PRACE ORYGINALNE Jacek LORKOWSKI 1 Barbara JURAS 2 Marek KOZIEÑ 3 Waldemar H ADKI 1 Marek TRYBUS 1 Analiza metrologiczna uszkodzeñ materia³u zespalaj¹cego przy stabilizacji z³amañ metod¹ AO Metrological analysis of stabilization material damages in AO treatment method 1Klinika Medycyny Ratunkowej i Obra eñ Wielonarz¹dowych II Katedry Chirurgii Ogólnej Collegium Medicum UJ w Krakowie. Kierownik Katedry: Prof. dr hab. med. Kazimierz Rembiasz Kierownik Kliniki: Dr hab. med. Leszek Brongel 2 Laboratorium Metrologii Wspó³rzêdnoœciowej, Wydzia³ Mechaniczny, Politechnika Krakowska Kierownik: Dr hab.in. Jerzy S³adek, prof. PK 3 Katedra Dynamiki Uk³adów Materialnych, Wydzia³ Mechaniczny, Politechnika Krakowska Kierownik: Prof. dr hab. in. Marek Ksi¹ ek Dodatkowe s³owa kluczowe: stabilizacja z³amania metoda AO uszkodzenie materia³u zespalaj¹cego metrologia powik³ania Additional key words: fixation of fracture AO method damage of the fixation material metrology complications Celem pracy by³a analiza uszkodzeñ mechanicznych w obrêbie p³yt AO stosowanych do stabilizacji z³amañ. W pracy uwzglêdniono zarówno materia³ zespalaj¹cy, który uleg³ z³amaniu jak i materia³ zespalaj¹cy, który zosta³ usuniêty bez istotnych makroskopowych uszkodzeñ. Grupê badan¹ stanowi³o 40 wybranych losowo chorych (20 kobiet, 20 mê czyzn), u których w latach 2000-2009 w II Katedrze Chirurgii CM UJ, stabilizowano z³amanie metod¹ AO, a nastêpnie usuniêto materia³ zespalaj¹cy i dokonano jego metrologicznej analizy. Œrednia wieku w badanej grupie wynosi³a 38 lat. Okres obserwacji wynosi³ œrednio 4.3 lat (2-11 lat). U 37 chorych po stabilizacji z³amania uzyskano pe³ny zrost. U 3 chorych dosz³o do obluzowania materia³u zespalaj¹cego i jego z³amania. U chorych tych konieczna by³a ponowna operacyjna stabilizacja z³amania. Po analizie metrologicznej usuniêtego materia³u zespalaj¹cego stwierdzono wyraÿne uszkodzenia powierzchniowe w 6 przypadkach, zaœ uszkodzenia w obrêbie otworów w 20 p³ytach, w tym w 3 przypadkach ich z³amanie. Do uszkodzenia materia³u zespalaj¹cego najczêœciej dochodzi³o u chorych ze z³amaniem koœci udowej. Wnioski: 1) Istniej¹ dwa typowe uszkodzenia p³ytek stabilizuj¹cych z³amanie: uszkodzenie powierzchniowe i uszkodzenia w obrêbie otworów na œruby. 2) Uszkodzenie i obluzowanie p³ytek nastêpuj¹ g³ównie z wyniku ich domodelowywania i traumatyzacji w trakcie zabiegu operacyjnego. 3) W obrêbie wiêkszoœci p³yt AO nie stwierdza siê istotnych zmian powierzchniowych, zaœ zmiany w obrêbie otworów na œruby wystêpuj¹ w po³owie przypadków. The aim of the study was the assessment of the material damages within the AO plates, used in fractures stabilization. Both the fixation material that became fractured and the fixation material removed without essential macroscopic damages were taken into consideration. There were 40 randomly chosen patients in the studied group (20 women and 20 men), who underwent stabilization of the fracture with the use of AO method in Second Department of Surgery of the Jagiellonian University Medical College between 2000-2009, followed by the removal of the fixation material and its metrological analysis. The mean age of patients in the studied group was 38 years. The mean follow-up was 4,3 years (2-11 y.). Complete bone union was achieved in 37 patients after the stabilization. Loosening and fracure of the fixation matierial was observed in 3 patients. Another stabilization surgery was necessary in these cases. After metrological analysis of the fixation material noticeable surface damages were found in 6 patients and damages within the holes in 20 plates, including 3 fractures. Damages of the fixation material were taking place mostly in patients with the femoral bone fractures. Conclusions: 1) There are two typical damages of the stabilization plates: the surface damage and the damage within the screw holes. 2) Damage and loosening of the plates are mainly caused by its re-modelling and traumatisation during the surgery. 3) No essential surface changes were observed within most of the AO plates and the changes within the screw holes are observed in half of the cases. Adres do korespondencji: Jacek Lorkowski ul. Kopernika 21 31-501 Kraków E-mail: jacek.lorkowski@gmail.com Wstêp Do powszechnie stosowanych metod stabilizacji z³amañ w ortopedii nale ¹ stabilizacja wewnêtrzna z u yciem p³yt, stabilizacja œródszpikowa z u yciem gwoÿdzi ryglowanych oraz stabilizacja zewnêtrzna. W coraz powszechniejszym u yciu s¹ obecnie p³yty LCP (Low Contact Plates) oraz p³yty biodegradowalne. W pewnych przypadkach w warunkach codziennej polskiej praktyki klinicznej, przy braku wystarczaj¹cych œrodków na zakup najnowoczeœniejszych produktów medycznych stajemy przed koniecznoœci¹ rozwi¹zania problemu medyczno - ekonomiczno - etycznego i stabilizacji z³amañ metod¹ AO, pomimo i nikt 222 Przegl¹d Lekarski 2012 / 69 / 6 J. Lorkowski i wsp.
