Биомеханическое обоснование коррекции посттравматических деформаций коленного сустава у детей

Посттравматические деформации коленного сустава составляют, по данным разных авторов, от 3 до 10% от общего числа деформаций коленного сустава. Чаще встречаются искривления коленного сустава во фронтальной плоскости и составляют 7-15,3%. Деформации коленного сустава являются последствиями повреждений зон роста дистального отдела бедренной кости, проксимального отдела большеберцовой кости. Повреждение зон роста III-IV типов по Salter R.B., Harris W.R. в этих областях приводит к их преждевременному закрытию до 27% случаев. 

При отклонении механической оси в сторону нагрузка на суставные концы коленного сустава оказывается неравномерной. Патологический перекос суставных поверхностей обуславливает перегрузку одного из мыщелков бедренной или большеберцовой костей в зависимости от вида и степени деформации (синдром гиперпрессии). При вальгусной деформации наблюдается гиперпрессия латерального отдела, при варусной деформации - медиального. Увеличивается величина контактного давления в соответствующем отделе. При этом имеется много противоречивых сведений: о фактической площади контакта мыщелков на суставной поверхности, о величине контактного напряжения. У растущего организма патологический перекос суставных поверхностей способствует формированию бокового отклонения голени, а в последствии приводит к асимметричному изнашиванию сустава с развитием преждевременных дистрофических изменений костно-хрящевых структур коленного сустава - деформирующего артроза. 

Поэтому возникает необходимость в коррекции оси нижней конечности, устранении перекоса суставных поверхностей коленного сустава и совмещении центра коленного сустава с биомеханической осью нижней конечности. 

У детей распределение контактного, изменение удельного давления в коленном суставе в условиях деформации коленного сустава в зависимости от ее вида, степени выраженности и возраста пациента практически не изучено. 

На универсальной испытательной машине Zwick 1464 (Германия) нами проведено экспериментальное исследование. В качестве экспериментального материала использовали бедренные и большеберцовые кости, изъятые у трупов детей и подростков в возрасте 8, 11, 12, 13 лет, смерть которых не была связана с повреждением нижних конечностей. 

В экспериментальной машине анатомические препараты костей после моделирования деформаций коленного сустава подвергались возрастному осевому нагружению от 330 до 450 Н со скоростью сжатия 5 мм/мин по биомеханической оси конечности. Использовалась шкала отчета силы равная 1 кН (1000 Н). Диаграмма испытания записывалась самописцем. Точность измерения ±1% от применяемого диапазона шкалы измерения силы. В результате эксперимента на листе миллиметровой бумаги появлялись оттиски контакта мышелков с различной интенсивностью окрашивания. Для оценки интенсивности окрашивания мы создали шкалу интенсивности окрашивания при нагрузке от 0,5 до 10 МПа. Оценивали интенсивность окрашивания в баллах. 

По увеличению интенсивности окрашивания оттисков мыщелков мы судили о росте контактного давления на суставной поверхности в соответствующем отделе коленного сустава (4 7 МПа). 

Показатели удельного давления в коленном суставе определялись по формуле: 

σ (МПа) = нагрузка (Н) / площадь оттиска (мм²). 

Проводили четыре возрастные серии по 17 экспериментов; сначала с моделью деформации коленного сустава за счет бедренной (68 экспериментов), затем - большеберцовой кости (68 экспериментов). Всего проведено 136 экспериментов. 

По достижению определенной угловой деформации дистального отдела бедренной кости: фронтальной и сагиттальной 100; проксимального отдела большеберцовой кости голени: варусной 50, вальгусной свыше 100, антекурвационной 100, рекурвационной 150, в коленном суставе наступает критическая перегрузка (от 5 до 10 МПа). Она являются «повреждающей» для суставного хряща. 

Меркулов В.Н., Супрунов К.Н., Гаврюшенко Н.С. 

ФГУ «Центральный научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию, г. Москва