Биомеханика при переломах нижней челюсти

14 Мая в 13:37 1823 0


Правильное применение жесткой фиксации требует установки фиксирующих устройств таким образом, чтобы иммобилизация отломков сохранялась как в покое, так и при движениях. Воздействующие на нижнюю челюсть силы сложны и разнообразны, смещаясь в зависимости от места пережевывания пищевого комка и состояния зубных рядов. Для эффективной стабилизации фрагментов хирург должен обладать некоторым пониманием сил растяжения, которые будут создаваться мышечными сокращениями, так чтобы их можно было преодолеть. Невозможность адекватного преодоления деформирующих усилий может привести к движениям вокруг имплантата при работе челюсти. Это не только увеличивает вероятность недостаточности имплантата и несращения, но и увеличивает возможность раневой инфекции и, наконец, остеомиелита. (Хирург, полагая, что пластина создает стабильность, может не подозревать об отсутствии адекватной фиксации и винить в неудаче саму методику.) 

Правильное понимание биомеханики нижней челюсти при функционировании приведет к тому, что хирург будет использовать нужное количество пластин необходимого размера и прочности в нужном месте. Когда силы растяжения преодолеваются фиксирующим устройством, сращение происходит более надежно и часто, а вероятность неудач сводится к минимуму. Поэтому необходимо хорошо знать функциональные усилия, воздействующие на каждый анатомический отдел нижней челюсти, а также техники фиксации пластин, которые нужно применять в этих отделах для преодоления растягивающих усилий и использования в интересах заживления естественных сдавливающих усилий. 

Большинство костей несет нагрузку неравномерно, поэтому при работе обычно существуют одни отделы, находящиеся под давлением, и другие отделы, находящиеся под натяжением. На рис. 1 в чрезвычайно упрощенном виде представлены силы, воздействующие на нижнюю челюсть при жевании. На рис. 1 А плюсы обозначают сдавливающие силы, действующие на челюсть при жевании, а минусы показывают отделы, находящиеся под натяжением. Когда происходит перелом, эти силы стараются растянуть зону натяжения и сдавить зону, находящуюся под давлением (рис. 1 Б). Хотя это является очень упрощенным описанием сил, действующих на функционирующую нижнюю челюсть, концепция зон натяжения и сдавления фундаментальна для правильной установки мини-пластин и компрессирующих пластин при лечении мандибулярных переломов. 

(А) Общепринятая схема сил растяжения и сдавления, возникающих в нижней челюсти при функционировании. Минусы обозначают области натяжения или растяжения; плюсы обозначают области сдавления. (Б) Воздействие сил растяжения и сдавления на линию перелома в теле нижней челюсти. (Это заметное упрощение, которое, тем не менее, служит подспорьем для правильной фиксации.)
Рис. 1. (А) Общепринятая схема сил растяжения и сдавления, возникающих в нижней челюсти при функционировании. Минусы обозначают области натяжения или растяжения; плюсы обозначают области сдавления. 
(Б) Воздействие сил растяжения и сдавления на линию перелома в теле нижней челюсти. (Это заметное упрощение, которое, тем не менее, служит подспорьем для правильной фиксации.)

Эта важная биомеханическая концепция была впервые оценена в исследовании заживления переломов длинных костей. Сначала считалось, что жесткая пластина, фиксированная к двум отломкам в двух точках с каждой стороны перелома, создаст стабильную фиксацию и предотвратит движения фрагментов по отношению к пластине и друг к другу. Клинические неудачи, сопровождавшие тогда лечение переломов как длинных трубчатых костей, так и нижней челюсти, можно было отнести на счет этой ложной концепции. 

Тщательный анализ выявил, что жесткая пластина с двумя точками фиксации в каждом отломке может обеспечить стабильность, только если усилия, передаваемые пластине и винтам при функциональной нагрузке, не превышают прочность пластины и силы, удерживающие винты, на месте. Если пластина и винты имеют нужную конструкцию, а прочность на разрыв правильно рассчитана и распределена в соответствии с биомеханическими принципами, то обычно достигается стабильность и сращение. Фактически, нужная конструкция пластин и винтов найдена была давно; правильное расположение пластины было понято позднее, когда разобрались в растягивающих и сдавливающих усилиях. 

