Способ определения прочности системы кость-имплантат-кость в условиях стандартного остеосинтеза при переломах проксимального отдела бедра
Владельцы патента RU 2387382:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ" (ГОУ ВПО БГМУ РОСЗДРАВА) (RU)
Изобретение относится к экспериментальной медицине, в частности к травматологии и ортопедии. Используют биоманекены бедренной кости с чрезвертельным и чресшеечным переломами проксимального отдела бедра, полученными в эксперименте, в условиях остеосинтеза следующими имплантатами: динамический бедренный винт с длинной диафизарной пластиной и вертельной накладкой, динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной и вертельной накладкой, динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной без вертельной накладки, гамма-гвоздь, реконструктивный гвоздь, канюлированные винты. Каждый биоманекен подвергают дозированному осевому сжатию со скоростью 5 мм в минуту на динамометре до полного разрушения системы. В качестве контроля принимают образцы с интактной костью и оценивают межфрагментарную стабильность по линии перелома в условиях остеосинтеза динамическим бедренным винтом с длинной диафизарной пластиной и вертельной накладкой как составляющую 51,8% механической прочности интактной кости, в условиях остеосинтеза динамическим бедренным винтом с короткой диафизарной пластиной и вертельной накладкой соответственно 48,7%, в условиях остеосинтеза реконструктивным гвоздем соответственно 41%, в условиях остеосинтеза гамма-гвоздем соответственно 37,5%, в условиях остеосинтеза динамическим бедренным винтом с короткой диафизарной пластиной без вертельной накладки соответственно как 27%, в условиях остеосинтеза канюлированными винтами соответственно как 20,6%. Способ обеспечивает получение характеристик устойчивости к осевой нагрузке системы кость-имплантат-кость данными имплантатами в условиях стандартного остеосинтеза при переломах проксимального отдела бедра. 3 ил., 1 табл.
Изобретение относится к экспериментальной медицине, в частности к травматологии и ортопедии, и может быть использовано при выборе технологий остеосинтеза.
Известен способ оценки прочности конструкций несъемных зубных протезов, заключающийся в определении величины объемного термического расширения путем последовательного исследования увеличения объема только зуба, на который изготавливают несъемный зубной протез, а затем увеличение объема системы зуб с укрепленным несъемным зубным протезом при нагреве, а оценку производят по формуле (патент RU 2028125, 1995 г.). Данный способ позволяет качественно оценить прочность нескольких конструкций протезов, которая зависит как от качества их изготовления, так и от особенностей конструкции.
Прототипом изобретения является способ оценки прочности системы кость-имплантат-кость большеберцовой кости с поперечным переломом средней трети диафиза: с аппаратом Илизарова, с накостной пластиной и с интрамедуллярным блокированным штифтом (Квициния P.P. Двигательная реабилитация больных после стабильно-функционального остеосинтеза длинных трубчатых костей: Автореф. дис…канд. мед. наук. - Уфа, 2006. - 22 с.). Исследование проводилось на универсальном динамометре INSTRON 1185 (Великобритания). Контролем послужили макеты интактной большеберцовой кости. Каждая группа образцов подвергалась осевому сжатию со скоростью 10 Н с секунду. Интактные кости выдерживали осевую нагрузку без пластической деформации до 430±20 кг. Кости с поперечным переломом средней трети диафиза выдерживали нагрузку до 538±20 кг, кости с аналогичным переломом с аппаратом Илизарова выдерживали нагрузку до 856±20 кг, однако структурная деформация наступала позже, по сравнению со всеми образцами. Образцы с интрамедуллярными блокированными стержнями выдерживали в среднем по 890±20 кг.
Стендовые испытания прочностных характеристик системы кость-имплантат-кость при поперечных переломах средней трети диафиза большеберцовой кости в условиях накостного, внеочагового и интрамедуллярного остеосинтеза позволили установить сопоставимо высокие стабилизирующие характеристики при фиксации по технологии Илизарова и закрытого интрамедуллярного блокирующего остеосинтеза.
Задачей изобретения является оценка прочности системы кость-имплантат-кость в условиях стандартного остеосинтеза при переломах проксимального отдела бедра сертифицированными имплантатами, а именно: динамический бедренный винт с длинной диафизарной пластиной и вертельной накладкой, динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной и вертельной накладкой, динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной без вертельной накладки, гамма-гвоздь, реконструктивный гвоздь, канюлированные винты. Для данных имплантатов, помимо качества, малоинвазивности и эстетичности, имеет значение устойчивость к осевой нагрузке, как обязательное условие функциональной реабилитации больного.
Технический результат - получение характеристик устойчивости к осевой нагрузке системы кость-имплантат-кость в условиях стандартного остеосинтеза при переломах проксимального отдела бедра сертифицированными имплантатами, а именно: динамический бедренный винт с длинной диафизарной пластиной и вертельной накладкой, динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной и вертельной накладкой, динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной без вертельной накладки, гамма-гвоздь, реконструктивный гвоздь, канюлированные винты.
