Оперативно лечение на фрактури — принципи на вътрешната фиксация (остеосинтеза)

Въведение

Оперативната остеосинтеза — хирургичното фиксиране на фрактури с вътрешни или външни метални импланти — е в основата на съвременната фрактурна хирургия и представлява един от великите напредъци на ортопедията в XX век. Принципите, формулирани от фондация AO (Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen) от края на 1950-те години насам — анатомична репозиция, стабилна фиксация, запазване на кръвоснабдяването и ранна функционална рехабилитация — са преобразили изходите от фрактури, исторически лекувани с продължителна имобилизация при висока честота на скованост и деформации. Настоящата тема, синтезираща съдържание от AO Principles of Fracture Management, Apley & Solomon’s, Miller’s Review и Rockwood and Green’s, разглежда принципите на остеосинтезата, основните видове импланти (винтове, плаки, интрамедуларни пирони, апарати за външна фиксация, серклажна тел и опъваща лента), биомеханичните принципи на тяхното приложение, специфичните показания и техники, а също и принципите на отстраняване на имплантите.

Биомеханични принципи

Механичната среда, създадена от фрактурната фиксация, определя механизма на зарастване. Фундаменталното разграничение е между абсолютна стабилност (твърда фиксация без интерфрагментарно движение, водеща до директно/първично костно зарастване) и относителна стабилност (контролирано движение на фрактурното огнище, водещо до индиректно/вторично костно зарастване с формиране на callus). Всяка механична среда изисква различен избор на импланти и техники.

Абсолютна стабилност се постига чрез lag screw (с предпазна плака или без), чрез компресионни плаки, приложени с компресия на фрактурното огнище, и чрез tension band wiring на подходящи места. Клиничните показания за абсолютна стабилност са прости ставни фрактури (при които анатомичната репозиция трябва да бъде запазена по времето на зарастване без каквото и да е движение, което би нарушило хрущяла) и определени прости диафизарни фрактури.

Относителна стабилност се постига чрез мостовидни плаки, интрамедуларни пирони и апарати за външна фиксация. Клиничните показания са диафизарни фрактури (особено разтрошени образци), при които естественото зарастване с callus е предпочитано пред директното зарастване.

Концепцията за „споделяне на натоварването” (load sharing) срещу „носене на натоварването” (load bearing) е също важна. Имплант, споделящ натоварването, предава част от него през костните фрагменти; имплант, носещ натоварването, предава цялото натоварване през самия имплант. Заключващите плаки и интрамедуларните пирони могат

да функционират като импланти, носещи натоварването, когато образецът на фрактурата не позволява репозиция и директен костен контакт; те функционират като импланти, споделящи натоварването, когато костните фрагменти са репонирани и участват в предаването на натоварването.

Материали на имплантите

Използваните при остеосинтезата материали са сходни с тези при артропластиката (вж. глава за принципите на артропластиката): неръждаема стомана (316L клас за травматични импланти); титан и титанови сплави (Ti-6Al-4V); кобалт-хромови сплави при избрани приложения. Основните съображения включват биосъвместимост, корозионна устойчивост, механични свойства (якост, пластичност, умороустойчивост) и все по-важни образни характеристики (като титанът е предпочитан заради съвместимостта с МРТ и КТ).

Биоразградимите импланти (полимлечна киселина, полигликолова киселина и сополимери) намират нишово приложение при избрани фрактури (особено малеоларни и дребнофрагментни); приложението им е ограничено поради понякога недостатъчната им якост и от възпалителната реакция към продуктите на разграждане в някои случаи.

Винтове

Винтът е най-фундаменталният имплант в хирургията на фрактурите. Основните видове и приложения включват:

Видове винтове Кортикални винтове: Предназначени за захват в кортикалната кост. Типично с диаметър 3,5 mm за употреба при възрастни (с по-малки размери за ръка, стъпало и педиатрични приложения), с фини резби, осигуряващи захват по кортекса на дългите кости.

Спонгиозни винтове: Предназначени за захват в спонгиозната (трабекуларна) метафизарна и епифизарна кост. Типично с диаметър 4,0 mm и 6,5 mm за употреба при възрастни, с по-груби резби, осигуряващи захват в трабекуларната кост. Предлагат се с пълна или частична резба.

Канюлирани винтове: Кухи винтове, поставяни върху водач, позволяващи прецизно позициониране на трудно достъпни места (шийка на бедрената кост, таранна кост, скафоидна кост). Кухото сечение намалява якостта в сравнение с масивни винтове от същия външен диаметър.