nie ma w¹tpliwoœci, co do lepszych wyników leczenia z³amañ uzyskiwanych z zastosowaniem nowoczeœniejszych metod [14,23,25]. Leczenie z³amañ metod¹ AO (Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen) polega na precyzyjnym, oszczêdzaj¹cym tkanki miêkkie, w szczególnoœci zaœ ukrwienie i unerwienie, operacyjnym nastawieniu od³amów kostnych i ich wewnêtrznej stabilizacji p³yt¹ AO tak, aby umo liwiæ bezpieczne oraz wczesne uruchomienie chorego po zabiegu i jak najszybsze rozpoczêcie leczenia rehabilitacyjnego. Twórcy metody: Maurice E. Müller, Robert Schneider i Hans Willenegger og³aszaj¹c jej za³o enia w 1958 roku zrewolucjonizowali sposób zaopatrywania z³amañ, które leczono do tamtej pory najczêœciej przy u yciu wyci¹gu lub poprzez unieruchomienie gipsowe [29]. Kluczowe znaczenie dla metody AO ma osteosynteza stabilna, czyli anatomiczne nastawienie od³amów kostnych i ich zespolenie tak, aby wykluczyæ ruchomoœæ od³amów wzglêdem siebie, a przy tym zapewniæ przenoszenie obci¹ eñ przez koœæ, a nie przez elementy zespalaj¹ce. Równie wa na jest maksymalnie ma³a traumatycznoœæ samego zabiegu operacyjnego. Dotyczy to zarówno oszczêdzania koœci, tkanek miêkkich, jak i samego materia³u zespalaj¹cego. Z podobnymi problemami dotycz¹cymi atraumatycznoœci stykamy siê równie w przypadku nowoczeœniejszych metod stabilizacji z³amañ. St¹d w wielu przypadkach model p³yty AO mo e byæ transparentny do wyci¹gania wniosków dotycz¹cych nowoczesnych p³yt LCP. Pomimo, i od lat 70-tych XX wieku w osteosyntezie funkcjonuje biologiczna teoria leczenia z³amañ i anatomiczne nastawianie od³amów kostnych czêœciowo straci³o na znaczeniu na rzecz zachowania d³ugoœci i osi koœci oraz korekcji przemieszczeñ rotacyjnych, to atraumatycznoœæ œródoperacyjna ma dalej podstawowe znaczenie [17]. Pewnego rodzaju markerem atraumatycznoœci zabiegu jest stopieñ uszkodzenia materia³u zespalaj¹cego. Brutalne u ywanie haków kostnych, kuloci¹gów, koœciotrzymaczy Lambotta musi doprowadziæ do uszkodzeñ w obrêbie metalu tworz¹cego p³ytê. Dotyczy to zarówno p³yt AO jak i najnowoczeœniejszych p³yt LCP. Celem pracy by³a analiza uszkodzeñ mechanicznych w obrêbie p³yt AO stosowanych do stabilizacji z³amañ. W pracy uwzglêdniono zarówno materia³ zespalaj¹cy, który uleg³ z³amaniu jak i materia³ zespalaj¹cy, który zosta³ usuniêty bez istotnych makroskopowych uszkodzeñ. Materia³ i metodyka Analizie poddano przebieg leczenia i materia³ zespalaj¹cy u yty do stabilizacji z³amañ metod¹ AO u losowo wybranych 40 chorych spoœród 1658 chorych leczonych t¹ metod¹ w latach 2000-2009 w Klinice Medycyny Ratunkowej i Obra eñ Wielonarz¹dowych II Katedrze Chirurgii CM UJ. W grupie badanej by³o 20 kobiet i 20 mê czyzn. Œrednia wieku w badanej grupie wynosi- ³a 38 lat (18-65 lat). Okres obserwacji w ocenianej grupie wynosi³ œrednio 4.3 lat (2-11 lat). U chorych tych wykonano operacyjn¹ repozycjê i stabilizacjê z³amania p³yt¹ AO. Z³amanie u ka dego opisywanego chorego mia³o charakter zamkniêty. Nie stwierdzano równie st³uczenia skóry. U 12 chorych stabilizowano z³amanie z³amania koœci udowej (u 2 chorych z³amanie przezkrêtarzowe stabilizowano p³yt¹ k¹tow¹, u 5 chorych z³amanie trzonu koœci udowej stabilizowano p³yta AO, u 5 chorych z³amanie przynasady dalszej koœci udowej stabilizowano p³yt¹ L), u 5 z³amanie nasady bli szej koœci piszczelowej (p³ytka Y lub T), u 16 p³yt¹ AO stabilizowano z³amanie kostki bocznej goleni, a u 7 z³amanie trzonów koœci przedramienia (w tym w 4 przypadkach p³ytki rynienkowe). W protoko³ach operacyjnych w adnym przypadku nie stwierdzano trudnoœci w repozycji operacyjnej z³amania. Do uszkodzenia materia³u zespalaj¹cego i jego obluzowania dosz³o u 3 pacjentów. W tych 3 przypadkach stwierdzono z³amanie p³yty AO. W pierwszym przypadku dosz³o do z³amania p³yty k¹towej AO stabilizuj¹cej z³amanie przezkrêtarzowe, w drugim do z³amania p³yty AO stabilizuj¹cej z³amanie trzonu koœci udowej, zaœ w 3 przypadku dosz³o do z³amania p³yty L stabilizuj¹cej z³amanie dalszej przynasady koœci udowej. Chorzy ci po ponownym zespoleniu z³amania (odpowiednio p³yt¹ DHS, gwoÿdziem œródszpikowym ryglowanym, p³yt¹ DCS) wygoili siê poprawnie. U 6 z badanych chorych w obrêbie koñczyn dolnych objêtych urazem wystêpowa³y ylaki. U 3 ocenianych chorych stwierdzano cukrzycê 2 typu, u 1 nietolerancje glukozy. Inne istotne obci¹ enia internistyczne (choroba niedokrwienna serca, nadciœnienie têtnicze, przewlek³a niewydolnoœæ nerek) stwierdzano u 8 chorych. Podstawowym badaniem do dalszej analizy by³a ocena p³ytek