ИННОВАЦИОННЫЙ ВЕТЕРИНАРНЫЙ ЦЕНТР МОСКОВСКОЙ ВЕТЕРИНАРНОЙ АКАДЕМИИ ИМ. К.И. СКРЯБИНА

Сравнительный анализ биомеханических аспектов применения пластин с угловой стабильностью и спице-стержневых аппаратов наружной фиксации при остеосинтезе голени у собак

Сидорова Юлия Игоревна, аспирант кафедры ветеринарной хирургии, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии – МВА имени К. И. Скрябина»

 

В результате испытания прочностных характеристик пластин с угловой стабильностью (LCP) и  спице-стержневых аппаратов внешней фиксации двух типов было установлено, что наибольшей прочностью обладают образцы, фиксация костных отломков в которых осуществлялась при помощи пластин с угловой стабильностью. С учетом возможности установки данных пластин через минимально-инвазивный доступ (MIPO), их использование является наиболее предпочтительным при хирургическом лечении перелом костей голени у собак.

Актуальность

Переломы голени встречаются с частотой 20% от общего количества переломов длинных трубчатых костей у собак [5]. В большинстве  случаев решение данной проблемы  - оперативное лечение.  В соответствии с международными стандартами, наиболее предпочтительно сохранять кровоснабжение поврежденного участка костей, а так же соблюдать функциональную репозицию и стабильную фиксацию отломков, для обеспечения ранних активных движений с возможностью опоры на поврежденную конечность. Все эти условия возможно выполнить с использованием различных способов остеосинтеза. В данной статье мы оценивали прочностные характеристики двух наименее травматичных вариантов – накостного остеосинтеза пластиной с угловой стабильностью и чрескостного остеосинтеза с применением спице-стержневых аппаратов наружной фиксации.

Цель исследования

Сравнить относительную жесткость 3 конструкций для остеосинтеза голени у собак: пластина с угловой стабильностью (LCP -Locking Compression Plate), спице-стержневой унилатеральный аппарат наружной фиксации и спице-стержневой билатеральный аппарат наружной фиксации.

Материалы и методы исследования

Испытания проводили на базе лаборатории  испытания материалов, медицинской техники и метрологии ФГБУ "ЦИТО имени Н.Н. Приорова" министерства здравоохранения РФ. Исследование основано на анализе результатов проведения биомеханических испытаний конструкций, установленных на кости голени. Испытания проводились на универсальной испытательной машине  LFM-50кН (рис.1), предназначенной для совместных измерений прилагаемой силы и линейных размеров образцов при их деформировании на сжатие и трехточечный изгиб.

Универсальная испытательная машина  LFM-50 кН

Рис 1. Универсальная испытательная машина  LFM-50 кН

В ходе исследования определяли величину деформации образцов в миллиметрах в зависимости от воздействующей силы (F), измеряемой в килоньютонах (kN).  Образцы представляли собой кости голени собак с массой тела до 25кг, в возрасте от 2 до 5 лет, умерших от незаразных заболеваний.  Для исследования образцов на трехточечный изгиб были смоделированы простые поперечные диафизарные переломы больше- и малоберцовой костей (рис.2-рис.4).  Для исследования образцов на сжатие,  костные отломки стабилизировали с диастазом в области перелома в диапазоне от 5 до 8мм (рис.5). Данное условие было необходимым для оценки прочностных характеристик испытуемых конструкций. В зависимости от способа стабилизации костных отломков, образцы были разделены на группы (таблица1).

Исследование образцов 1 группы на трехточечный изгиб, база 170мм

Рис 2. Исследование образцов 1 группы на трехточечный изгиб, база 170мм

 

Рис 3. Исследование образцов 2 группы на трехточечный изгиб, база 170мм

Рис 4. Исследование образца 3 группы на трехточечный изгиб, база 170мм

Рис 5. Положение образцов при исследовании на сжатие

 

Таблица 1. Характеристика биомеханического исследования

 

Группа 1

Группа 2

Группа 3

Конструкция

Остеосинтез пластиной с угловой стабильностью

Остеосинтез с применением унилатерального аппарата наружной фиксации

Остеосинтез с применением билатерального аппарата наружной фиксации

Характер испытания

Определение прочности при сжатии

Определение прочности при 3-точечном изгибе на 170- мм базе

Результаты биомеханического исследования

В результате испытания образцов на сжатие (рис.6), было обнаружено, что наибольшей прочностью обладает образец из группы 1, стабилизированный пластиной с угловой стабильностью (деформация 2мм при силе сжатия 0,48 kN, 4мм – 0,468 kN, 6мм – 0,723 kN ,8мм – 1,664 kN, 10мм – 2,444 kN; предел упругости (Fупр) равен 0,35 kN).