Заключващи винтове: Предназначени да се заключват в съответния отвор на плаката, създавайки конструкция с фиксиран ъгъл. Резбата на винта се захваща в съответните резби на отвора на плаката, а не разчита на компресия винт–кост.

Безглави компресионни винтове: Самокомпресиращи се винтове без глава, предназначени да останат скрити вътре в костта (Herbert screw, Acutrak и др.). Използват се при фрактури на скафоидната кост, таранната кост, фиксация на остеохондрални

фрагменти и при други приложения, при които изпъкнала глава на винта би представлявала проблем.

Биоабсорбируеми винтове: Изработени от биоразградими полимери. Полезни при избрани приложения, включително малеоларна фиксация, фиксация на синдесмозата в определени случаи и фиксация на фрагменти в областта на китката.

Функции на винтовете Винтовете изпълняват три основни механични функции:

Компресия: Класическата техника на lag screw използва винт за компресия на два фрагмента един към друг. Техниката изисква винтът да плъзга свободно през близкия фрагмент (отворът в него е пробит по-широко от резбата на винта) и да захваща резби в далечния фрагмент, така че затягането на винта да предизвика компресия на фрагментите. Lag screw се използват при прости образци на фрактури и при избрани ставни фрактури.

Позиционни винтове: Винт, използван да задържи фрагментите в конкретна позиция без създаване на компресия. Използва се при фиксация на синдесмозата (при която компресията е нежелателна), при фиксация на анкилоза в някои случаи и при трансфиксация в различни ситуации.

Плакова фиксация: Винтове, закрепващи плака към костта и осигуряващи връзката между плаката и подлежащата кост.

Плаки

Плаките са плоски метални устройства, приложени върху повърхността на костта и фиксирани с винтове. Основните видове и функции на плаките включват:

Видове плаки Конвенционални (незаключващи) плаки: Включват динамичната компресионна плака (DCP), ограничено-контактната динамична компресионна плака (LC-DCP), реконструкционната плака и тръбичната плака „едно трето”. Тези плаки разчитат на компресия винт–кост — винтът се затяга, за да притегли плаката към повърхността на костта, осигурявайки триене между плаката и костта.

Заключващи плаки: Съвременна категория, при която главите на винтовете се навиват в плаката, създавайки конструкция с фиксиран ъгъл, която не изисква компресия плака–кост за стабилност. Заключващият винт функционира като „моноаксиален” щифт на апарат за външна фиксация вътре в костта. Заключващите плаки са особено полезни при остеопорозна кост, периставни фрактури и в ревизионните операции.

Хибридни плаки (заключващи компресионни плаки, LCP): Плаки с опции за отвори за заключващи и незаключващи винтове, позволяващи на хирурга да избира коя от двете функции да използва в зависимост от конкретната фрактура.

Анатомични плаки: Предварително оформени плаки, съответстващи на анатомията на конкретни кости (проксимален хумерус, дистален радиус, проксимална тибия, дистална тибия, дистален фемур и др.). Предварителното оформяне улеснява поставянето и подобрява прилягането.

Периставни плаки: Предназначени за фиксация на вътреставни и периставни фрактури, с нисък профил на главата, опции за многоъглово разполагане на винтовете и други характеристики за трудна анатомия.

Реконструкционни плаки: Силно огъваеми плаки, позволяващи оформяне по сложна анатомия (таз, ацетабулум, лопатка).

Дребнофрагментни плаки: Малки плаки за ръка, стъпало и избрани педиатрични приложения.

Функции на плаките Механичната функция на плаката зависи от техниката на приложение:

Компресионна плака: Прилага се с ексцентрично пробиване с цел предизвикване на интерфрагментарна компресия на фрактурното огнище при затягане на винтовете. Използва се за фиксация с абсолютна стабилност при прости образци на фрактури.

Неутрализационна плака: Прилага се след lag screw фиксация на фрактурата, предпазвайки фиксацията с lag screw от физиологичните сили по времето на зарастване. Използва се при прости наклонени и спирални фрактури.

Подпорна плака (buttress plate): Прилага се към метафизарен фрагмент с цел предотвратяване на разрушаване под аксиално натоварване. Класическото приложение е при медиална фрактура на тибиалното плато, при която плаката противодейства на дислокацията на кортикалния фрагмент медиално при приложение на аксиално натоварване.

