Je přesné umístění zevního fixátoru loketního kloubu v ose rotace podstatné? Studie na kadaverech

Česká verzia English info

Hinged external fixation of the elbow - optimal axis alignment to minimize motion resistence during the movement - cadaveric study

BACKGROUND:
There is a wide range of complex elbow injuries that require a hinged external fixation. The optimal hinge axis position, in the middle of the circle formed by the trochlea for application of the hinged external fixation of the elbow joint is well known. Its correct position is important for the result.

MATERIALS AND METHODS:
A hinged external fixator (Orthofix) was attached to the lateral side of 20 cadaveric elbows in 12 distinct off-axis positions in each specimen. The aim of the study was to evaluate the influence of the fixator malalignment on the constrained motion of the elbow joint. 40 N force had been applied.

RESULTS:
Aligning the fixator hinge along the optimized axis position resulted in a minimal motion reduction of the elbow joint. Malpositioning the hinge by 4 mm posterior caused in average 14° of motion limitation in flexion and by 7 mm caused 32° of limitation. 4 mm anterior malpositioning caused in average 15° of limitation of ROM and by 7 mm 31° of limitation. Malpositioning 4 mm proximal caused 24° of limitation and by 7 mm 36° of motion limitation. Distal malpositioning by 4 mm caused in average 16° motion limitation and by 7 mm caused 35° of limitation. Malpositioning the hinge 15° in inversion, eversion, intrarotation and extrarotation limited motion of the elbow joint in average of 14°.

CONCLUSION:
An optimal fixator hinge position is determine to minimize the increase in motion limitation due to fixator application.

Key words:
External Elbow Fixator, Optimal Axis of the Elbow, Cadaveric Study.

Autoři: Martin Feranec; Radek Hart; Tomáš Kozák
Působiště autorů: Department of orthopaedics and traumatology, Znojmo, Czech Rebublic ; Ortopedicko-traumatologické oddělení nemocnice Znojmo
Vyšlo v časopise: Úraz chir. 21., 2013, č.1

Souhrn

ÚVOD:
Kloubový zevní fixátor loketního kloubu má podstatný význam pro řešení komplikujících poranění lokte. Úspěch použití zevní fixace je závislý na přesném umístění osy otáčení fixátoru v ose rotace kloubu, která je dobře známá.

MATERIÁL A METODA:
Kloubový zevní fixátor jsme aplikovali u 20 kadaverů na loketní kloub v 12 rozdílných pozicích u každého kloubu. Cílem studie bylo zhodnotit vliv na pohyb loketního kloubu při aplikací osy otáčení v různých pozicích. Při pokusu byla použita síla 40 N.

VÝSLEDKY:
Aplikace zevního fixátoru v ose otáčení způsobuje pouze minimální omezení pohybu loketního kloubu. Malpozice osy otáčení o 4 mm dorzálně způsobuje omezení flexe v průměru o 14°, při aplikaci o 7 mm omezení flexe o 32°, při aplikaci osy otáčení o 4 mm ventrálně způsobuje omezení pohybu v průměru o 15° a při aplikaci o 7 mm bylo omezení flexe o 31°. Při malpozici osy otáčení o 4 mm proximálně způsobuje omezení rozsahu pohybu o 24° a při aplikaci o 7 mm byla omezena flexe v průměru o 36° a při aplikaci osy otáčení o 4 mm distálně způsobuje omezení pohybu ve flexi o 16° a při aplikaci o 7 mm bylo omezení pohybu v průměru o 29°. U malpozice osy otáčení v inverzi, everzi, v extra rotaci a intra rotaci o 15° bylo omezení pohybu do flexe v průměru o 14°.

ZÁVĚR:
Optimální osa otáčení při použití kloubového zevního fixátoru loketního kloubu je určující při minimalizaci omezení pohybu loketního kloubu.

Klíčová slova:
zevní fixátor, loketní kloub, osa otáčení, studie na kadaverech.

ÚVOD

Při řešení komplikujících poranění lokte v traumatologii a ortopedii má kloubový zevní fixátor podstatný význam [5]. Povoluje časný pohyb, přitom chrání kloub a periartikulární struktury od nadměrného násilí, což je jeho primární cíl [13]. Úspěch použití zevní fixace je závislý na přesném umístění osy otáčení fixátoru v ose rotace kloubu, což je nejkritičtějším krokem aplikace aparátu. Na bočné projekci je střed otáčení kloubu uprostřed kruhového obrysu trochlea humeri, k tomu je zapotřebí dosáhnout skutečné laterální projekce, kdy se obvodové struktury kladky a hlavičky humeru projikují jako kruh [2]. Na a/p projekci je centrum rotace lehce pod úrovní epikondylů rovnoběžně s kloubní plochou [8].