AO u ytych do zespolenia z³amania. Elementami wykorzystanymi w badaniach biomechanicznych by³o 40 p³yt AO, s³u ¹cych do stabilizacji z³amañ w badanej grupie chorych. Wykorzystane elementy mia³y ró ne przekroje, d³ugoœci oraz liczba i kszta³ty otworów mocuj¹cych, a tak e ró ne k¹ty dogiêcia p³ytki. W celu oceny stanu powierzchni p³ytek dokonano pomiarów chropowatoœci ich powierzchni stykow¹ technik¹ pomiarow¹. Oprogramowanie komputerowe stanowi¹ce integraln¹ czêœæ wykorzystanego systemu pomiarowego, pozwala na wyznaczenie parametrów opisuj¹cych mikro- i makrogeometriê powierzchni w tym chropowatoœæ, falistoœæ i b³êdy kszta³tu oraz analizê statystyczn¹ wykonanych pomiarów. Dok³adne okreœlenia tych wielkoœci jest zgodne z literatur¹ [2,18,20]. Zrealizowano pomiary powierzchni wszystkich analizowanych typów p³ytek. Dodatkowo dokonano oceny uszkodzeñ mechanicznych w okolicy otworów na œruby w obrêbie p³yt AO. W celu oceny zmian kszta³tu otworów mocuj¹cych wykonano ich pomiary na wspó³rzêdnoœciowej maszynie pomiarowej PMM12106 w Laboratorium Metrologii Wspó³rzêdnoœciowej Politechniki Krakowskiej. Zastosowano podobn¹ technikê pomiarow¹ jak opisywana w artyku- ³ach. Stosowane oprogramowanie komputerowe automatycznie zestawia wyniki statystycznie [1,10,11]. Wyniki U wszystkich 40 analizowanych chorych przebieg gojenia ran pooperacyjnych by³ niepowik³any. U 37 pacjentów po pierwotnym zabiegu uzyskano pe³ny zrost kostny, potwierdzony badaniem radiologicznym, a nastêpnie usuniêto materia³ zespalaj¹cy. W 3 przypadkach w odleg³ym przebiegu pooperacyjnym dosz³o do obluzowania materia³u zespalaj¹cego i jego z³amania oraz koniecznoœci wykonania ponownego zabiegu operacyjnego. W trakcie jego przebiegu usuniêto p³yty AO i ponownie ustabilizowano z³amanie. U tych 3 chorych po ponownym zabiegu operacyjnym uzyskano równie prawid³owy, pe³ny zrost z³amania. U 39 analizowanych chorych uzyska³o po leczeniu pe³ny powrót funkcji narz¹du ruchu. U jednego chorego ze z³amaniem nasady dalszej koœci udowej nastêpnie obluzowaniem i uszkodzeniem materia³u zespalaj¹cego tak- e po ponownym leczeniu operacyjnym nie uzyskano prawid³owego zakresu ruchomoœci w stawie kolanowym. Chory ten nie zdecydowa³ siê równie na usuniêcie materia³u zespalaj¹cego - p³yty DCS. Po leczeniu rehabilitacyjnym zakres ruchomoœci w stawie kolanowym operowanym wynosi³ u niego 100 stopni. W trakcie usuwania materia³u zespalaj¹cego u adnego chorego nie stwierdzono cech metalozy. Nie stwierdzano równie innych odczynów tkanek na metal. W ka dym z 40 przypadków, po usuniêciu p³yt AO poddano je analizie. W badaniach mechanicznych p³yt stwierdzono dwa typy uszkodzeñ. Pierwszy typ stanowi³y uszkodzenia powierzchniowe obejmuj¹ce ca³¹ p³ytê, drugi uszkodzenia mechaniczne w otworach po œrubach. W pierwszym przypadku, na powierzchni zewnêtrznej badanych p³yt AO stwierdzono widoczne uszkodzenia w postaci zarówno pojedynczych rys, a tak e zarysowania wielokrotne. W analizowanym materiale zespalaj¹cym stwierdzono w 13 p³ytkach AO pomijalnie ma³e uszkodzenia powierzchni. W grupie tej zaobserwowano przebieg profilu chropowatoœci wykazuj¹cy nieznaczne ró nice w profilu p³ytek, bardzo du ego stopnia ich podobieñstwo, a wysokoœci nierównoœci powierzchni wykazywa³y ten sam rz¹d wielkoœci i nie przekracza³y wartoœci dziesi¹tych czêœci mikrometra (rycina 1,2). W 21 p³ytkach stwierdzono widoczne zarysowania. Dla zrealizowanych pomiarów g³êbokoœci rysy nie przekracza³y wartoœci 7-9 µm (rycina 3,4). Obok pojedynczych zarysowañ na pozosta³ych 6 p³ytkach zaobserwowano fragmenty powierzchni bardziej zniszczone (rycina 5,6). W obszarach o zwiêkszonej chropowatoœci stwierdzono zmienione warunki kontaktu powierzchownego. Z 6 najbardziej porysowanych p³yt AO trzy to p³yty do stabilizacji z³amañ koœci udowej (2 proste, 8- otworowe p³yty AO do stabilizacji z³amañ trzonów, jedna p³yta L, do stabilizacji z³amañ dalszej przynasady koœci udowej), p³ytka T do stabilizacji z³amañ nasady bli szej koœci piszczelowej oraz dwie p³ytki rynienkowe AO do stabilizacji z³amañ koœci przedramienia. Drugi stwierdzony na p³ytkach typ uszkodzeñ to uszkodzenia w obrêbie otworów na œruby lub w obszarze z nimi zwi¹zanym(rycina 7,8). Otwory, na których nie zaobserwowano widocznych uszkodzeñ w pomiarach maj¹ b³êdy kszta³tu rzêdu 0,01-0,04 mm. Stwierdza siê je w 20 p³ytkach. W pozosta³ych p³ytkach AO widoczne uszkodzenia otworów daj¹ wyniki b³êdów ko³owoœci do 0,5 mm (rycina 9,10,11,12). Wszystkie zniszczenia p³ytek przez z³amanie mia³y miejsce w obrêbie otworów na œruby (rycina 13,14,15). Z³amania te dotyczy³y p³ytek do stabilizacji z³amañ koœci udowej, tj. p³ytek o najwiêkszych przekrojach poprzecznych, a zatem s³u ¹cych do przenoszenia najwiêkszych obci¹ eñ(rycina 16,17). Trzy z³amane p³ytki to: p³ytka AO do stabilizacji z³amania trzonu koœci udowej, p³ytka k¹towa AO do stabilizacji z³amania przezkrêtarzowego i p³ytka AOI typu L do stabilizacji z³amañ koñca dalszego koœci udowej. Przegl¹d Lekarski 2012 / 69 / 6 223