Мостовидна плака: Прилага се над разтрошена зона на фрактурата без опит за анатомична репозиция на интермедиерните фрагменти. Плаката осигурява относителна стабилност, при зарастване чрез формиране на callus. Използвана при разтрошени диафизарни фрактури, мостовидният принцип на плаката запазва мекотъканната обвивка и кръвоснабдяването на интермедиерните фрагменти.

Tension band плака: Прилага се от страната на опъване на фрактурата, с принципа, че физиологичното натоварване предизвиква компресия на фрактурното огнище чрез съпротивлението на плаката на опъване. Класическото приложение е латералната бедрена плака, при която аксиалното натоварване предизвиква компресия на медиалния кортекс чрез ефекта на tension band на латералната плака.

Минимално инвазивна плакова остеосинтеза (MIPO) Техниката MIPO (Minimally Invasive Plate Osteosynthesis), разработена през 1990-те години, поставя плаки чрез малки разрези от двете страни на фрактурата без директна експозиция на разтрошената фрактурна зона. Плаката се въвежда в субмускулен тунел и се фиксира с перкутанни винтове под образен контрол. Техниката запазва мекотъканната обвивка и локалното кръвоснабдяване, с документирани ползи по отношение на честотата на зарастване и профила на усложненията при избрани фрактури (особено метафизарни и дистални хумерални, дистални феморални, проксимални тибиални и дистални тибиални фрактури).

Интрамедуларни пирони

Интрамедуларният пирон е дълъг имплант, въвеждан в медуларния канал на дълга кост, осигуряващ вътрешна шинираща фиксация на фрактурата. Основните приложения са при диафизарни фрактури на фемура, тибията и хумеруса, с избрани приложения при метафизарни фрактури на тези кости.

Видове интрамедуларни пирони Конвенционални (незаключващи) пирони: Историческият вид. Осигуряват стабилност при огъване, но ограничена ротационна и аксиална стабилност. До голяма степен заменени от заключващи пирони в съвременната практика.

Заключващи пирони: С заключващи винтове (интерлокиращи болтове) на проксималния и дисталния край. Осигуряват пълна механична стабилност, включително стабилност при огъване, аксиална и ротационна стабилност. Стандарт при диафизарни фрактури в съвременната практика.

Разстъргани срещу неразстъргани пирони: Разстъргването включва последователно разширяване на медуларния канал с вътрекостни стъргала преди поставянето на по-широк пирон. Разстъргването подобрява якостта на фиксация и контактната площ между пирона и костта, но освобождава продукти от разстъргването (включително потенциално емболизираща мазнина и съдържимото на костния мозък) и нарушава ендосталното кръвоснабдяване. Неразстъргваните пирони се поставят в неподготвения медуларен канал, осигурявайки по-малка механична фиксация, но с теоретични предимства за запазване на ендосталното кръвоснабдяване. Съвременната практика като цяло предпочита разстъргани пирони при повечето диафизарни фрактури, като неразстъргваните пирони са запазени за избрани показания (тежки открити фрактури с опасения за инфекция, множествена травма с опасения за мастна емболия, предизвикана от разстъргването).

Цефаломедуларни пирони: Специализирани пирони за проксимални бедрени фрактури, с проксимален заключващ винт, проникващ в главата и шийката на бедрената кост. Използват се при пертрохантерни, субтрохантерни и сегментарни бедрени фрактури.

Ретроградни пирони: Въвеждани от дисталния край на костта (широко използвани при фрактурите на дисталния фемур и при определени фрактури на диафизата, при които антеградното въвеждане през fossa piriformis или трохантера е затруднено).

Биомеханични принципи Интрамедуларните пирони функционират като устройства, споделящи натоварването, когато образецът на фрактурата позволява кортикален контакт между фрагментите, и като устройства, носещи натоварването, когато разтрошаването не позволява кортикален контакт. Механичната якост на конструкцията пирон–кост зависи от диаметъра на пирона (който определя твърдостта при огъване), работната дължина (разстоянието между най- проксималните и дисталните точки на фиксация) и вида и броя на заключващите винтове.

Предимства и недостатъци Предимствата на интрамедуларното пироноване включват: запазване на периосталното кръвоснабдяване (пиронът се въвежда по ендостея, чийто съдов принос е по-малък от този на периоста за диафизарната кост); биологична фиксация с зарастване чрез callus; възможност за сравнително ранно натоварване в много случаи; козметични предимства пред плаковата фиксация; и по-ниски честоти на инфекции в сравнение с открита плакова фиксация в много условия.