Zavedení Kirschnerova drátu do centra rotace
a.: bočná projekce, b.: předozadní projekce — **Obr. 1. Zavedení Kirschnerova drátu do centra rotace a.: bočná projekce, b.: předozadní projekce**

Pokud operatér tento krok nezvládne, metoda je kompromitována a celý výkon ztrácí smysl [2]. Výsledkem správné aplikace zevního fixátoru je stabilní a bez omezení se pohybující se kloub [11]. Cílem studie bylo vyhodnotit rozsah pohybu loketního kloubu při aplikaci zevního fixátoru v ose otáčení a v malpozici v různých polohách.

METODIKA

Kloubový zevní fixátor (Orthofix) jsme aplikovali u 20 kadaverů – mužů s průměrným věkem při úmrtí 69 let (průměr 64-76let) bez anamnestických nebo klinických známek poranění loketního kloubu. Preparáty nebyly chemicky upravovány a všechny kadavery byly do 24 hodin po smrti. Nejdříve byl kloub rozhýbán pro rigor mortis a následně změřen rozsah pohybu loketního kloubu. Všechny změřené údaje byly zapisovány do tabulky. K loketnímu kloubu jsme se následně dostali preparací mediálním a laterálním přístupem až ke kolaterálním vazům, které nebyly poškozeny.

**Obr. 2. Elbow Unilateral Hinged Fixator (Orthofix)**

**Obr. 3. Laterální přístup k loketnímu kloubu**

Zevní fixátor byl aplikován v 25° flexi loketního kloubu v ose otáčení

Centrum rotace v oblasti epikondylů
a.: radiální strana, b.: ulnární strana — **Obr. 4. Centrum rotace v oblasti epikondylů a.: radiální strana, b.: ulnární strana**

a postupně od centra rotace byla realizována odchylka ve 12 rozdílných pozicích u každého kloubu, a to posun 4 a 7 mm od centra rotace směrem (distálně, proximálně, ventrálně a dorzálně) a osové deviaci 15° (v inverzi, everzi, extrarotaci a intrarotaci) .

**Obr. 5. 12 rozdílných aplikací zevního fixátoru od centra rotace**

Zevní fixátor byl fixován do humeru dvěma originálními Schanzovymi šrouby 5/6 mm a do ulny dvěma šrouby 3,5/4,5mm.

**Obr. 6. Zevní fixace loketního kloubu (kadaver)**

Při pokusu byla užita síla u všech pokusů o velikosti 40 N v směru v ose humeru (siloměr). Siloměr byl fixován na oblast styloidních výběžků radia a ulny. Loketní kloub byl při pohybu stranově fixován a rozsah pohybu byl determinován goniometrem.

VÝSLEDKY

Aplikace zevního fixátoru v ose otáčení způsobuje pouze minimální omezení pohybu loketního kloubu, a to v průměru o 2°. Malpozice osy otáčení o 4 mm dorzálně způsobuje omezení flexe v průměru o 14°, při aplikaci o 7 mm dorzálně dochází k omezení flexe o 32°, aplikace osy otáčení o 4 mm ventrálně způsobuje omezení pohybu v průměru o 15° a při aplikaci o 7 mm ventrálně bylo omezení flexe o 31°. Při malpozici osy otáčení o 4 mm proximálně dochází k omezení rozsahu pohybu o 24° a při aplikaci o 7 mm ve stejném směru byla omezena flexe v průměru o 36°. Aplikace osy otáčení o 4 mm distálně způsobuje omezení pohybu ve flexi o 16° a při aplikaci o 7 mm distálně bylo omezení pohybu v průměru o 29°. Malpozice osy otáčení v inverzi, everzi, v extrarotaci a intrarotaci o 15° bylo omezení pohybu do flexe v průměru o 14°. Omezení extenze v těchto případech bylo průměrně 9° (rozsah, 6°- 13°).

DISKUZE

Loketní kloub je relativně stabilní kloub pro jeho kostní geometrii a ligamentózní struktury [2, 6, 9, 10, 11] avšak při traumatickém poškození loketního kloubu může dojít k nestabilitě kloubu, které lze obtížně řešit konzervativně nebo operačně běžně dostupnými metodami. V těchto případech lze s výhodou využít zevní fixátor, avšak ani tento nedokáže ve všech případech neutralizovat zevní síly působící na loketní kloub. V případě poškození laterálního nebo mediálního vazu je fixátor schopný udržet kongruenci v kloubu při aplikaci varus a vagus stresu při zátěži 7 N jenom při varus stres testu a při kompletním poškození obou vazů je schopen ZF udržet kongruenci v loketním kloubu jenom bez zátěže [4]. Dle studie Stavlasa a kol. při aplikaci zevního fixátoru Orthofix dokáže chránit pohyb loketního kloubu více při varus stres testu a omezení při pohybu dochází více při extenzi než při flexi [12], v naší studii bylo hodnoceno jenom omezení pohybu do flexe.