Rycina 1, 2 Wyniki pomiarów chropowatoœci dla powierzchni nieuszkodzonych. Results of roughness measurement for not demaged surfaces. Rycina 3, 4 Wyniki pomiaru profilu w obszarze pojedynczych zarysowañ. Results of profile mesurement in region of single scuff. Rycina 5, 6 Wyniki pomiarów chropowatoœci w obszarach licznych zarysowañ. Results of roughness measurement in regions with many scuffs. Dyskusja Stabilizacja z³amañ z u yciem p³ytek w tym leczenie metod¹ AO nie jest wolne od powik³añ. Implantacja p³yt AO wymaga rozleg³ego dostêpu operacyjnego, a to zwiêksza ryzyko infekcji i krwawienia œródoperacyjnego, powoduje traumatyzacje tkanek miêkkich i ich bliznowacenie z tworzeniem zrostów, zaburzeniem struktury miêœni i w efekcie zmian ich morfologii z zaburzeniem funkcji. Przerwanie b¹dÿ czêœciowe uszkodzenie unaczynienia od miêœni i okostnej w miejscu osadzenia p³yty powoduje dalsze zaburzenia ukrwienia, co przy uszkodzonym ju kr¹ eniu œródszpikowym, prowadzi do zrostu opóÿnionego koœci lub rozwoju awaskularnego stawu rzekomego. Jednym z powik³añ leczenia z³amañ t¹ metod¹ jest tak e uszkodzenie i obluzowanie materia³u zespalaj¹cego z³amanie. Czêstoœæ wystêpowania tych powik³añ jest wprost proporcjonalna do œródzabiegowej traumatyzacji tkanek [26,33]. Wa nym problemem jest ustalenie przyczyn, które prowadz¹ do tego rodzaju powik³añ, w tym obluzowania i uszkodzenia p³yt stabilizuj¹cych z³amanie. Istotnym elementem badawczym s¹ w tym przypadku usuniête p³ytki pozwalaj¹ce po badaniach metrologicznych na wyci¹gniêcie obiektywnych wniosków. W badanym materiale ca³kowite b¹dÿ czêœciowe zniszczenie elementów stabilizuj¹cych z³amanie tj. uszkodzenie p³yty AO mia³o zwi¹zek przyczynowo- skutkowy z niedostosowaniem siê chorego do zaleceñ dotycz¹cych dopuszczalnego obci¹ ania koñczyny w okresie rekonwalescencji. ¹czy³o siê to z wprowadzeniem przeci¹ enia pod postaci¹ dodatkowych si³ dynamicznych, impulsowych o zbyt du ych wartoœciach. W ka dym przypadku mo na rozpatrywaæ analizê wytrzyma³oœciow¹ elementów podda- 224 Przegl¹d Lekarski 2012 / 69 / 6 J. Lorkowski i wsp.
Rycina. 7,8 Uszkodzenia otworów mocuj¹cych. Fig. 7,8. Damages of mounting holes. Rycina 9, 10, 11, 12 Wyniki pomiarów kszta³tu otworów. Results of holes shape's measurement. Przegl¹d Lekarski 2012 / 69 / 6 225
Rycina 13,14,15. Z³amania p³ytek AO. Fracture of AO plates. Rycina 16,17. Os³abienie przekroju przez otwory mocuj¹ce. Weakening of the crosssection coused by mounting holes. nych nag³ym obci¹ eniom o du ych wartoœciach maj¹c na uwadze dobór ich kszta³tu, materia³u, z którego s¹ wykonane oraz sposobu zamocowania do koœci (iloœæ, rozmiar i rodzaj œrub mocuj¹cych). W naszym materiale przeprowadzono dok³adn¹ analizê materia³ow¹ ze wzglêdu na stwierdzane w badaniach mechanicznym zmiany powierzchniowe p³yt AO. Praca ta jest kontynuacj¹ poprzednich prac autorów [17], przedstawia jednak analizê metrologiczn¹ nie u ywan¹ powszechnie do chwili obecnej w ocenie materia³ów zespalaj¹cych (bazy danych Medline i Cochrane). Nasze badania wykazywa³y powstawanie uszkodzeñ w najbardziej przeci¹ onych czêœciach p³yt, to jest w otworach na œruby, dodatkowo w p³ytkach przenosz¹cych najwiêksze obci¹ enia i wczeœniej doginanych do kszta³tu powierzchni koœci. Stwierdzane zmiany powierzchniowe p³ytek dzieli³y siê na dwa podstawowe typy. Typ pierwszy to zmiany obejmuj¹ce ca³¹ powierzchniê, typ drugi to zmiany w otworach po œrubach, tj. z punktu widzenia mechaniki otworach mocuj¹cych. W przypadku zmian powierzchownych stwierdzano drobne pomijalne z punktu widzenia wytrzyma³oœci p³ytki zadrapania, jak i g³êbokie rysy. Rysy te mog¹ byæ skutkiem u ycia narzêdzi przytrzymuj¹cych p³ytkê do koœci po nastawieniu z³amania, w trakcie jej stabilizacji. Podobne rysy mog³y równie powstaæ podczas usuwania p³ytki. Wystêpuj¹ one wielomiejscowo na materiale zespalaj¹cym po usuniêciu. W czêœci przypadków mog¹ byæ one równie wynikiem doginania p³yty trakcie zabiegu operacyjnego, jak i jej stabilizacji. Niemniej w analizowanym materiale zespalaj¹cym stwierdzono 13 p³ytek o pomijalnie ma³ych uszkodzeniach powierzchni, co stanowi oko³o 30% wszystkich elementów. Ciekawym jest fakt a tak du ej grupy p³ytek bez uszkodzeñ powierzchniowych, co œwiadczy, z du ym prawdopodobieñstwem o atraumatycznoœci zabiegów operacyjnych zarówno stabilizacji z³amania, jak i usuniêcia materia³u zespalaj¹cego. Obserwowane w tej grupie