Недостатъците включват: техническите изисквания на процедурата (необходимост от фрактурна маса или подходящо позициониране, образна усилвателна скопия, специализирани инструменти); малкият, но реален риск от синдром на мастна емболия при разстъргване, особено при политравма; потенциалът за грешна репозиция (пиронът следва медуларния канал, който може да не съответства перфектно на желаната ос); и ограниченията в метафизарните области, при които пиронът осигурява по-малко надеждна фиксация.

Външна фиксация

Външната фиксация включва щифтове или тели, поставени в костта над и под фрактурата, като щифтовете са свързани отвън с пръти, пръстени или рамки. Основните видове включват:

Линейни (едностранни) апарати за външна фиксация: Щифтове, поставени от едната страна на крайника, свързани с външни пръти. Използват се за временна стабилизация на нестабилни фрактури, окончателно лечение на избрани фрактури, лечение на тазови наранявания и при други приложения.

Циркулярни апарати за външна фиксация (апарат на Ilizarov, Taylor Spatial Frame): Тънки тели или фини щифтове, преминаващи през костта в множество равнини, свързани с обиколни пръстени. Конфигурацията позволява многоравнинна корекция и постепенно регулиране. Използват се при корекция на деформации на крайниците, удължаване на крайниците, лечение на псевдоартроза и при комплексно фрактурно лечение.

Хибридни апарати: Комбиниращи елементи на линейна и циркулярна фиксация, често с пръстен в периставната зона и линейни пръти в диафизата. Полезни при периставни фрактури на проксималната и дисталната тибия.

Основните показания за външна фиксация (ВКО — външна костна остеосинтеза) включват: временна стабилизация на нестабилни фрактури при политравма (принцип на damage control ортопедия); открити фрактури с обширно мекотъканно увреждане, при които вътрешната фиксация е противопоказана; наранявания на тазовия пръстен с хемодинамична нестабилност; ревизионна хирургия с костни дефекти; комплексна псевдоартроза; корекция на деформации; и избрани видове фрактури (педиатрични бедрени фрактури при по-големи деца, определени тибиални фрактури с лоша мекотъканна обвивка).

Усложненията на ВКО включват инфекция около щифтовете (основната дългосрочна грижа, изискваща прецизен контрол на местата на щифтовете), разхлабване на щифтовете, срастване в порочно положение, ставна скованост и дискомфорт при продължително носене на апарата.

Серклажна тел и tension band wiring

Серклажната тел е отрязък от тел, прокарана около костта и усукана с цел компресия на фрагментите. Използвана исторически при напречни и наклонени фрактури, серклажът днес се прилага главно като допълнение към плакова или пирон-фиксация при специфични приложения (дълги наклонени фрагменти, перипротезни фрактури около стебла).

Tension band wiring е специфична техника, приложима при фрактури, при които физиологичното натоварване предизвиква опъване на единия кортекс и компресия на срещуположния — класически при олекранона и патела. Телта се поставя от страната на опъване и превръща опъващата сила в компресия на фрактурното огнище. Двете основни техники са tension band wiring в осемка (с два успоредни K-wire тела, преминаващи през фрагмента, и тел в осемка над тях и около винт или напречен щифт дистално от фрактурата) и модифицирано tension band wiring с различни вариации.

Показания за оперативно лечение

Основните показания за оперативна фиксация, обобщени от принципите на AO и от други източници, включват:

Ставни фрактури с дислокация, изискващи анатомично възстановяване на ставната

повърхност (>1–2 mm стъпало или процеп).

32. Нестабилни фрактури, при които закритите методи не могат да задържат репозицията. 33. Фрактури със съдово увреждане, изискващи едновременна съдова реконструкция.

Открити фрактури от клас II и по-висок по класификацията на Gustilo-Anderson (като

избрани фрактури от клас I също изискват фиксация).

Политравма, при която бързата стабилизация позволява ранна мобилизация и

намалява усложненията.

36. Патологични фрактури при тумор или метаболитно костно заболяване.

Неуспешно консервативно лечение с псевдоартроза или срастване в порочно

положение.

Специфични образци на фрактури, за които е известно, че имат лоши резултати при

консервативно лечение.

Фактори от страна на пациента, включително изискването за ранна мобилизация,

необходимостта от избягване на продължително гипсиране и предпочитанията на
пациента.

