БИОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ СТЕРЖНЕВЫХ АППАРАТОВ ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ ПРИ ЛЕЧЕНИИ РАНЕНЫХ С ОГНЕСТРЕЛЬНЫМИ ПЕРЕЛОМАМИ ДЛИННЫХ КОСТЕЙ КОНЕЧНОСТЕЙ

Лечение раненых с огнестрельными переломами длинных костей конечностей – важнейшая задача военной травматологии и ортопедии. В условиях вооруженных конфликтов последних десятилетий происходит постоянное изменение характера ведения боевых действии и увеличение поражающего воздействия современных огнестрельных снарядов и боеприпасов, поэтому лечение данной категории пациентов требует постоянного совершенствования. Традиционно оказание медицинской помощи раненым с переломами длинных костей конечностей заключалось в своевременном выполнении первичной хирургической обработки и проведении лечебно-транспортной иммобилизации, которая предпочтительно должна выполняться путем проведения внеочагового остеосинтеза при помощи стержневых аппаратов внешней фиксации (АВФ). Однако, существующие варианты и модификации АВФ обладают разными биомеханическими и эргономическими характеристиками, которые, на наш взгляд, требуют дальнейшей доработки с целью улучшения качества оказания медицинской помощи раненым на этапах медицинской эвакуации.
Цель: на основании анализа биомеханических параметров произвести оценку стабильности внешней фиксации костных отломков в построенных моделях нагружения «кость-АВФ» при использовании различных вариантов стержневых АВФ на примере диафизарного оскольчатого перелома большеберцовой кости (типа С по классификации АО).
Материалы и методы: материалом для данного исследования послужила 3D печатная модель большеберцовой кости, построенная на основе КТ в программе Mimics. Модель учитывала губчатую и кортикальную костные ткани. Затем в системе автоматизированного проектирования SolidWorks были построены модели аппаратов внешней фиксации, которые затем совмещались с моделью кости. Далее формировали оскольчатый перелом диафиза кости, типа С по классификации AO. Моделирование нагружения системы кость-АВФ осуществляли в системе конечно-элементного анализа Ansys. Количественный расчет биомеханических характеристик внеочаговой фиксации осуществляли методом конечных элементов (КЭ).
Результаты и выводы: на основании проведенного анализа биомеханических характеристик было выявлено, что наибольшими показателями стабильности при фиксации оскольчатого перелома обладает стержневой АВФ, соединительные узлы которого были выполнены из титанового сплава. В то же время аппараты, соединительные узлы которых были выполнены из других материалов, демонстрировали достаточную степень фиксации при длительных циклах нагружения, не испытывая при этом усталостных нарушений как в костной ткани, так и в элементах аппарата, что подтверждает возможность использования различных модификаций стержневых АВФ при лечении оскольчатых, в том числе огнестрельных, переломов диафизов длинных трубчатых костей в клинической практике.

1. Король С.А., Матвейчук Б.В., Доманский А.Н. Объем хирургической помощи раненым с огнестрельными переломами костей предплечья на этапах медицинской эвакуации во время антитеррористической операции // Травма. – 2016. – №17(6). – С.76-80. doi: 10.22141/1608-1706.6.17.2016.88621.

2. Овденко А. Г. Современные методы лечения гнойных осложнений в травматологии и ортопедии // Церковь и медицина. – 2017. – №1(17). – С.65-73.

3. Крюков Е.В., Головко К.П., Маркевич В.Ю. и др. Характеристика антибиотикорезистентности возбудителей инфекционных осложнений у раненых // Вестник Российской Военно-медицинской академии. – 2023. – Т.25. – №2. – С.193-202. doi: 10.17816/brmma207771.

4. Брижань Л.К., Хоминец В.В., Шаповалов В.М. и др. Современное лечение раненых с огнестрельными ранениями конечностей // Opinion Leader. – 2018. – №8-2(16). – С.48-56.

5. Ktistakis I, Guerado E, Giannoudis PV. Pin-site care: can we reduce the incidence of infections? Injury. 2015; 46(S3): S35-9. doi: 10.1016/S0020-1383(15)30009-7.