nieznaczne ró nice w przebiegu profilu chropowatoœci oraz podobieñstwo tych profili i œladowe nie przekraczaj¹ce wartoœci dziesi¹tych czêœci mikrometra nierównoœci powierzchni musia³yby zostaæ zaburzenie, przy nieprecyzyjnym stosowaniu narzêdzi. U wszystkich tych chorych dosz³o do prawid³owego wygojenia z³amania, co dowodzi znaczenia atraumatycznoœci w trakcie zabiegu operacyjnego. W 20 p³ytkach, tj. w oko³o 50% materia- ³ów zespalaj¹cych stwierdzono widoczne zarysowania. W tej badanej podgrupie g³êbokoœci rys nie przekracza³y wartoœci 7-9 µm. G³êbokie rysy mog¹ stanowiæ obszary, w których nastêpuje spiêtrzenie naprê eñ spowodowane wp³ywem karbu. Powoduje to zmniejszenie wartoœci obci¹ eñ mo liwych do przeniesienia przez dany element. Obraz ten jest najczêœciej jednoimienny z miejscem typowego podtrzymania p³yty przez koœciotrzymacze Lambotta lub kuloci¹gi, ewentualnie zgodny z typowym obrazem rêkoczynu odpreparowywania p³yty raspatorem w trakcie usuwania materia³u zespalaj¹cego. Dla zrealizowanych pomiarów g³êbokoœci rys nie przekracza³y wartoœci 7-9 mm. Tak ma³e g³êbokoœci uszkodzeñ nie powinny byc nigdy przyczyn¹ jego zniszczenia. U chorych tych równie nie zaobserwowano zaburzeñ gojenia z³amania. Obok pojedynczych zarysowañ mo na zaobserwowaæ na p³ytach fragmenty powierzchni o wiêkszym stopniu zniszczenia. W obszarach o zwiêkszonej chropowatoœci zmienione s¹ w takim przypadku warunki kontaktu, co mo e byæ przyczyn¹ dodatkowych oddzia³ywañ chemicznych miêdzy metalem p³ytki, a tkankami organizmu. Mo e to prowadziæ do rozwoju metalozy, czego nie zaobserwowaliœmy w naszym materiale. Nie stwierdzono innego widocznego œródoperacyjnie odczynu tkanek. ¹cznie 6 najbardziej porysowanych p³yt to 3 z najgrubszych p³yt AO. By³y one œródoperacyjnie doginane przy stabilizacji z³amania, co wymaga³o u ycia znacznego stopnia si³ i w zwi¹zku z koniecznoœci¹ silnego ucisku prowadzi³o do uszkodzenia materia³u zespalaj¹cego. Jednak równie w tym przypadku, tj. przy elementach mocno porysowanych wyniki metrologiczne pomiarów g³êbokoœci uszkodzeñ elementów zgodnie z zasadami mechaniki wskazuj¹ na to, i zmiany te nie zaburzaj¹ przenoszenia obci¹ eñ i nie powoduj¹ istotnego os³abienia elementu stabilizuj¹cego. 226 Przegl¹d Lekarski 2012 / 69 / 6 J. Lorkowski i wsp.
Du o wiêksze znaczenie maj¹ uszkodzenia w obrêbie obszaru otworów mocuj¹cych. Stanowi¹ one drug¹ podgrupê uszkodzeñ mechanicznych p³ytek AO. Dla wielu elementów zmiany te s¹ bardzo wyraÿne. Wystêpuj¹ one we wszystkich rodzajach p³ytek, ale g³ównie p³ytek stabilizuj¹cych z³amania koœci udowych. Powstaj¹ one w wyniku przenoszenia obci¹ eñ z uk³adu kostno-miêœniowego przez œruby mocuj¹ce na p³ytki zespalaj¹ce. Poszczególne otwory p³ytki AO przenosz¹ ró ne obci¹ enia zale ne od usytuowania otworu w stosunku do uszkodzeñ koœci. W ka dym przypadku otrzymane wyniki mog¹ stanowiæ podstawê analizy obci¹ eñ przenoszonych przez poszczególne œruby. Otwory, na których nie zaobserwowano widocznych uszkodzeñ w pomiarach maj¹ b³êdy kszta³tu rzêdu 0,01-0,04 mm. Widoczne uszkodzenia otworów daj¹ wyniki b³êdów ko³owoœci do 0,5 mm. Wszystkie zniszczenia p³ytek przez z³amanie mia³y miejsce w obrêbie otworów mocuj¹cych Z³amania te dotycz¹ w badanej grupie chorych p³ytek udowych, tj. p³ytek AO o najwiêkszych przekrojach poprzecznych, a zatem s³u ¹cych do przenoszenia najwiêkszych obci¹ eñ. Otwory mocuj¹ce w istotny sposób zmniejszaj¹ pole przekroju przenosz¹cego obci¹- enie. Dodatkowo w obszarze otworu kumuluj¹ siê naprê enia pochodz¹ce od oddzia³ywania œrub mocuj¹cych, maj¹ce charakter naprê eñ kontaktowych. Uszkodzenia otworów przez œruby mog¹ zmniejszaæ wartoœci dopuszczalnych maksymalnych obci¹ eñ. Z³amania w obrêbie otworów œwiadcz¹ o niewystarczaj¹cej wytrzyma³oœci zamontowanych p³ytek w tych obszarach. Dobór elementów wzmacniaj¹cych i zespalaj¹cych koœci powinien byæ prowadzony w oparciu o przewidywanie wartoœci si³ i momentów si³, jakie bêd¹ oddzia³ywa³y na dan¹ koñczynê. Zatem s³usznym wydaje siê uwzglêdnienie: masy pacjenta, wzrostu, oddalenia œrub mocuj¹cych od stawów, w³asnoœci materia³u p³ytki i innych czynników pozwalaj¹cych zamodelowaæ pracê wzmacnianego p³ytk¹ uk³adu. Istotnym jest, aby w obliczeniach wytrzyma³oœciowych uwzglêdniaæ miejsca najs³absze, o najmniejszych przekrojach, które jak pokazuje doœwiadczenie, najszybciej ulegaj¹ zniszczeniu. Analiza przyczyn uszkodzenia materia- ³u zespalaj¹cego jest trudnym zadaniem. Kluczowe znaczenie dla powodzenia procesu terapeutycznego, a tym samym unikniêcia powik³añ, ma wybór odpowiedniej metody zespolenia, wysoka jakoœæ stosowanych materia³ów zespalaj¹cych i zaanga owanie chorego w proces leczenia tak, aby zna³, rozumia³ i przestrzega³ zaleceñ dotycz¹cych terapii. Szczególnie wa nym okresem jest rehabilitacja - stopniowe obci¹ anie koñczyny i poszerzanie zakresu ruchów musi odbywaæ siê œciœle z zaleceniami, które uwzglêdniaj¹ postêp zrostu kostnego [26,33]. Stwierdzone u 3 naszych chorych, u których dosz³o do obluzowania materia³u zespalaj¹cego przedwczesne jego obci¹ anie wynika³o z nieprzestrzegania przez pacjenta zaleceñ lekarza i rehabilitanta. Wybór odpowiedniej metody zespolenia dla z³amania w danej lokalizacji zale y od wielu czynników, jak charakter samego z³amania, stan kliniczny chorego, wiek chorego, doœwiadczenie zespo³u operacyjnego, dostêpne materia³y. W badanej grupie najczêstsze lokalizacje, w których dosz³o do uszkodzenia materia³u zespalaj¹cego z³amanie w obrêbie koœci udowej to obszary, w których p³yta przenosi najwiêksze obci¹- enia. Leczenie z³amañ koœci udowej jest z³o onym problemem klinicznym [3,9,12,14-17,28]. Jensen i wsp. doszli do wniosku, e w przypadku z³amañ przezkrêtarzowych stabilnych wybór metody zespolenia nie ma istotnego wp³ywu na wynik leczenia, który pozostaje zadawalaj¹cy [12,17]. W tej sytuacji zastosowanie p³yt AO nie wydaje siê byæ b³êdem. Inny, bardziej z³o ony problem stanowi¹ z³amania z przemieszczeniem od³amów kostnych - tutaj jest wiele mo liwoœci operacyjnej stabilizacji - niestety adna z tych metod nie jest doskona³a [4,7,8,12, 14,31]. Odsetek powik³añ przy z³amaniu przezkrêtarzowym koœci udowej w pierwszym roku po leczeniu wynosi a 20-30% i sk³adaj¹ siê na nie miêdzy innymi uszkodzenia materia³u zespalaj¹cego (11-16,5%) Wynika to w du ym stopniu z nieprzestrzegania zaleceñ dotycz¹cych maksymalnego dopuszczalnego obci¹ ania koñczyny [4,7,8]. W przypadku metod p³ytkowych odsetek tych ostatnich siêgaæ mo e nawet 28% [12]. Jeszcze bardziej z³o ony problem stanowi¹ z³amania podkrêtarzowe. W testach biomechanicznych wykazano, e okolica ta ma wiêksz¹ wra liwoœæ i predylekcjê na wyst¹pienie przemieszczonych z³amañ, a nastêpnie na wyst¹pienie naprê eñ w obrêbie zespoleñ ze wzglêdu na d³ugie ramiona wystêpuj¹cych tu si³ i dzia³anie silnych grup miêœniowych [15]. U chorych tych, w szczególnoœci rekomenduje siê nowoczesne metody stabilizacji, do jakich nale ¹ DHS [3,12,14,28], czy gwoÿdziowanie œródszpikowe [4,12,17,23,33]. Z podobnym problemem stykamy siê w leczeniu z³amañ trzonów koœci d³ugich, w szczególnoœci koœci udowej. Uszkodzenia przeci¹ eniowe zespoleñ p³ytkowych siêgaj¹ w tym przypadku 7,7-18,9% [21,29]. Wynika z tego, e zespolenie koœci d³ugich musi uwzglêdniaæ fakt wystêpuj¹cych tam przeci¹ eñ. Do typowych przeci¹ eñ zaliczaj¹ siê tu przeci¹ enia wynik³e z dzia³ania si³ miêœniowych przy d³ugich dÿwigniach. Do- ³¹cza siê jednak do tego os³abienie materia³u zespalaj¹cego, jakim s¹ lokalnie wystêpuj¹ce rejony odkszta³ceñ plastycznych, b¹dÿ obszary mikrouszkodzeñ wskutek doginania œródoperacyjnego p³ytki. Prowadzi to do zwiêkszenia wytê enia materia³u. Rysy wystêpuj¹ce na pytkach w du ym stopniu powstaj¹ w wyniku doginania w³aœnie stosowanych tam masywnych p³ytek. Dotyczy to nie tyko analizowanych p³ytek, ale bêdzie wystêpowa³o w przypadku ka dego zespolenia p³ytkowego koœci. Problem ten znika, a przynajmniej zmniejsza siê w przypadku stosowania gwoÿdzi œródszpikowych ryglowanych. W ich przypadku niewielkiego stopnia domodelowanie osi koœci i gwoÿdzia œrodszpikowego ma równie miejsce, ale s¹ to wielkoœci œladowe z punktu widzenia biomechaniki, co zapewnia stosown¹ wydolnoœæ statyczn¹ i dynamiczn¹. Wa nym jest przy tym rodzaj materia³u stosowanego do zespolenia, w szczególnoœci wartoœæ jego modu³u Younga. [24,25,26,32]. Poniewa s¹ sytuacje kliniczne, w których zespolenie z³amania gwoÿdziem nie jest dobrym rozwi¹zaniem, istotnym problemem jest znajomoœæ zmian mechaniki p³yt stabilizuj¹cych i ich przyczyn. Problem dotyczy g³ównie chorych po urazie g³owy. Istniej¹ doniesienia, e œródszpikowa implantacja elementów zespalaj¹cych powoduje mikrozatorowoœæ mózgow¹, a to mo e pog³êbiæ uszkodzenie tkanki nerwowej spowodowane urazem g³owy. Z podobnym problemem mamy do czynienia w przypadku chorych geriatrycznych, czy z incydentami naczyniowo-mózgowymi albo chorobami neurodegeneracyjnymi w mechanizmie niedotlenienia. U chorych po urazie doprowadzi to do pogorszenia stanu klinicznego, a u starszych mo e dojœæ do nasilenia zaburzeñ neurokognitywnych (prawdopodobnie tak, jak siê to dzieje u czêœci starszych pacjentów po operacjach ortopedycznych) [5,6]. Badania przy yciowej oceny mikrozatorowoœci mózgowej materia- ³em powietrznym i t³uszczowym przy u yciu TCD rzucaj¹ nowe œwiat³o na to zagadnienie [30]. U pacjentów z grupy ryzyka rozwi¹zaniem sensownym wydaje siê byæ odst¹pienie od implantacji elementów œródszpikowych