Способ оценки прочностных характеристик системы кость-имплантат-кость в условиях стандартного остеосинтеза при переломах проксимального отдела бедра осуществляется следующим образом: используют 5 групп биоманекенов бедренной кости с чрезвертельным переломом и 1 группу с чресшеечным переломом проксимального отдела бедра, полученными в эксперименте, в условиях остеосинтеза сертифицированными имплантатами: динамический бедренный винт с длинной диафизарной пластиной и вертельной накладкой, динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной и вертельной накладкой, динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной без вертельной накладки, гамма-гвоздь, реконструктивный гвоздь, канюлированные винты. В качестве контроля были приняты образцы с интактной костью. Каждый биоманекен подвергают дозированному осевому сжатию, до полного разрушения системы со скоростью 5 мм в минуту на универсальном динамометре INSTRON 1185 (фиг.1).
В условиях нарастающей нагрузки системы кость-имплантат-кость имели различные характеристики поведения (табл.).
При этом наибольшую межфрагментарную стабильность по линии перелома продемонстрировал динамический бедренный винт с длинной диафизарной пластиной и вертельной накладкой, гамма-гвоздь и реконструктивный гвоздь, меньшую - динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной и вертельной накладкой, самую низкую - биоманекен с канюлированными винтами.
В образцах с динамическим бедренным винтом и интрамедуллярными способами остеосинтеза разрушение происходило за счет перфорации головки бедра винтом. В контрольной группе перелом интактных образцов локализовался в базальной зоне шейки бедра (фиг.2).
Предлагаемый способ иллюстрируется следующими чертежами: на фиг.1 изображено расположение испытуемых систем кость-имплантат-кость в динамометре INSTRON 1185; на фиг.2 - испытуемые системы после разрушения; а - интактный образец, б - динамический бедренный винт с длинной диафизарной пластиной и вертельной накладкой, в - динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной и вертельной накладкой, г - динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной без вертельной накладки, д - образец с канюлированными винтами, е - гамма-гвоздь при подвертельном оскольчатом переломе, ж - реконструктивный гвоздь, з - гамма-гвоздь при чрезвертельным переломе; на фиг.3 - прочностные характеристики системы кость-имплантат-кость в условиях остеосинтеза проксимального отдела бедра.
Сравнительные стендовые испытания системы кость-имплантат-кость позволяют утверждать, что ни один из способов стандартного остеосинтеза не обеспечивает механическую прочность, сопоставимую с интактными образцами, которые разрушились при нагрузке 7800Н. При этом исследуемые стандартные технологии с использованием сертифицированных имплантатов по прочностным свойствам показали следующие результаты: динамический бедренный винт с длинной диафизарной пластиной и вертельной накладкой 51,83% (4043Н) от механической прочности интактной кости, динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной и вертельной накладкой 48,71% (3799Н), реконструктивным гвоздем 40,99% (3197Н) и гамма-гвоздем 37,49% (2924Н), динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной без вертельной накладки 27,31% (2130Н), у макета с оскольчатым чрезвертельным переломом, синтезированным гамма-гвоздем 25,68% (2003Н), образец с канюлированными винтами 20,55% (1603Н) (фиг.3).
Таким образом, в условиях нарастающей нагрузки прочностные характеристики системы кость-имплантат-кость уступали интактной кости и составляли от 20,6 до 51,8% от механической прочности контрольной группы.
При сравнительной оценке различных имплантатов наиболее высокие прочностные характеристики продемонстрировали динамический бедренный винт с длинной диафизарной пластиной и вертельной накладкой (51,8%), динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной и вертельной накладкой (48,7%), реконструктивным гвоздем (41%) и гамма-гвоздем (37,5%).
| Структура разрушения системы кость-имплантат-кость | ||
| Перфорация головки, % | Межфрагментарная нестабильность, % | |
| Динамический бедренный винт | 75,0 | 25,0 |
| Гамма-гвоздь, реконструктивный гвоздь | 66,66 | 33,33 |
| Канюлированные винты | 0 | 100,0 |
Способ определения прочностных характеристик системы кость-имплантат-кость в условиях стандартного остеосинтеза при переломах проксимального отдела бедра, характеризующийся тем, что используют биоманекены бедренной кости с чрезвертельным и чресшеечным переломами проксимального отдела бедра, полученными в эксперименте, в условиях остеосинтеза следующими имплантатами: динамический бедренный винт с длинной диафизарной пластиной и вертельной накладкой, динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной и вертельной накладкой, динамический бедренный винт с короткой диафизарной пластиной без вертельной накладки, гамма-гвоздь, реконструктивный гвоздь, канюлированные винты, при этом каждый биоманекен подвергают дозированному осевому сжатию со скоростью 5 мм в мин на динамометре до полного разрушения системы, а в качестве контроля принимают образцы с интактной костью и оценивают межфрагментарную стабильность по линии перелома в условиях остеосинтеза динамическим бедренным винтом с длинной диафизарной пластиной и вертельной накладкой как составляющую 51,8% механической прочности интактной кости, в условиях остеосинтеза динамическим бедренным винтом с короткой диафизарной пластиной и вертельной накладкой соответственно 48,7%, в условиях остеосинтеза реконструктивным гвоздем соответственно 41%, в условиях остеосинтеза гамма-гвоздем соответственно 37,5%, в условиях остеосинтеза динамическим бедренным винтом с короткой диафизарной пластиной без вертельной накладки соответственно как 27%, в условиях остеосинтеза канюлированными винтами соответственно как 20,6%.
