Исследование биомеханики и анализ методом конечных элементов на новой пластине при переломах плато большеберцовой кости через переднелатеральную супра

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 13516 (2023) Цитировать эту статью

285 Доступов

Подробности о метриках

Для расщепленных вдавленных переломов плато большеберцовой кости II типа по Шацкеру, включающих переломы передне-латеральной и задне-латеральной колонны (APC), оптимальная схема фиксации является спорной. Целями этого исследования были: (1) представить новую разработанную пластину для лечения переломов APC с помощью биомеханических испытаний и анализа методом конечных элементов (FEA) и (2) сравнить ее с двумя традиционными методами фиксации. Модели переломов APC были созданы и случайным образом распределены по трем группам (группы AC). Группу А фиксировали с помощью латеральной фиксирующей пластины диаметром 3,5 мм, группу В фиксировали с помощью латеральной фиксирующей пластины диаметром 3,5 мм и двух канюлированных винтов диаметром 3,5 мм (гибридная фиксация). Группа C была зафиксирована с помощью пластины новой конструкции. Это дугообразная фиксирующая пластина для фиксации латерального плато большеберцовой кости посредством переднелатерального супрафибулярного доступа. Каждая модель трещины подвергалась постепенно возрастающей осевой сжимающей нагрузке в диапазоне от 250 до 750 Н с использованием индивидуального индентора. Биомеханический анализ показал, что новая разработанная пластина показала минимальное смещение среди трех методов, за которыми следовал гибридный метод фиксации. И наоборот, латеральная блокирующая пластина толщиной 3,5 мм демонстрировала максимальное смещение при переломах APC (p <0,05). Результаты FEA показали, что при 750 Н максимальные смещения для групп AC составили 3,06 мм, 2,74 мм и 2,08 мм соответственно. При этом максимальные напряжения, зафиксированные для имплантата в группах АС при 750 Н, составили 208,32 МПа, 299,59 МПа и 143,26 МПа, а для кости — 47,12 МПа, 74,36 МПа и 40,01 МПа. Общие тенденции при 250 Н и 500 Н соответствовали тенденциям, наблюдаемым при 750 Н. В заключение, благодаря хорошим биомеханическим характеристикам и результатам FEA, новая разработанная пластина представляет собой многообещающий выбор для лечения переломов APC плато большеберцовой кости.

Перелом плато большеберцовой кости является одним из наиболее частых переломов при травмах колена, на его долю приходится 1% всех переломов1. Анатомическая репозиция и жесткая фиксация являются лучшим выбором для лечения таких травм. Однако плохая репозиция и фиксация могут привести к травматическому артриту и двигательной дисфункции. Из-за особой геометрии и биомеханики коленного сустава примерно 60% переломов плато большеберцовой кости происходят в латеральной колонне2,3. Анализ морфологических характеристик переломов, видимых при компьютерной томографии (КТ), позволяет классифицировать переломы II типа Шацкера на три подтипа: передне-боковые одноколонные (АС) переломы; заднелатеральные одноколонные переломы (ПК); и переломы как передне-боковой, так и задне-боковой колонны (APC)4. Сан и др. сообщили, что доля одиночных переломов ПК составляла примерно 15,0% (28/187), а частота переломов, связанных с ПКК, достигала 23,4% (123/525)4. Эти результаты показывают, что вероятность перелома APC не следует игнорировать при лечении переломов плато большеберцовой кости II типа по Шацкеру.

Некоторые ученые предположили, что при оскольчатых переломах плато большеберцовой кости, включая фрагменты передне-латеральной и задне-латеральной колонны, задне-латеральный фрагмент также должен быть должным образом зафиксирован4,5. В настоящее время нет единого мнения о подходах и имплантатах для лечения переломов ПКС. Некоторые эксперты предложили фиксацию двумя пластинами с использованием комбинированного передне-латерального и заднемедиального перевернутого L-образного доступа с пациентом в плавающем положении4. Среди 41 пациента, пролеченного с помощью этого подхода, у трех пациентов наблюдалось расхождение разрезов или некроз, а у двух пациентов наблюдались ятрогенные повреждения нервов. Хотя двойные пластины обеспечивали жесткую фиксацию, было сложно напрямую обнажить заднелатеральный фрагмент перелома через заднемедиальный разрез, особенно у пациентов с хорошо развитыми икроножными мышцами или ожирением. Даже в тех случаях, когда удавалось обнажить заднелатеральный фрагмент, операция часто приводила к разделению подколенных сосудов и большеберцового нерва, увеличивая риск повреждения сосудов и нервных тракций. Zhang и соавт.6 представили другой комбинированный подход к переломам APC, состоящий из традиционного передне-латерального доступа и перевернутого L-образного задне-латерального доступа. Однако у двух из семнадцати пациентов, пролеченных с помощью этого подхода, после операции наблюдалось асептическое разжижение жира. Хотя этот доступ позволял напрямую обнажить заднелатеральный фрагмент, он неизбежно вызывал ятрогенные повреждения заднелатерального угла коленного сустава. Кроме того, кожный мостик между двумя разрезами имел тенденцию к развитию ишемического некроза. Чжу и др. использовал пластину-обруч в сочетании с традиционной латеральной фиксирующей пластиной для фиксации переломов APC с помощью модифицированного подхода Frosch7. Однако в этом методе обычную Т-образную пластину радиусом 2,7 необходимо было разрезать и придать ей контур, чтобы получить обруч ствола. Другие ученые использовали латеральные блокирующие пластины в дополнение к методам передне-задних стягивающих винтов для лечения переломов APC8, но необходимы дальнейшие исследования для проверки эффективности этого метода фиксации.