Циркулярный наружный скелетный фиксатор является отдельным типом аппаратов НСФ. Рамка циркулярного фиксатора для скрепления костных сегментов использует тонкую натянутую проволоку, вместо относительно больших костных фиксационных спиц. Проволока проводится через конечность (сходно с полными фиксационными спицами) и каждый конец поддерживается специальными болтами, расположенными на конце, они действуют как зажимы. Кольца являются элементами циркулярного наружного скелетного фиксатора, они соединяются друг с другом по длине кости посредством соединяющих стержней. Построение сходно с многоплоскостным, артикулированными линейным фиксатором II-го типа. При затягивании проволоки используется специально калибровочный прибор, и проволока диаметром 1.6 мм имеет ту же силу, как 4 мм спица, введенная в консоль. Тонкая проволока может вводиться в очень малый сегмент кости и позволяет большую широту для расположения, когда хирург вторгается в небезопасный коридор. Количество напряжения, требующегося на проволоке для предотвращения избыточного смещения при нагрузке отображено в таблице.

Рисунок 1 Фотография компонентов циркулярного наружного скелетного фиксатора, включая фиксационную проволоку, фиксационные крепления и болты, стержни с резьбой, двигатель (motor), шарнир и кольца. Кольца располагаются симметрично вокруг конечности и уровень шарниров соответствует точке CORA. Двигатель (motor) располагается вдоль и напротив вектора деформации. Кольца рамки расположены под углом для встречи с ангуляцией кости таким образом, что после коррекции деформации – они станут параллельными друг другу. Концы проволоки загибаются или преобразуются в косички (“pigtailed”) для предотвращения травмы (для животного или для владельца) от концов проволоки пока удерживается напряжение на них.
Источник. Veterinary Surgery Small Animal (2 Volume Set, Second Edition 2018)

Таблица. Рекомендации для размера спиц (проволоки) и натяжения для циркулярного наружного скелетного фиксатора

Компоненты

Кольца

Кольца являются центральным элементом циркулярного наружного скелетного фиксатора. Материал их изготовления различен и может включать нержавеющую сталь, титан, алюминий, композиты углеволокна. В самих кольцах обязательно расположены множественные отверстия по окружности для прохождения и фиксации остальных компонентов циркулярного аппарата НСФ. Кольца доступны в нескольких диаметрах и могут быть полными кольцами или частичными кольцами (именуется как арки). Арки созданы для подгонки к определенной анатомии, обычно они используются вокруг суставов и рядом с туловищем. Диаметр арок различен, некоторые арки представляют почти полные кольца, другие арки представляют короткий участок кольца для подгонки к соответствующей анатомии (пр. пяточная кость или локтевой бугор – используются полукольца, состоящие из 5/8 от полного кольца). Более короткие сегменты кольца (1/3 кольца) могут располагаться вдоль тела или проксимальной конечности (пр. позвоночный столб или проксимальная часть бедра).

Растянутые кольца – частичные кольца с удлиненными прямыми сегментами на каждой стороне кольца, внешне имеют сходство с формой подковы. Сходно с частичными кольцами, растянутые кольца подгоняются под трудные анатомические локации с получением выгоды от повышенной зоны для фиксации проволокой или спицами.

Кольца или арки предназначены действовать как стабильная платформа к которой фиксируется кость, используя проволоку или спицы, затем она крепится к соседнему кольцу вдоль длины кости используя соединяющие стержни.

По причине структурной стабильности колец, все фиксационные позиции вокруг окружности фиксируются друг к другу в пространстве. Трехмерная стабильность означает что манипуляция положения кольца передаются в манипуляцию всех элементов костных сегментов, присоединенных к кольцу. В рамке, стабилизированной фиксационной проволокой, размер кольца является первичной определяющей величиной жесткости рамки.

Стабильность колец также дополняет фиксация, расположенная под линейным напряжением, которая поддерживается посредством фиксации к кольцу на обоих концах, используя удерживающие проволоку болты. Данный контраст с использованием двух независимых линейных соединяющих стержней при использовании II-го типа линейного фиксатора, где независимые стержни не фиксированы относительно друг друга и полагаются на стабильность фиксационных спиц самих по себе для поддержания их относительного положения вокруг конечностей. Установка кольца на костный фрагмент с натянутой проволокой ведет к формированию стабильного соединения кость-блок, которые могут быть присоединен один к другому различными путями для обеспечения статической или корректируемой рамки, которая связывается с переломом, местом остеотомии или суставом.