Используя в качестве примера бедренную кость (рис. 2), должно быть интуитивно очевидно, что нагрузка на головку бедра создает растягивающее усилие в области латерального кортикального слоя и сдавливает медиальный кортикальный слой. Фиксатор, наложенный на одну из кортикальных пластинок кости (через перелом), удерживает отломки вместе в покое, а компрессирующая пластина сообщает области перелома дополнительное положительное (сдавливающее) усилие. 

Бедро иллюстрирует воздействие сил сдавления и растяжения на интактную и сломанную кость. (А) Очевидно, что воздействующая на головку бедра сила нагрузки на ногу расположена медиально, так что сдавливающее усилие (знаки плюса) направлено вдоль медиальной стороны кости, а растягивающее усилие (знаки минуса) распределяется вдоль латеральной части кости. В отсутствие перелома вся кость поддерживает вес. (Б) При переломе сила нагрузки на ногу приводит к сдавлению медиальной стороны и растяжению латеральной стороны. (В) Установка компрессирующей пластины вдоль сдавливаемой стороны не позволит преодолеть более сильные растягивающие усилия, сообщаемые весом тела. Маленькие стрелки обозначают прикладываемую пластиной силу сдавления, и это сдавливающее усилие идет через перелом в покое. Большие стрелки обозначают суммарную общую нагрузку на место перелома при воздействии веса тела. Таким образом, компрессирующая пластина, наложенная через перелом со стороны сдавления, не предотвращает растяжения с противоположной стороны. (Г) В этом случае компрессирующая пластина наложена с растягиваемой стороны перелома. Снова маленькие стрелки показывают статическое усилие, прикладываемое пластиной в покое. Большие стрелки показывают общее сдавливающее воздействие на область перелома, возникающее под нагрузкой. Шинирование растягиваемой стороны компрессирующей пластиной предотвращает всякое воздействие растягивающего усилия на область перелома, и суммарно сила сдавления увеличивается. (Д) Схема применения мини-пластины. Винт захватывают один кортикальный слой. Нагрузка на перелом в покое равна 0. Однако эта пластина (если она достаточно прочна) удержит вместе кортикальные слои отломков на растягиваемой стороне перелома, позволяя нагрузке веса тела оказывать сдавливающее воздействие на всю зону перелома. (Это иллюстрация, а не изображение техники, используемой в клинической практике.)
Рис. 2. Бедро иллюстрирует воздействие сил сдавления и растяжения на интактную и сломанную кость. 
(А) Очевидно, что воздействующая на головку бедра сила нагрузки на ногу расположена медиально, так что сдавливающее усилие (знаки плюса) направлено вдоль медиальной стороны кости, а растягивающее усилие (знаки минуса) распределяется вдоль латеральной части кости. В отсутствие перелома вся кость поддерживает вес. 
(Б) При переломе сила нагрузки на ногу приводит к сдавлению медиальной стороны и растяжению латеральной стороны. 
(В) Установка компрессирующей пластины вдоль сдавливаемой стороны не позволит преодолеть более сильные растягивающие усилия, сообщаемые весом тела. Маленькие стрелки обозначают прикладываемую пластиной силу сдавления, и это сдавливающее усилие идет через перелом в покое. Большие стрелки обозначают суммарную общую нагрузку на место перелома при воздействии веса тела. Таким образом, компрессирующая пластина, наложенная через перелом со стороны сдавления, не предотвращает растяжения с противоположной стороны. 
(Г) В этом случае компрессирующая пластина наложена с растягиваемой стороны перелома. Снова маленькие стрелки показывают статическое усилие, прикладываемое пластиной в покое. Большие стрелки показывают общее сдавливающее воздействие на область перелома, возникающее под нагрузкой. Шинирование растягиваемой стороны компрессирующей пластиной предотвращает всякое воздействие растягивающего усилия на область перелома, и суммарно сила сдавления увеличивается. 
(Д) Схема применения мини-пластины. Винт захватывают один кортикальный слой. Нагрузка на перелом в покое равна 0. Однако эта пластина (если она достаточно прочна) удержит вместе кортикальные слои отломков на растягиваемой стороне перелома, позволяя нагрузке веса тела оказывать сдавливающее воздействие на всю зону перелома. (Это иллюстрация, а не изображение техники, используемой в клинической практике.)