На втором месте образец из группы 3, стабилизированный при помощи билатерального аппарата наружной фиксации (деформация 2мм при силе сжатия 0,407 kN, 4мм – 0,848 kN, 6мм – 1,165 kN , 8мм при силе сжатия 1,445 kN, 10мм - 1,482 kN; Fупр= 0,856 kN). На третьем месте образец из группы 2, стабилизированный при помощи унилатерального аппарата наружной фиксации (деформация 2мм при силе сжатия 0,104 kN, 4мм – 0,188 kN, 6мм – 0,292 kN ,8мм – 0,233 kN, 10мм – 1,076 kN; Fупр= 0,2 kN).

При исследовании образцов на трехточечный изгиб (рис.7), было обнаружено, что наибольшей прочностью обладает образец из группы 1  (деформация 2мм при силе сжатия 0,311 kN, 4мм – 0,985 kN, 6мм – 1,507 kN ,8мм – 1,03 kN, 10мм – 1,146 kN; Fупр = 1,282 kN). При этом необходимо отметить, что данный образец деформировался за счет своей костной основы (Fразр = 1,524 kN), сама пластина оставалась без изменений.

На втором месте образец из группы 3 (деформация 2мм при силе сжатия 0,163 kN, 4мм – 0,415 kN, 6мм – 0,551 kN ,8мм – 0,666 kN, 10мм – 0,764 kN; Fупр = 0,415 kN).

На третьем месте образец из группы 2 (деформация 2мм при силе сжатия 0,082 kN, 4мм – 0,205 kN, 6мм – 0316 kN ,8мм – 0,416 kN, 10мм – 0,495 kN;  Fупр = 0,38 kN).

График зависимости деформации образцов от силы сжатия

Рис. 6. График зависимости деформации образцов от силы сжатия

 График зависимости деформации образцов от прилагаемой силы

Рис. 7. График зависимости деформации образцов от прилагаемой силы

Заключение

В результате проведенных испытаний было установлено, что наибольшими прочностными характеристиками обладают образцы из группы 1, фиксация костных отломков в которых осуществлялась при помощи пластин с угловой стабильностью. С учетом возможности установки данных пластин через минимально-инвазивный доступ (MIPO), их использование является наиболее предпочтительным при хирургическом лечении переломов костей голени у собак.

Образцы из 3 группы, стабилизированные при помощи билатерального аппарата наружной фиксации, уступают в жесткости образцам из группы 1, но так же имеют возможность применяться при переломах голени у собак данной весовой категории. Образцы из группы 2,  стабилизированные при помощи унилатерального аппарата наружной фиксации, показали недостаточную жесткость фиксации костных отломков и не рекомендуются для хирургического лечения переломов голени у собак данной весовой категории.

Литература

  • Самошкин И.Б., Тимофеев С.В., Слесаренко Н.А.  Хирургическая коррекция при переломах длинных трубчатых костей у животных и ее морфологическое обоснование. М.: МГАВМиБ им. К.И. Скрябина, 2003.
  • Филиппов Ю.И., Акимов А.В., Сидорова Ю.И. Новые возможности накостного остеосинтеза пластинами в ветеринарной ортопедии. М.: Сборник молодых ученых, ФГБОУ ВПО МГАВМиБ - МВА им. К.И. Скрябина, 2014.
  • Tong G. O., Bavonratanavech S. AO Manual of Fracture Management – Minimally Invasive Plate Osteosynthesis (MIPO) Thieme, 2007. – с. 381.
  • Karl H.Kraus, James P.Toombs&Malcolm G.Ness External Fixation in Small Animal Practice, 2001.
  • Unger M, Montavon PM, Heim UFA: Classification of fractures of long bones in the dog and cat: introduction and clinical application. Vet Comp Orthop Traumatol 3:41, 1990.

 

 

Вернуться к списку