Журнал «Травма» Том 12, №1, 2011

На сегодняшний день необходимость хирургических методов лечения при повреждениях позвоночника ни у кого не вызывает сомнений. Как при большинстве неосложненных повреждений позвоночника, так и при всех осложненных используют реконструктивно-восстановительные операции, которые объединяются одним термином — «спондилодез».

Определение понятия «спондилодез» словарем медицинских терминов трактуется как «костно-пластическая операция на позвоночнике с целью исключения его подвижности в каком-либо отделе». Термин «спондилодез» прочно вошел в практику ортопедии и травматологии. Мы широко используем его в профессиональной лексике и применяем для построения своих научных изысканий. Это важное ключевое понятие, которое мы, как правило, употребляем с соответствующим эпитетом, обозначающим качество соединения позвоночных сегментов.

В настоящее время в клинической практике для лечения переломов позвоночника, а именно создания спондилодеза, нашли широкое применение имплантаты, предлагаемые различными производителями, транспедикулярные конструкции, вертикальные и горизонтальные кейджи, керамика, аллотрансплантаты, раздвижные системы, клетки, пластины и многие другие фиксаторы.

Реконструктивно-восстановительные хирургические вмешательства стали более широко использоваться как в первые часы после травмы, так и в отсроченных периодах.

Зачастую хаотическое использование различных имплантатов в одних и тех же клинических случаях, неккоректно выбранная протяженность инструментации побудили нас определить исходные понятия и направления исследований в вопросе спондилодеза при повреждениях позвоночника.

С нашей точки зрения, спондилодез — это биологическое соединение позвоночных сегментов. Спондилодез может быть фиброзным, фиброзно-хрящевым или костным. Он является конечной целью построения биомеханической конструкции «позвоночный сегмент — фиксатор», «позвоночный сегмент — имплантат», «позвоночный сегмент — соединительная ткань, реактивный процесс (воспаление)» и т.д.

На сегодняшний день нельзя отождествлять спондилодез и костно-пластическую операцию, так как зачастую восстановление передних отделов позвоночного столба выполняется с использованием различных раздвижных систем, передних конструкций с костной пластикой или без нее, используются различные биоимплантаты с опорной функцией или без нее.

Таким образом, при повреждении позвоночника речь идет прежде всего о построении биомеханической конструкции с определенными требованиями к ней. Так, ранняя активизация пациентов (осевая нагрузка в первые сутки после операции), раннее восстановление трудоспособности, минимальное использование вспомогательных разгружающих средств (корсеты, костыли и т.д.) определяют требования к биомеханической конструкции спондилодеза.

Биомеханическая конструкция, как любая другая конструкция, испытывающая нагрузки, может характеризоваться на прочность, жесткость и устойчивость ее элементов.

Прочность — это способность элемента конструкции сопротивляться внешним воздействиям не разрушаясь. Жесткость — способность конструкции сохранять исходную форму в заданных пределах. Устойчивость — способность конструкции сохранять первоначальную форму равновесия [1]. Любая конструкция может выдерживать нагрузку в зависимости от свойств ее материалов и соединений.

Напряжение (напряжение в точке) — это характеристика интенсивности внутренних сил, приходящихся на единицу площади. Приведенные понятия являются ключевыми понятиями в сопромате [1]. Любая биомеханическая конструкция спондилодеза подвергается воздействию внешних сил, и любая конструкция является напряженной. Таким образом, говоря о хирургическом вмешательстве — спондилодезе, следует прежде всего говорить о построении напряженной биомеханической конструкции.

В данной статье мы охарактеризуем биомеханические конструкции в соответствии с предъявленными требованиями к ним.

Первое требование к биомеханической конструкции — это устойчивость. Мы выделяем понятие «ось позвоночного сегмента», под которой понимаем точку в пространстве, относительно которой происходит перемещение позвонка. В это понятие вкладываются силы действия — гравитационные силы и силы противодействия — силы мышц, связки, межпозвоночный диск и т.д. В результате повреждения передних структур позвоночного столба равновесие нарушается в пользу сил гравитации, повреждение дуг позвонков усугубляет несостоятельность позвоночного сегмента, а именно паравертебральных мышц в противодействии силе гравитации. При повреждении передних и задних структур позвоночного столба — тела, межпозвоночного диска, суставных отростков, меж- и надостистых связок и т.д. возникает полное отсутствие противодействия силе гравитации, что приводит к тяжелым деформациям. При таком дистракционном повреждении ось смещается кпереди. Направление и степень смещения точки оси определяются морфологией повреждения. Восстановление анатомических взаимоотношений в позвоночном сегменте определяется величинами угла лордоза (кифоза) и угла сколиоза. Восстановив анатомические взаимоотношения как в позвоночном сегменте, так и во всем отделе позвоночного столба, считаем необходимым обсудить вопрос о стабильной фиксации позвоночника. Термин «стабильность» означает «устойчивый» и применим для обозначения состояния того или иного процесса или предмета в пространстве и во времени. Устойчивость (или стабильность) — это свойство чего-либо сохранять равновесие в пространстве и во времени. Устойчивости конструкции в пространстве мы достигаем с помощью принципа противодействия действующим силам (рис. 1). Силам растяжения (дистракции) мы противодействуем компрессией, а силам компрессии противодействуем дистракцией, тем самым добиваясь равновесия биомеханической конструкции в пространстве (рис. 2). Следовательно, образуемые биомеханические конструкции следует разделять по признаку сохранения равновесия — устойчивости. Следующей характеристикой биомеханической конструкции спондилодеза является жесткость. Реальные тела под воздействием сил могут изменять форму и размеры — деформироваться. Определение величины этих изменений называется расчетом на жесткость. Единица расчета на жесткость DL — линейные деформации, e — угловые деформации. По степени деформации конструкции бывают упругие — исчезающие после устранения нагрузки, и пластические или остаточные — неисчезающие. Все биомеханические конструкции являются деформируемыми. Степень деформации определяется единицами расчета жесткости. Таким образом, все биомеханические конструкции можно разделить по принципу сохранения исходной формы в заданных пределах (рис. 3).

Следующей характеристикой биомеханической конструкции спондилодеза является прочность. Нарушение прочности происходит при переходе материала в предельное состояние. Для деформирующихся материалов нарушение прочности наступает при переходе из упругого состояния в пластическое. Пластическое состояние и, соответственно, состояние разрушения являются предельными напряженными состояниями (рис. 4).

Прочность конструкции, с одной стороны, зависит от свойств ее материалов и соединений, а с другой — от характера внутренних напряжений (нагрузок) внутри биомеханической конструкции. В последние годы при разработке новых конструкций и имплантатов применяют метод конечных элементов путем построения математической модели [2, 3]. Благодаря данному методу можно рассчитать и пространственно представить внутренние напряжения в конструкции, установить места их концентрации и распространения, а также рассчитать наиболее рациональную конструкцию. Пока это единственный способ исследования напряжений [3]. Знание характера распределения напряжений в конструкции может объяснить происхождение таких осложнений, как расшатывание винтов, перелом винтов, миграцию стержней и т.д., и, следовательно, послужит теоретическим основанием для усовершенствования способов спондилодеза при повреждениях позвоночника.