6. Чирва Ю.В. Применение комплекта стержневого военно-полевого для лечения раненых и пострадавших с боевыми повреждениями опорно-двигательного аппарата: Автореферат дис. … канд. мед. наук. М.; 2017.

7. Шаповалов В.М., Хоминец В.В., Аверкиев Д.В., Кудяшев А.Л., Остапченко А.А. Особенности оказания специализированной ортопедотравматологической помощи раненым с огнестрельными переломами длинных костей конечностей по опыту боевых действий на Северном Кавказе // Гений ортопедии. – 2011. – №2. – С.107-111.

8. Тришкин Д.В., Крюков Е.В., Давыдов Д.В. и др. Совершенствование наружной фиксации как основа инновационного этапного лечения раненных в конечности // Медицинский вестник ГВКГ им. Н.Н. Бурденко. – 2023. – №2(12). – С.7-18. doi: 10.53652/2782-1730-2023-4-2-7-18.

9. Гринь А.А., Рабченюк К.С., Сергеев К.С. Использование стержней с гидроксиаппатитным покрытием как мера профилактики осложнений при наружной фиксации таза // Гений ортопедии. – 2012. – №3. – С.38-40.

10. Брижань Л.К., Давыдов Д.В., Хоминец В.В. и др. Применение стержневого аппарата КСВП в двухэтапном последовательном остеосинтезе у раненых и пострадавших с огнестрельными ранениями костей конечностей // Гений ортопедии. –2015. – №3. – С.26-29.

11. Huang X, Zhi Z, Yu B, Chen F. Stress and stability of plate-screw fixation and screw fixation in the treatment of Schatzker type IV medial tibial plateau fracture: a comparative finite element study. J Orthop Surg Res. 2015 25; 10: 182. doi: 10.1186/s13018-015-0325-2.

12. Chen P, Lu H, Shen H, Wang W, Ni B, Chen J. Newly designed anterolateral and posterolateral locking anatomic plates for lateral tibial plateau fractures: a finite element study. J Orthop Surg Res. 2017; 12(1): 35. doi: 10.1186/s13018-017-0531-1.

13. Иванов Д.В. Биомеханическая поддержка решения врача при выборе варианта лечения на основе количественных критериев оценки успешности // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. – 2022. – Т.22. – №1. – С.62-89.

14. Патент РФ №2836984 C1, МПК A61B 17/62, A61B 17/64, A61B 17/66. Фиксатор аппарата внешней фиксации отломков костей конечностей и/или таза: заявл. 28.08.2024: опубл. 24.03.2025. Д.В. Давыдов, Л.К. Брижань, А.А. Керимов и др.

15. Патент РФ №2606269, МПК A61B 17/60, A61B 17/62, A61B 17/64. Комплект для репозиции и наружной фиксации отломков костей конечностей и/или таза: заявл. 12.05.2015: опубл. 10.01.2017. Д.А. Холявкин, Н.А. Ефименко, В.В. Хоминец и др.

16. Патент РФ №2837971, МПК A61B 17/62, A61B 17/64, A61B 17/66. Фиксатор аппарата внешней фиксации отломков костей конечностей и/ или таза: заявл. 07.04.2025: опубл. 30.05.2025. Давыдов Д.В., Хоминец В.В., Брижань Л.К. и др.

17. Илларионов А.Г. Технологические и эксплуатационные свойства титановых сплавов: учебное пособие. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. – 137 с.

18. Martinez-Mondragon M, Urriolagoitia-Sosa G, RomeroÁngelesb B, et al. Biomechanical Fatigue Behavior of a Dental Implant Due to Chewing Forces: A Finite Element Analysis. Materials. 2024; 17: 1669. doi: 10.3390/ma17071669.

19. Mara T, Simona S, Flavia A, et al. Evaluation of the Structural Behaviour of a Unilateral External Fixator for Osteosynthesis, The Open Biomedical Engineering Journal. 2021; 15(S2): 29-36. doi: 10.2174/1874120702115010029.