержни-шурупы способны обеспечить большую жесткость фиксации базовой опоры, особенно там, где особенности сегмента позволяют провести спицы только под небольшим углом перекреста (проксимальные отделы плеча, бедра). Количество стержней зависит от толщины мягких тканей, длины сегмента.

С использованием известных приемов (выполнение рентгенограмм, использование щупов и т.п.) к стержням-шурупам фиксируют базовую опору с жестко прикрепленным к ней направляющими. При этом должны выполняться следующие обязательные условия: 1. Направляющие должны быть ориентированы параллельно длинной оси кости.

2. Кратчайшее расстояние на одном уровне каждой из направляющих до центра диаметра кости должно быть одинаковым. Т.е. центр контрольной опоры должен соответствовать центру диаметра кости в любой точке перемещения опоры по направляющим.

После этого контрольную опору надевают на направляющие и фиксируют на уровне, в котором предполагают произвести исследование смещения мягких тканей, гайками и контргайками. Суставу придают "нулевое" положение. На щупы наносят краситель, например раствор бриллиантовой зелени. Все щупы поочередно выдвигают до упора в кость. В местах контакта щупов с мягкими тканями остаются контрольные метки - точечные отверстия с обрамлением из красителя. Щупы отодвигают от кожи и фиксируют болтами. Затем все метки соединяют. Сегмент на уровне исследования обворачивают прозрачным материалом (калька, целлофан и т. п. ). Переносят на него полученную кривую 1 с обозначением всех позиций (по количеству щупов).

Производят исследуемый вид движения с максимально возможной амплитудой и фиксируют сустав во вновь достигнутом положении. Вновь на щупы наносят краситель, но иного цвета. Выдвигают щупы до упора в кость. В местах контакта щупов с кожей (и другими подлежащими мягкими тканями) остаются отметки. Щупы отодвигают от кожи и фиксируют болтами. Все "новые" метки соединяют кривой 2. Вновь сегмент на уровне исследования обворачивают тем же листом кальки (целлофана). При этом его ориентируют таким образом, чтобы концы щупов контрольной опоры точно совпали с метками от щупов кривой 1. На кальку переносят кривую 2. Таким образом "смещение" кривой 1 относительно кривой 2 покажет смещение кожи относительно "нулевого" положения при данном движении в суставе.

Обе кривые переносят для возможности измерений на миллиметровую бумагу. Обязательным является сохранение обозначения позиций, отмеченных щупами. Это является обязательным потому, что мягкие ткани всех конечностей располагаются "эксцентрично" относительно кости, и расстояние между контрольными позициями находятся на разном расстоянии. Поэтому ошибкой было бы разделить полученную "нулевую" линию на равные (двенадцать) отрезки.

Подобный алгоритм действий выполняют для всех "исследуемых движений". Для каждого вида движений, зависимость от которых смещения кожи на данном уровне сегмента исследуется, для удобства последующего анализа целесообразно использовать отдельный лист миллиметровой бумаги. Таким образом, к концу первого этапа эксперимента должно быть количество листов миллиметровой бумаги, ровное количеству "исследуемых движений".

После этого на исследуемом сегменте удаляют кожу и подкожно-жировую клетчатку. Вновь выполняют весь названный алгоритм действий по отношению к фасции, за исключением нанесения на кальку (а затем и на миллиметровую бумагу) кривой 1 ("нулевое", исходное положение мягких тканей). В результате на каждом миллиметровом листе должно быть три линии: "нулевая", "смещение кожи" и "смещение фасции". Контролем точности проведения эксперимента является совпадение выдвигаемых щупов с имеющимися здесь контрольными точечными отверстиями.

Следующим этапом удаляют фасцию и проводят серию экспериментов на мышцах. Отдельные кривые могут быть получены для различных групп мышц (поверхностные, глубокие и т. п.), сухожилий мышц. В результате на листах миллиметровой бумаги должно быть количество линий, адекватное количеству серий экспериментов.

После этого анализируют полученные данные, определяя, в каких позициях смещение мягких тканей наименьшее при конкретном виде движения. После этого могут быть определены позиции, смещение мягких тканей в которых наименьшее при всех исследуемых видах движения.

Приводим пример исследования величин смещения мягких тканей относительно бедренной кости на VII уровне бедра (уровень дистального метадиафиза), возникающих при сгибании в коленном суставе, проведенных на трупе 1815.

В проксимальный метафиз бедра были введены три стержня-шрупа. После этого от их основания к периферии были сделаны радиальные насечки на всю толщину мягких тканей.