na rzecz konstrukcji p³ytkowych (jak p³yty AO) [5]. LCP i ma³o inwazyjne techniki ich implantacji maj¹ przewagê nad p³ytami AO - wymagany dostêp operacyjny jest tutaj znacznie mniejszy, a umieszczane w pewnej odleg³oœci od koœci i okostnej p³yty pozwalaj¹ na zachowanie ukrwienia miejsca z³amania od otaczaj¹cych tkanek. Wad¹ tej metody jest nie zawsze wystarczaj¹ca dostêpnoœæ p³ytek w polskich warunkach. W ka dym jednak przypadku konieczne jest wiêkszego czy mniejszego stopnia domodelowanie p³yty, co jak dowodz¹ nasze badania prowadzi do ich uszkodzeñ. Najbardziej niekorzystnym okazuje siê domodelowanie p³yty w miejscu zmniejszonej jej odpornoœci, tj. w miejscu otworu na œruby. W tym przypadku prowadziæ to mo e do z³amania p³yty, z uwagi na jej w³asnoœci materia³owe. Ostateczna decyzja o rodzaju leczenia powinna uwzglêdniaæ nie tylko wiek chorego i wspó³istniej¹ce obci¹ enia medyczne, ale tak e informacje dotycz¹ce jego zdolnoœci do chodzenia przed z³amaniem, inne stwierdzone zmiany w narz¹dzie ruchu i ewentualne choroby z zaburzeniem funkcji poznawczych. Równie istotna jak wybór odpowiedniej metody stabilizacji jest staranna implantacja materia³u zespalaj¹cego z uwzglêdnieniem obci¹ eñ, którym zostanie poddane miejsce zespolenia w czasie rehabilitacji i póÿniej. Bardzo istotnym jest tu miejsce ewentualnego, nawet œladowego dogiêcia p³yty. Zaniedbania w tym wzglêdzie mog¹ doprowadziæ do odleg³ych powik³añ [7, 16,17]. Nie bez znaczenia dla rozwoju ewentualnych powik³añ leczenia z³amañ jest struktura samej koœci [3,14,19,22]. Udowodniono, e si³a, z któr¹ elementy zespalaj¹ce trzymaj¹ siê w koœci koreluje w sposób liniowy z gêstoœci¹ tej koœci (S.M. Perren)[27]. Mocowanie implantu za pomoc¹ œrub i zalecana kompresja powoduj¹ uszkodzenie kana³ów Haversa z przebiegaj¹cymi Przegl¹d Lekarski 2012 / 69 / 6 227
w nich naczyniami krwionoœnymi i zrzeszotnienie koœci - osteoliza w okolicy wkrêtów powoduje obluzowanie materia³u zespalaj¹cego. Naprê enia przenoszone przez nowe po³¹czenie koœæ - implant mog¹ przekraczaæ wytrzyma³oœæ koœci, szczególnie zmienionej osteoporotycznie, co w po³¹czeniu z mikroz³amaniami spowodowanymi obluzowaniem materia³u zespalaj¹cego prowadzi do destrukcji zespolenia. [14,32]. W okresie ostatniej dekady trwa³y liczne badania nad popraw¹ wyników leczenia z³amañ. Oprócz przeszczepów auto - i allogennych, które stosowano ju poprzednio upowszechniono stosowanie cementu kostnego i innych substytutów tkanki kostnej, takich jak PMMA, Norian SRS. Wprowadzono substancje u³atwiaj¹ce fiksacjê œrub w od³amach kostnych, takie jak wch³anialny polimer poly-l-lactide. Inne aktualnie u ywane rozwi¹zanie to pokrywanie powierzchni elementów zespalaj¹cych w miejscu po³¹czenia implant - koœæ: hydroksyapatytem (HA-coated szpilki do stabilizacji z³amañ w obrêbie czêœci dystalnej koœci przedramienia, HA-coated elementy w DHS), stosowanie leków zabezpieczaj¹cych przed zanikiem tkanki kostnej (bifosfoniany) lub stosowanie czynników wzrostu: BMP-2,-7, TGF-ß, FGF [14]. Analiza dostêpnych wyników badañ wskazuje na potencjalne korzyœci ze stosowania BMP-6 jako suplementu terapii w leczeniu z³amañ [13]. W perspektywie pozostaj¹ techniki genetyczne i nanotechnologia. W chwili obecnej standartowo w przypadkach zaburzeñ zrostu stosujemy równie przeszczep autogennego szpiku kostnego. W podsumowaniu pragniemy podkreœliæ szczególne znaczenie doboru odpowiedniej metody stabilizacji, zw³aszcza w kontekœcie wieku pacjenta, i co siê z tym wi¹ e, cech biologicznych koœæca oraz koniecznoœæ œwiadomego zaanga owania chorych w proces leczenia, a zw³aszcza jego czeœæ rehabilitacyjn¹. Wnioski 1. Istniej¹ dwa typowe uszkodzenia p³ytek stabilizuj¹cych z³amanie: uszkodzenie powierzchniowe i uszkodzenia w obrêbie otworów na œruby. 2. Uszkodzenie i obluzowanie p³ytek nastêpuj¹ g³ównie w wyniku ich domodelowywania i traumatyzacji w trakcie zabiegu operacyjnego. 3. W obrêbie wiêkszoœci p³ytek nie stwierdza siê istotnych zmian powierzchniowych, zaœ zmiany w obrêbie otworów na œruby wystêpuj¹ w po³owie przypadków. Piœmiennictwo 1. Adamczak S.: Struktura geometryczna powierzchni. Czêœæ. 5. Przyrz¹dy pomiarowe. Wspó³rzêdnoœciowe pomiary zarysów okr¹g³oœci i walcowoœci. Mechanika 2008, 10, 849. 2. Adamczak S.: Pomiary geometryczne powierzchni. WNT, Warszawa 2009. 3. Akinci O., Akalin Y., Reisoglu A., Kayali C.: Comparison of long-term results of dynamic hip screw and AO 130 degrees blade plate in adult trochanteric region fractures. Acta Orthop. Traumatol. Turc. 2010, 44, 443. 4. Audige L., Hanson B., Swiontkowski M.F.: Implantrelated complications in the treatment of unstable intertrochanteric fractures: meta-analysis of dynamic screw-plate versus dynamic screw-intramedullary nail devices. Int. Orthop. 