Рисунок 2. Различные виды и размеры колец служащие как основные структурные элементы циркулярного наружного скелетного фиксатора и рамки гибридного НСФ. Здесь представлены полные кольца (правые и левые центральные), секторные кольца (3/4 – низ слева), растянутые кольца (справа низ) и спинальные арки (верх слева).
Источник. BSAVA Manual of Canine and Feline Fracture Repair and Management

Фиксационные элементы

Элементы фиксирующие кость присоединяются к кольцам посредством соответствующих зажимов. Чаще для данных целей используются спицы Киршнера, которые присоединяются к кольцам на обоих концах посредством фиксационных болтов. Ввиду того, что кольца намного толще спиц Киршнера, две спицы могут быть безопасно прикреплены к каждому кольцу, на каждой поверхности кольца, оставляя несколько миллиметров спицы позади болта. Таким образом, одно кольцо дает крепления для двух фиксационных элементов на двух различных уровнях. При расположении спиц под углом близким к 90º, каждая спица противостоит трансляции костного фрагмента вдоль другой спицы. Но, ввиду анатомических ограничений, ортогональное расположение спиц редко возможно. При уменьшении угла между спицами, снижается способность противостоять трансляции вдоль всей длины.

Одно из главных ограничений при использовании тонкой проволоки для фиксации кости в том, что спица не дает большой объем противостояния скольжению кости или трансляции вдоль спицы. Для предотвращения скольжения костных фрагментов вдоль проволоки, может использоваться дополнительный фиксационный элемент, такой как спица с оливой. Спица с оливой – спица Киршнера имеющая стопор, или оливу на теле рядом с центральной точкой. Спица предназначена для продвижения до тех пор, пока стопор не упрется в кортикальную поверхность кости, позволяя действовать давлению на кору в направлении проволоки. Спица с оливой дает тракцию вдоль оси спицы, когда движутся костные фрагменты, или предотвращения движения кости назад вдоль спицы. Противоположная спица с оливой (две спицы с оливами располагаются на противоположных сторонах) может использоваться для предотвращения трансляция кости вдоль спицы или для поддержания косого перелома в состоянии компрессии. Дополнительная спица может фиксироваться к кольцу вдалеке от поверхности кости, и построение именуется как падающая проволока (dropwire), обеспечивая третью точку фиксации вдоль костного сегмента. Обычные половинные фиксационные спицы также могут присоединяться к кольцу используя зажим для линейного фиксатора спиц. Смешение проволоки натяжения и обычных половинных спиц противоречиво, однако, т.к. аксиальные микродвижения свойственные для фиксации тонкой проволокой, и они не совместимы со стабильностью, образуемой при фиксации обычными спицами, и половинные спицы ослабевают раньше времени если используются данным образом.

Рисунок 3. Трансфиксационная спица для циркулярного наружного скелетного фиксатора. Стопорилиоливапредставленанаспице.
Источник. BSAVA Manual of Canine and Feline Fracture Repair and Management

Рисунок 4 Зажим для спиц (слева) и зажим для трансфиксационных спиц (справа)
Источник. BSAVA Manual of Canine and Feline Fracture Repair and Management

Соединяющие элементы

Кольца могут соединяться между собой различными путями. Наиболее простой способ – использование стержней с резьбой и гаек. Данный метод фиксирует кольца в статической линейной манере, сходен с соединяющим стержнем линейного скелетного фиксатора. Если кольца расположены под углом относительно друг друга, тогда стержни с резьбой могут быть присоединены используя сферические шайбы. При использовании пары сферических шайб, стержень может быть наклонен на 10 градусов, позволяя хирургу подгонять анатомию пациента или различные диаметра колец для прилегания друг к другу. Если кольца расположены под углом при поддержании способности изменить угол, тогда кольца присоединяются друг к другу, используя шарниры и подвижные элементы известные как двигатель (motors). При соединении двух колец двумя шарнирами и двигателем, хирург может делать угол кольца относительно друг друга, и движение данной ангуляции находится под контролем врача. Линейное движение прилегающих колец, без изменения угла, может быть достигнута с использованием множественных параллельных двигателей или дистракционных шайб. При повороте дистракционной шайбы на каждой стороне кольца одновременно, используя специальный двойной ключи, или подгоняя двигатель в унисон, хирург может двигать кольца по направлению или вдаль от друг друга в параллельной плоскости, обеспечивая либо компрессию, либо дистракцию перелома или места остеотомии.

Рисунок 5 Соединяющий стержень диаметром 6.3 мм с резьбой по всему телу.

Преимущества циркулярного наружного скелетного фиксатора над линейным наружным скелетным фиксатором

Натянутая тонкая проволока проявляет различное поведение при нагрузке на кость при стоянии и на прогулке, проявляя нелинейную жесткость в ответ на аксиальную нагрузку.

