Шарнір над виростком не дає коліну рухатися природно: перевірка на трупних кінцівках
Вісім тазових кінцівок собак прогнали через згинання-розгинання з радіографією кожні 5°. Точка перетину уявних штанг фіксатора, закріпленого шарніром над центром виростків стегнової кістки, весь час зміщувалася — нелінійно й асиметрично. Отже, такий фіксатор не забезпечує нормального взаємного положення стегнової та великогомілкової кісток під час руху.
Травматичні ушкодження зв'язок колінного суглоба в собак часто лікують первинним швом зв'язок з протезуванням або без нього плюс іммобілізацією через транскулярний зовнішній фіксатор. Первинний шов сам по собі міцності майже не дає, тому іммобілізацію рекомендують. Але повна нерухомість шкодить хрящу — деградація починається досить швидко. Навіть 10° обсягу рухів уже підтримують здоров'я суглобового хряща. Звідси й ідея шарнірного фіксатора: контрольований обсяг рухів без надмірного навантаження на свіжий шов.
Проблема в тому, що вісь обертання колінного суглоба не стоїть на місці. Рух там складний — перекочування, ковзання, ротація, — і центр обертання зміщується від згинання до розгинання. Одноосьовий шарнір фіксує вісь в одній точці. Питання дослідження: чи дозволить шарнір, поставлений над центром виростків стегнової кістки, рухатися суглобу без вимушеного зміщення великогомілкової кістки?
Взяли чотири трупи собак, евтаназованих з інших причин, і вісім тазових кінцівок. Стегнову кістку фіксували до рами через інтрамедулярний штифт. У великогомілкову ставили два перпендикулярні штифти — один у краніо-каудальному, другий у латеро-медіальному напрямку — щоб контролювати ротацію під час руху. На стегнову й великогомілкову кістки кріпили рентгеноконтрастні сітки з квадратами 1×1 см (3D-друк, 75% вольфраму), ще одну — під суглобом.
Точку шарніра вибирали на 130° розгинання як центр умовного кола над латеральним виростком стегнової кістки. Далі проводили лінії до точок на осі стегнової та великогомілкової кісток — це імітувало штанги фіксатора. Суглоб згинали від 130° до 30°, рентгенівські знімки робили кожні 5°. Координати точки перетину (IP) нормалізували до положення на 130°, тобто система була самокаліброваною й безрозмірною — це прибирає похибку збільшення на знімках.
Результати. Траєкторія IP виявилася нелінійною, без стабільного патерну — ні між кінцівками однієї собаки, ні між собаками. Площа опуклої оболонки (convex hull) усіх положень IP була великою й асиметричною навіть у межах однієї тварини. Коефіцієнт варіації зміщення IP — високий. Лінійна змішана модель показала значущий зворотний зв'язок між величиною зміщення IP і кутом згинання (P < 0,001): що більше згинання, то більше зміщення.
Висновок для практики: точки перетину в різних суглобах під час руху надто різні, щоб безпечно ганяти обсяг рухів у шарнірному транскулярному фіксаторі з шарніром над центром виростків. Обмеження дослідження — використані попередньо заморожені кінцівки й оцінка лише однієї точки в суглобі. Ідеальну конструкцію для рухів без патологічних сил на суглоб ще треба знайти.