Výzkum na kadaverech prokázal, že při aplikaci osy otáčení do centra rotace je potřebná síla o velikosti 0,15 J [7], ale posun osy otáčení loketního kloubu o 5 mm nebo jeho naklonění o 5° zvyšuje rezistenci kloubu vůči flekční síle až čtyř násobně [7, 8]. Malpozice osy otáčení loketního kloubu o 10 mm způsobuje až desetinásobně větší rezistenci kloubu při flexi a při 10° v malpozici správné osy otáčení dochází k zvýšení rezistenci loketního kloubu o 7,1-8,7 násobek [7]. Dle Morreye a kol. lehké neanatomické postavení osy otáčení je klinicky akceptovatelné a lehký proximální posun osy otáčení lze s výhodou využít po rekonstrukcích ulnárního kolaterálního vazu pro dosažení zvýšené stability loketního kloubu [8], ale některé studie poukazují na nutnost přesné aplikace centra rotace [7].

ZÁVĚR

Kloubový zevní fixátor loketního kloubu poskytuje výhody stabilní fixace se zachováním pohybu lokte. Optimální osa otáčení při použití kloubového zevního fixátoru loketního kloubu je určující při minimalizaci omezení pohybu loketního kloubu. Metoda použití zevního fixátoru vyžaduje zkušenost operatéra. Nedodržení přesné aplikace může značně alterovat možnost využití této metody. Výsledky naší studie jsme potvrdili nutnost přesné aplikace zevního fixátoru v ose rotace při optimalizaci pohybu lokte.

MUDr. Martin Feranec

Martin.feranec@nemzn.cz

Zdroje

1. AN, K.N., MORREY, B.F., CHAO, E.Y.S. The effect of partial removal of proximal ulna on elbow constraint. Clin Orthop. 1986, 209, 270–279.

2. HART, R., JANEČEK, M., KLUSÁKOVÁ, I. et al. Loketní kloub. Ortopedie a traumatologie. 2. vyd. Praha: Maxdorf, 2012. 560 s.

3. HOTCHKISS, R.N., WEILAND, A. Valgus stability of the elbow. J Orthop Res. 1987, 5, 372–377.

4. KAMINENI, S., HIRAHARA, H., NEALE, P. et al. Effectiveness of the lateral unilateral dynamic external after elbow ligament injury. J Bone Joint Surg Am. 2007, 89, 1802–1809.

5. KNOCH VON F., MARSH, J. L., STEYERS, C et al. A new articulated elbow fixation technice for difficult elbow trauma. Iowa Orthop J. 2001, 21, 13–19.

6. LONDON, J.T. Kinematics of the elbow. J Bone Joint Surg Am. 1981, 63, 529–535.

7. MADEY, S. M., BOTTLANG, M., STEYERS, C. M. et al. Hinged external fixation of the elbow: optimal axis alignment to minimize motion resistance. J Orthop Trauma. 2000, 14, 41–47.

8. MORREY, F. B., SANCHEZ-SOTELO, J. The elbow and its disorders. 4. ed. Philadelphia: Saunders, 2008. 1211 s.

9. MORREY, B.F., ASKEW, L.J., CHAO, E.Y.S. A biomechanical study of normal functional elbow motion. J Bone Joint Surg Am. 1981, 63, 872–877.

10. MORREY, B.F. Current concepts in the treatment of fractures of the radial head, the olecranon, and the coronoid. J Bone Joint Surg Am. 1995, 77, 316–327.

11. PENNIG, D., GAUSEPOHL, T., MADER, K. Transarticular fixation with the capacity for motion in fracture disloca-tions of the elbow. Injury. 2000, 31, 35–44.

12. STAVLAS, P., JENSE, S.L., SOJBJERG, J.O. Kinematics of the ligamentous unstable elbow joint after application of a hinged external fixation device: a cadaveric study. J Shoulder Elbow Surg. 2007, 16, 491–496.

13. TAN, V., DALUISKI, A., CAPO, J., et al Hinged elbow external fixators: indications and uses. J Am Acad Orthop Surg. 2005, 13, 503–514.