Проволока имеет малую жесткость и легко отклоняется при первой нагрузке. При повышении нагрузки, однако, проволока проявляет экспоненциальное повышение жесткости, пока ее уровень не становится линейным на кривой стресс-натяжение, после этой точки натянутая проволока проявляет жесткость сходную с таковой у спиц большого диаметра. Экспоненциальное увеличение повышение жесткости развивается на коротком расстоянии, обычно при прохождении 1 мм. В результате проволока позволяет совершать аксиальные микродвижения при нагрузке, которые ограничены размером промежутка растяжения, что позволяет развиваться нормальному заживлению кости. Рамка циркулярный НСФ дает возможность происходить данным микродвижениям с сохранением жесткости при сгибании и сдвиге. Характеристикаэтойнелинейнойжесткостизависитотнатяжениявдольпроволоки.

Данный феномен притупляется при натягивании проволоки, натянутая проволока проявляет меньше начальных низко-жесткостных движений и ведет себя больше как твердая спица. Поэтому, подходящее количество натяжения проволоки ключевое в сохранении смещения в малых пределах, что стимулирует заживление кости, нежели чем угнетает заживление кости. Девайсы для натяжения являются ключевыми в достижении подходящего количества натяжения на фиксационной проволоке. Подходящие уровень натяжения является функцией диаметра кольца (см. предшествующую таблицу). Диаметр проволоки также ограничивает отклонение и микродвижения в несении веса, малые размер проволоки имеет большее отклонение по сравнению с жесткой проволокой большого диаметра. Рамка наружного скелетного фиксатора также может совершать циклические компрессию и дистракцию в зоне перелома, описанную как гимнастика перелома, что в дальнейшем стимулирует дальнейшее созревание мозоли.

Регулировкациркулярногонаружногоскелетногофиксатора

Одна из наиболее полезных особенностей циркулярного наружного скелетного фиксатора состоит в том, что конструкция сегмента кольцо-кость формирует блок, положение которого легко регулируется в трех измерениях. Когда хирург двигает кольца относительно друг друга используя двигатель и шарниры, костные сегменты могут изменять угол, транслироваться или транспортироваться аксиально. Ангуляция и трансляция используются для коррекция угловой деформации конечностей и нарушений сращения. Транспорт используется для удлинения кости при врожденных деформациях или для подгонки костного дефекта в случаях потери кости вторично к травме, инфекции или неоплазии. Оба компонента используют биологическую концепцию дистракционного остеогенеза для создания новой кости.

При наложении рамки циркулярного скелетного фиксатора для коррекции угловой деформации конечности, врач располагает кольца на конечности перпендикулярно сегментам кости. Если кости согнуты по причине дефектов роста или нарушения сращения, кольца на каждой стороне деформации могут располагаться под углом относительно друг друга, отражая изгиб конечности. Рамка фиксируется в данной позиции и соединяется парными шарнирами совместно соединяющими стержнями. Угол поворота шарнира располагается над предполагаемой точкой CORA. Побуждающая сила для движения рамки – третий поддерживающий элемент, именуемый двигателем (motor). Двигатель располагается между кольцами, в идеале в положении ортогональном оси шарнира. После расположения рамки, остеотомия проводится на уровне оси шарнира. Походящая степень движения двигателя для коррекции деформации может исчисляться дополнительно. Использование циркулярного НСФ больше освещено в разделе коррекции угловой деформации конечностей.

Дистракционный остеогенез

Дистракционный остеогенез – феномен, при котором кость индуцируется в формировании в пространстве между двумя костными сегментами, которые разводятся с измеримой скоростью. Данный феномен впервые был открыт Илизаровым при лечении несросшихся переломом. После проведения остеотомии костные отломки разводились на расстояние порядка 1 мм в сутки, кость регенерировала в промежутке дистракции с процессом гистологических сходным при наблюдении за активным физом. Хотя некоторые системы линейной фиксации способны двигать блок кость-фиксатор с измеримой величиной, рамка циркулярного НСФ уникально подходит для данного типа прогрессивной дистракции.

Для хирурга, индукция новой кости обычно используется для коррекция угловой деформации конечностей, для удлинения кости или для транспорта сегмента через дефект. После проведения остеотомии здоровой кости, кость оставляются стабильной на несколько дней. Это откладывание, именуемое латентным периодом, необходимо для формирования гематомы перелома, она локализуется в месте регенерации кости. Оставление кости в латентном периоде зависит от возраста пациента, локализации кости и потенциала выздоровления, но обычно составляет от 3 до 5 дней. После данного периода, гематома перелома подлежит медленной дистракции. Скорость дистракции важна, при медленном ритме перелом заживет и будет предотвращать дальнейшую дистракцию, при быстрой дистракци гематома перелома разорвется и разовьется несращение кости. Подходящая скорость дистракции для большинства пациентов – 1 мм в день. Ритм (частота подгонки НСФ) дистракции не столь важен как скорость, и ритм 0.5 мм каждые 12 часов является хорошим компромиссом между здоровьем развивающейся регенерации кости и подходящего действия персонала проводящего подгонку аппарата.