Damage control ортопедия

Концепцията за damage control ортопедия (DCO), разработена през 1990-те години, се прилага при пациента с политравма, при когото продължителните оперативни процедури могат да влошат физиологичното увреждане от първоначалната травма. Принципът е да се осигури минимална начална фрактурна стабилизация (типично с ВКО), да се допусне физиологично възстановяване и реанимация, и след това да се пристъпи към окончателна фрактурна фиксация, когато състоянието на пациента позволява. Класическият пример е фрактурата на диафизата на бедрената кост при пациент с политравма и гръдно увреждане, при когото ранното окончателно интрамедуларно пироноване е свързано с влошаване на белодробното увреждане вследствие на мастна емболия и възпалителна каскада; вместо това ВКО осигурява начална стабилизация, с конверсия към интрамедуларно пироноване, след като пациентът е физиологично стабилен.

Решението между DCO и ранна пълна грижа (ETC — Early Total Care, с незабавна окончателна фиксация на всички фрактури) се основава на общото физиологично състояние на пациента, като „граничният” пациент — нито ясно стабилен, нито ясно нестабилен — е главният фокус на клиничното вземане на решения.

Отстраняване на импланти

Решението за отстраняване на ортопедичните импланти след зарастването на фрактурата е една от по-дискусионните области на фрактурната хирургия. Основните показания за отстраняване включват:

Симптоматичен хардуер: Изпъкнали или палпируеми импланти, предизвикващи болка или кожно дразнение. Особено характерно при подкожно поставени импланти (тибиални плаки, хардуер при олекранон, малеоларен хардуер).

Инфекция: Импланти, колонизирани от биофилм-формиращи бактерии, изискват отстраняване за ефективно лечение на инфекцията.

Желание на пациента: Особено при по-млади пациенти с опасения относно дългосрочните ефекти от задържането на имплантите.

Образна диагностика: Феромагнитни импланти, нарушаващи МРТ при пациенти, нуждаещи се от това изследване.

Педиатрични пациенти: Импланти, обхващащи растежните зони, които могат да нарушат растежа.

Плаки, обхващащи стави: Които могат да предизвикат артроза или други дългосрочни проблеми.

Основните аргументи срещу рутинното отстраняване включват: риска от усложнения при втора операция (инфекция, невросъдово увреждане, рефрактура); значителните разходи и неудобство за пациента; и липсата на ясни доказателства, че задържането предизвиква дългосрочни проблеми в повечето случаи.

Съвременната практика като цяло предпочита селективно, а не рутинно отстраняване, като решението се основава на конкретния имплант, местоположението, симптомите на пациента и предпочитанията на пациента след подходящо консултиране. Конкретни ситуации, налагащи рутинно отстраняване, включват: подкожни плаки (особено проксималните тибиални, при олекранон, малеоларни, на дисталния радиус), особено при млади активни пациенти; педиатрични импланти, обхващащи растежните зони; синдесмотични винтове (времето е дискусионно, с настоящата тенденция към селективно, а не рутинно отстраняване); и инфектирани импланти.

Обобщение и ключови изводи

Оперативната остеосинтеза е в основата на съвременната фрактурна хирургия, като принципите на AO — анатомична репозиция, стабилна фиксация, запазване на кръвоснабдяването и ранна функционална рехабилитация — ръководят всички решения. Механичната среда, създадена от фиксацията — абсолютна стабилност за първично костно зарастване или относителна стабилност за зарастване с callus — трябва да е съобразена с конкретната фрактура и клиничната ситуация. Основните импланти — винтове (кортикални, спонгиозни, канюлирани, заключващи, безглави компресионни), плаки (компресионни, неутрализационни, подпорни, мостовидни, tension band, с заключващи и незаключващи опции), интрамедуларни пирони (разстъргани срещу неразстъргани, с технология за заключване), апарати за ВКО (линейни, циркулярни по Ilizarov, хибридни), серклажна тел и tension band wiring — притежават специфични приложения и биомеханични принципи. Показанията за оперативно лечение включват ставни фрактури, изискващи анатомично възстановяване, нестабилни фрактури, открити фрактури, фрактури със съдово увреждане, политравма, патологични фрактури и избрани други ситуации. Damage control ортопедията осигурява начална стабилизация при нестабилния пациент с политравма. Отстраняването на импланти е селективно в съвременната практика, с конкретни показания, включващи симптоматичен хардуер, инфекция и определени анатомични или образни съображения. В целия спектър на остеосинтезата биологичното

запазване, подходящата механична среда и прецизната хирургична техника дават най- добрите резултати.