Способ ориентации базовой опоры с направляющими может быть осуществлен согласно приведенному способу. Для этого используют две кольцевые опоры одинакового диаметра и четыре спицы одинаковой длины. В верхней трети бедра, в плоскости, перпендикулярной длинной оси костных фрагментов, под углом взаимного перекреста 90 град. , проводят две спицы. Эти спицы фиксируют в кольцевой опоре таким образом, чтобы вес концы спиц выступали за кольцевую опору на одинаковое расстояние. Таким образом, центр пересечения спиц оказывается в центре кольцевой опоры. Аналогичным образом монтируют опору на уровне дистального метафиза бедренной кости. Соединяют опоры продольными штангами. Монтируют базовую опору таким образом, чтобы ее направляющие,после демонтажа колец полностью совпали с продольными штангами. Таким образом, направляющие оказываются ориентированными параллельно длинной оси кости, и кратчайшее расстояние на одном уровне каждой из направляющих до центра диаметра кости оказывается одинаковым. В результате центр контрольной опоры, после надевания ее на направляющие, всегда соответствует центру диаметра кости в любой точке перемещения опоры по направляющим.

После этого установили контрольную опору на уровне дистального метафиза бедра и зафиксировали ее на направляющих при помощи гаек и контргаек. Колену придали "0"-положение, выдвинули щупы из трубок до упора в кость и обозначили на колее кривую 1 (фиг.3). После этого скопировали кривую на кальку, а с кальки на миллиметровую бумагу, обращая внимание на точность переноса проекций позиций щупов на коже. После этого придали суставу положения сгибания 140 град. Вновь выдвинули метки до упора в кожу. В местах контакта щупов с кожей сделали отметки красителем иного цвета. Щупы отодвинули от кожи и фиксировали болтами. Все метки соединили, получив кривую 2. Кривую перенесли посредством кальки на миллиметровую бумагу. Таким образом, "смещение" кривой 1 относительно кривой 2 в миллиметрах показало смещение кожи относительно "нулевого" ее положения при сгибании в коленном суставе до угла 140 град. на данном уровне бедра.

После этого с бедра удалили кожу и подкожно-жировую клетчатку. На фасции в плоскости кольца под контролем конца щупов нанесли кривую, соответствующую "0"-положению фасции. После этого придали суставу положение сгибания 140 град. Вновь выдвинули метки до упора в фасцию. В местах контакта щупов с фасцией сделали отметки красителем. Щупы отодвинули от фасции и фиксировали болтами. Все метки соединили, получив кривую 3. Кривую перенесли посредством кальки на миллиметровую бумагу. Таким образом, "смещение" кривой 3 относительно "0"-линии в миллиметрах показало смещение фасции относительно "нулевого" ее положения при сгибании в коленном суставе до угла 140 град. на данном уровне бедра.

Подобный алгоритм действий повторили после удаления фасции. Таким образом, была получена кривая 4, которая позволила оценить смещение мышц на данном уровне бедра при сгибании в коленном суставе. Позиции, в которых смещение мягких тканей при сгибании в коленном суставе оказалось наименьшим, обозначены значком "*". Использование этих позиций при проведении чрескостных элементов на данном уровне бедра позволит уменьшить риск возникновения фиксационной разгибательной контрактуры коленного сустава и снизит опасность возникновения инфекционных осложнений. Дальнейшие клинические наблюдения, возможно, позволят определить преимущественное значение для профилактики контрактур изучение смещения какого-то определенного слоя мягких тканей.

Таким образом, предложенные способ и устройство для его осуществления позволяют получить более глубокие и точные в сравнении с прототипом сведения относительно смещения мягких тканей относительно кости при движениях в суставах. Эти сведения имеют важное прикладное значение, так как направлены на повышение качества лечения больных методом чрескостного остеосинтеза.

Источники информации 1. Девятов А.А. Чрескостный остеосинтез. - Кишинев, 1990, - 316 с.

2. Волков М.В., Оганесян О.В. Восстановление формы и функции суставов и костей (аппаратами авторов). - М., 1986, - 256 с.

3. Барабаш А.П., Соломин Л.Н. "Эсперанто" проведения чрескостных элементов при остеосинтезе аппаратом Илизарова. - Новосибирск: Наука, 1997, - 188 с.

4. Барабаш А.П., Соломин Л.Н. Способ лечения повреждений длинных костей и устройство для его осуществления. - Патент РФ 2123307.

Формула изобретения

1. Способ определения смещения мягких тканей относительно кости путем нанесения кривой положения кожи при нулевом положении сустава, произведения всех возможных видов движений в смежных суставах с максимальной амплитудой с нанесением на кожу кривых линий, отражающих смещение кожи относительно кости при каждом движении, измерением расстояния между исходной кривой и другими линиями, нахождением позиций с минимальным расстоянием между ними, отличающийся тем, что на идентичном уровне исследуют смещение фасций, мышц, сухожилий, при этом кривые переносят с помощью прозрачного материала на миллиметровую бумагу и определяют позиции, в которых смещение всей толщи мягких тканей наименьшее.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее базовую опору с направляющей и перемещающейся по ней контрольной опорой, снабженной трубками, отличающееся тем, что содержит не менее двух направляющих, жестко прикрепленных к базовой опоре и выполненных с возможностью жесткой фиксации контрольной опоры, при этом контрольная опора располагается с совмещением ее центра с центром диаметра кости и содержит не менее двух пар жестко фиксированных на ней направляющих трубок с фиксирующими болтами и щупами, ориентированными к центру контрольной опоры, а базовая опора жестко крепится к кости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3