2003, 27, 197. 5. Barak M., Kabha M., Norman D. et al.: Cerebral microemboli during hip fracture fixation: a prospective study. Anesth. Analg. 2008, 107, 221. 6. Brown W.R., Moody D.M., Stump D.A. et al.: Massive cerebral fat embolism from hip surgery: a histologic study with alkaline phosphatase staining and thick celloidin sections. Ann. Thorac. Surg. 2000, 70, 1793. 7. Davis T.R., Sher J.L., Horsman A. et al.: Intertrochanteric femoral fracture. Mechanical failure after internal fixation. J. Bone Joint Surg. Br. 1990, 72, 26. 8. Driesen R. Nijs S., Broos P.L., Fabry G.: Unstable femoral neck fracture treated with 130 blade plate. Acta Orthop. Belg. 1994, 60, 322. 9. Evans E.M., Swansea, Wales S.: Trochanteric fracture. A review of 110 cases treated by nail -plate fixation. J. Bone Joint Surg. Br. 1951, 33-B, 19. 10. Gapiñski B.: Application of the Coordinate Measuring Machine to the Form (Roundness) Deviation Measurement, IV. International Congress on Precision Machining ICPM 2007, 2, 77. 11. Gapinski B., Rucki M.: Uncertainty in CMM Measurement of Roundness, Proceedings of the 2007 IEEE International Workshop on Advanced Methods for Uncertainty Estimation in Measurement 2007, 10, 1. 12. Gardner M.J., Bhandari M., Lawrence B.D. et al.: Treatment of intertrochanteric hip fractures with the AO trochanteric fixation nail. Orthopedics 2005, 28, 117. 13. Garrison K.R., Shemilt I., Donell S. et al.: Bone morphogenetic protein (BMP) for fracture healing in adults. The Cochrane Collaboration Library (Cochrane Bone, Joint and Muscle Trauma Group) 2010, June 16 14. Giannoudis P.V., Schneider E.: Principles of fixation of osteoporotic fracture. J. Bone Joint Surg. Br. 2006, 88, 1272. 15. Godek P., Kwarecki J.: Powik³ania zrostu po leczeniu operacyjnym z³amañ podkrêtarzowych koœci udowej. Now. Lekarskie 2001, 70, 351. 16. Goodman R.S.: Intertrochanteric hip fracture. E- medicine 2009, http: // emedicine.medscape.com / article/1247210-overview 17. H³adki W., Lorkowski J., Grzywna E. i wsp.: Wyniki leczenia z³amañ metodami p³ytkowymi AO powik³anych uszkodzeniem materia³u zespalaj¹cego. Ostry Dy ur 2011, 4, 1. 18. Humienny Z.: Specyfikacje geometrii wyrobów. WNT, Warszawa 2004. 19. Illert T., Rammelt S., Drewes T. et al.: Stability of locking and non-locking plates in an osteoporotic calcaneal fracture model. Foot Ankle Int. 2011, 32, 307. 20. Jakubiec W., Malinowski J.: Metrologia wielkoœci geometrycznych. WNT, Warszawa, 2004. 21. Jensen J.S., Johansen J., Morch A.: Middle third femoral fractures treated with medullary nailing or AO compression plater. Injury 1977, 8, 174. 22. Jupiter J.B., Marent-Huber M., LCP Study Group: Operative management of distal radial fracture with 2.4mm locking plates. J. Bone Joint Surg. Am. 2009, 91, 55. 23. Kud³acik K., Jesse L., Gagaczowski T.: Zamkniêta osteosynteza œródszpikowa gwoÿdziem gamma w leczeniu z³amañ oko³okrêtarzowych koœci udowej. Ortop. Traumatol. Rehabil. 2008, 10, 6. 24. Lübek T., Misztal M., Jankiewicz L., Nogalski A.: Strategia leczenia z³amañ podudzia. Ostry Dy ur 2009, 2, 27. 25. Mueller C.A., Eingartner C., Schreitmueller E. et al.: Primary stability of various forms of osteosynthesis in the treatment of fractures of the proximal tibia. J. Bone Joint Surg. Br. 2005, 87, 426. 26. Palczewski D., Kubicki J.: Destrukcje materia³ów zespalaj¹cych w leczeniu z³amañ trzonu koœci udowej - obserwacje kliniczne. Przedstawienie problemu osteosyntezy œródszpikowej dynamicznej. Mechanika w medycynie - Rzeszów 2002, 103. 27. Perren S.M.: Backgrounds of the technology of internal fixators. Injury 2003, 34 (Suppl. 2), 1. 28. Peyser A., Weil Y.A., Brocke L. et al.: A prospective, randomized study comparing the percutaneus compression plate and the compression hip skrew for the treatment of Intertrochanteric fracture of the hip. J. Bone Joint Surg. Br. 2007, 88, 1210. 29. Rüedi T.P., Buckley R.E., Morgan C.G.: AO principlesof fracture management. Second expanded edition. THIEME and AO Publishing, Davos 2007. 30. Sevitt S.: Fat emboliom in patients with fracture hip. B.M.J. 1972, 2, 257. 31. Sorbie C.: Editorial. Sub-capital hip fracture: Best treatment options. J. Orthop. Surg. 2006, 14, 237. 32. Yang E., Qureshi S., Trokhan S., Joseph D.: Gotfried percutaneous compression plating compared with sliding hip screw fixation of intertrochanteric hip fractures: a prospective randomized study. J. Bone Joint Surg. Am. 2011, 93, 942. 33. Wójcik K., GaŸdzik T.S., Barañska T., Nolewajka M.: GwoŸdziowanie œródszpikowe z ryglowaniem w powik³aniach zrostu. Ortop. Traumatol. Rehabil. 2000, 2, 49. 228 Przegl¹d Lekarski 2012 / 69 / 6 J. Lorkowski i wsp.