Однако при работе конечности сила растягивающего воздействия на латеральный кортикальный слой обычно превышает таковую сдавливающего воздействия медиально расположенной пластины; поэтому динамические усилия колеблются от позитивных (в покое) до негативных (при нагрузке на ногу). Это часто приводит к ослаблению винтов, несращению и даже к остеомиелиту. С другой стороны, когда пластина удерживает вместе отломки на стороне натяжения, расхождение не может произойти, пока держат винты, а сдавливающее воздействие нагрузки на ногу суммируется с любыми статическими сдавливающими усилиями, сообщаемыми кости пластиной и распределяемыми через линию перелома. Хотя силы в области перелома варьируют, они никогда не становятся негативными (растягивающими) и происходит сращение. 

Также очевидно, что чем более биомеханически рассчитан остеосинтез, тем меньше он зависит от размера и прочности фиксатора. При скреплении перелома со стороны растяжения, если существует значительный контакт отломков со стороны сдавления и минимальный изгибающий момент в точке фиксации, обычно оказываются адекватными даже маленькие фиксирующие приспособления (поскольку они могут преодолеть растягивающие силы в месте установки). С другой стороны, когда в участках слабой кости или минимального контакта между отломками (как в случаях атрофичной нижнечелюстной кости) обнаруживаются большие растягивающие и изгибающие силы, требуются фиксаторы большего размера. Наиболее критическим примером является область утраты костной ткани, когда используемый имплантат (если во время остеосинтеза не производится возмещение костной ткани) должен быть больше и должен фиксироваться винтами большего размера в нескольких точках. 

Вооружившись пониманием описанных выше принципов, читатель должен понять, почему определенные методики остеосинтеза нижней челюсти успешны, а другие неудачны. 

Фиксация дугой в сочетании с мандибуломаксиллярной фиксацией 

Долго считалось, что мандибуломаксиллярная фиксация стабильно закрепляет нижнюю челюсть и разгружает ее. Это не совсем так, и даже проглатывание создает большую нагрузку в области нижней челюсти. Однако так как хорошо установленная мандибулярная дуга передает напряжение вдоль зубного ряда, то она компенсирует растягивающее усилие. Если площадь контакта отломков велика и скручивающее усилие минимально, мандибулярная дуга создает достаточную стабильность для образования костной мозоли и заживления. Безусловно, значительная частота неудач при использовании только мандибуломаксиллярной фиксации потребовала более надежных методик фиксации (вместе с желанием избежать длительных периодов мандибуломаксиллярной фиксации). 

Мандибуломаксиллярная фиксация с межкостной фиксацией проволокой 

Мандибуломаксиллярная фиксация была дополнена межкостной фиксацией проволокой в попытке преодолеть высокую частоту неудач после использования мандибуломаксиллярной фиксации при нестабильных переломах. Когда в областях повышенного биомеханического напряжения нижней челюсти добавляется фиксация проволокой, то результаты улучшаются. Однако если происходит несращение, присутствие проволоки часто приводит к возникновению инфекционной реакции на инородное тело, и нередко развивается остеомиелит. Также нужны периоды длительной мандибуломаксиллярной фиксации, и когда имеет место замедленная консолидация, то может потребоваться мандибуломаксиллярная фиксация в течение 6-12 месяцев. Далее, хотя многие хирурги считают, что сложное плетение проволоки в шашку обеспечивает хорошую фиксацию, в ранней работе Luhr была показана слабость фиксации проволокой — по сравнению с фиксацией пластинами и винтами (рис. 3).

(А) Протестированные модели остеосинтеза. (1) Две параллельные проволочные лигатуры (толщина проволоки 0,5 мм). (2) Горизонтальная проволочная лигатура в сочетании с восьмиобразной лигатурой. (3) 0,5-мм планка с прорезью из нержавеющей стали длиной 38 мм, прикрепленная лигатурами из 0,5-мм проволоки (сходно с методом, пропагандировавшимся Haward, 1962). (4) Фиксация штифтами в модификации Becker (1958). Четыре введенных через кожу винта для остеосинтеза соединены планкой 10x10 мм из отвержденного на холоде акрила (Paladur). (5) Обычная накостная пластина с четырьмя отверстиями (костная пластина Venable, 38 мм виталлий). (6) Пластина с компрессирующими винтами (CSP), 38 мм. (Б) Стабильность различных типов остеосинтеза под изгибающей нагрузкой. Показана ширина промежутка между парами тестовых образцов в зависимости от нагрузки. Даже относительно небольшие нагрузки в 20 кПа приводят к ослаблению остеосинтезов с 1 по 4 (промежуток расширяется на несколько миллиметров). Обычная система пластины с винтами (5) гораздо более стабильна, но значительно уступает пластине с компрессирующими винтами (из Luhr HG. Compression plate osteosynthesis trough the Luhr system. In: Kruger E, Schilli W (eds). Oral and maxillofacial traumatology. Vol 1. Chicago: Quintessence Publishing, 1982. С разрешения).
Рис. 3. (А) Протестированные модели остеосинтеза. 
(1) Две параллельные проволочные лигатуры (толщина проволоки 0,5 мм). 
(2) Горизонтальная проволочная лигатура в сочетании с восьмиобразной лигатурой. 
(3) 0,5-мм планка с прорезью из нержавеющей стали длиной 38 мм, прикрепленная лигатурами из 0,5-мм проволоки (сходно с методом, пропагандировавшимся Haward, 1962). 
(4) Фиксация штифтами в модификации Becker (1958). Четыре введенных через кожу винта для остеосинтеза соединены планкой 10x10 мм из отвержденного на холоде акрила (Paladur). 
(5) Обычная накостная пластина с четырьмя отверстиями (костная пластина Venable, 38 мм виталлий). 
(6) Пластина с компрессирующими винтами (CSP), 38 мм. 
(Б) Стабильность различных типов остеосинтеза под изгибающей нагрузкой. Показана ширина промежутка между парами тестовых образцов в зависимости от нагрузки. Даже относительно небольшие нагрузки в 20 кПа приводят к ослаблению остеосинтезов с 1 по 4 (промежуток расширяется на несколько миллиметров). Обычная система пластины с винтами (5) гораздо более стабильна, но значительно уступает пластине с компрессирующими винтами (из Luhr HG. Compression plate osteosynthesis trough the Luhr system. In: Kruger E, Schilli W (eds). Oral and maxillofacial traumatology. Vol 1. Chicago: Quintessence Publishing, 1982. С разрешения).

Robert М. Kellman
Клиническое применение накостных пластин при переломах лицевого скелета
Похожие статьи
  • 14.05.2013 8533 5
    Заживление переломов

    В результате механической перегрузки кости, то есть преобладания деформирующей силы над возможностью сопротивления, что приводит к потере целостности, возникают переломы. Был проведен подробный анализ видов переломов в зависимости от влияния приложения силы, ее распределения и свойств костной ткани.

    Хирургия лица и шеи
  • 16.05.2013 8363 8
    Лечение переломов верхней челюсти

    Основной целью реконструктивного хирурга является восстановление формы и функции. При переломах верхней челюсти необходимо восстановить выступание и высоту лица и воссоздать дотравматическую окклюзию. Помимо реконструкции костного каркаса, хирург должен также эффективно восстановить покрывающие его ...

    Хирургия лица и шеи
  • 16.05.2013 7406 20
    Анатомия нижней челюсти

    Нижняя челюсть представляет собой дугообразную структуру, имеющую вертикальный и горизонтальный отделы. Большая часть кости состоит из плотного наружного и внутреннего корковых слоев, окружающих тонкую прослойку губчатой кости.

    Хирургия лица и шеи
показать еще
 
Пластическая хирургия