История развития биомеханических исследований в Центре Илизарова (к 100-летию академика Г.А. Илизарова)

Обоснование. В истории становления и развития метода Илизарова, разработанного в середине прошлого века в Курганском НИИ экспериментальной травматологии и ортопедии, ныне – всемирно известном Центре, носящем имя своего создателя, значительное место занимают биомеханические исследования как самого аппарата, так и физиологической системы «аппарат – конечность». Интерес представляет анализ истории развития биомеханических исследований при становлении метода Илизарова.

Цель. Анализ истории развития биомеханических исследований для обоснования эффективности метода чрескостного остеосинтеза по Илизарову.

Результаты. Ввиду того, что в начале 1970-х годов соответствующего оборудования для проведения биомеханических исследований отечественная медицинская промышленность не выпускала, в состав лаборатории клинической физиологии и биомеханики Центра Илизарова (создана в 1971 г.) была введена группа инженеров, которая создавала аппаратуру для исследования процессов, происходящих в тканях конечностей и самой конструкции аппарата Илизарова при его тракционном и компрессионном воздействии на биологические структуры. Содружество врачей, научных сотрудников и инженеров позволило успешно преодолеть ряд трудностей и проблем. В научных публикациях и диссертациях сотрудники лаборатории уделяли большое внимание биомеханическим исследованиям в процессе выполнения чрескостного остеосинтеза аппаратом Илизарова. В настоящее время сотрудники Центра продолжают традиции, заложенные Г.А. Илизаровым. Впервые в нашей стране внедрён компьютерный 3D-видеоанализ кинематики и кинетики ходьбы у пациентов ортопедического профиля, который дополнен встроенным программным обеспечением для формирования клинического отчёта биомеханики ходьбы человека.

Заключение. Начальный этап развития биомеханических исследований в Центре Илизарова включал создание исследовательской аппаратуры. В последующем проводимые сотрудниками Центра в течение почти полувека биомеханические исследования показали прикладной, функциональный результат реализации общебиологических закономерностей открытия Г.А. Илизарова. В настоящее время биомеханические исследования осуществляются на более высоком уровне с использованием современного высокотехнологичного оборудования. 

1. Илизаров Г.А. Способ сращивания костей при переломах и аппарат для осуществления этого способа: Авторское свидетельство № 98471. № 102/17-762/417962; заявл. 9.06.1952; опубл. 17.08.1954. Бюл. № 6.

2. Илизаров Г.А. Общебиологическое свойство тканей отвечать на дозированное растяжение ростом и регенерацией – «Эффект Илизарова»: Открытие № 355 СССР. № 11271; заявл. 25.12.1985; опубл. 23.04.1989. Бюл. «Открытия. Изобретения» № 15.

3. Илизаров Г.А. Десятилетний опыт применения аппарата автора при компрессионном остеосинтезе в травматологии и ортопедии. Межобластная научно-практическая конференция института (посвященная компрессионному остеосинтезу, суставной патологии и вопросам клинической травматологии) (Свердловск, 17–20 апреля 1961 г.). Свердловск, 1961: 10-12.

4. Илизаров Г.А. Чрескостный компрессионный остеосинтез аппаратом автора (экспериментально-клиническое исследование): автореф. дис. … д-ра мед. наук. Пермь: Пермский государственный медицинский институт; 1968.

5. Тарушкин О.В., Руц Ф.Я., Шевченко Г.И. Измерение температуры режущего конца спицы при сверлении кости. Чрескостный компрессионный, дистракционный и компрессионно-дистракционный остеосинтез в травматологии и ортопедии: Сборник научных трудов. Челябинск; 1976; 2: 134-137.

6. Либерман С.Б., Семенова В.Д. Влияние сил натяжения спиц на жесткость фиксации фрагментов кости в аппаратах Илизарова. Чрескостный компрессионный, дистракционный и компрессионно-дистракционный остеосинтез в травматологии и ортопедии: Сборник научных трудов. Челябинск; 1976; 2: 143-148.

7. Щуров В.А., Кудрин Б.И., Шишикин А.В. Динамика изменения микроподвижности костных отломков при компрессионном остеосинтезе. Ортопедия, травматология и протезирование. 1979; (6): 44-45.

8. Щуров В.А., Кудрин Б.И., Шеин А.П. Метод измерения осевой микроподвижности костных фрагментов голени в условиях компрессионного остеосинтеза. Ортопедия, травматология и протезирование. 1981; (5): 52-53.

9. Котельников В.П., Тарушкин О.В., Руц Ф.Я., Кудрин Б.И. Устройство для автоматической регистрации и обработки временных параметров ходьбы – «подографометр». Теоретические и практические аспекты чрескостного компрессионного и дистракционного остеосинтеза: Тезисы докладов Всесоюзной научно-практической конференции (Курган, 22–23 июня 1976 г.). Курган; 1976: 30-31.

10. Кудрин Б.И., Мурашка В.И., Стерликова Н.Н. Влияние оперативного лечения и обучение ходьбе на временные показатели походки больных с анкилозом тазобедренного сустава в порочном положении. Чрескостный компрессионный, дистракционный и компрессионно-дистракционный остеосинтез в травматологии и ортопедии: Сборник научных трудов. Л.; 1978; 4: 103-105.

11. Кудрин Б.И., Стерликова Н.Н. Изменение временной структуры шага под влиянием обучения ходьбе больных с патологией тазобедренного сустава. Чрескостный компрессионный, дистракционный и компрессионно-дистракционный остеосинтез в травматологии и ортопедии: Сборник научных трудов. Челябинск; 1976; 2: 107-110.

12. Кудрин Б.И., Руц Ф.Я. Методика и устройство для измерения двигательной активности больных с травмами и заболеваниями опорно-двигательного аппарата. Лечение переломов и их последствий методом чрескостного остеосинтеза: Материалы Всесоюзной научно-практической конференции. Курган; 1979: 219-221.

13. Кудрин Б.И. Изучение с помощью механотронных акселерометров некоторых кинематических параметров походки больных с патологией тазобедренного сустава: отчет о НИР (заключительный). Курган; 1979.

14. Руц Ф.Я., Кудрин Б.И., Шевченко Г.И., Тарушкин О.В. Устройство для измерения функциональной нагрузки на нижние конечности при стоянии и ходьбе. Теоретические и практические аспекты чрескостного компрессионного и дистракционного остеосинтеза: Тезисы докладов Всесоюзной научно-практической конференции (Курган, 22–23 июня 1976 г.). Курган; 1976: 28-30.

15. Кудрин Б.И., Голиков В.Д. Опороспособность нижних конечностей в период фиксации переломов бедра аппаратом Илизарова. Теоретические и практические аспекты чрескостного компрессионного и дистракционного остеосинтеза: Тезисы докладов Всесоюзной научно-практической конференции (Курган, 22–23 июня 1976 г.). Курган; 1976: 31-32.

16. Кудрин Б.И., Шестаков В.А. Функциональная нагрузка на нижние конечности у больных с ложными суставами костей голени во время амбулаторного лечения по методу Илизарова. Чрескостный компрессионный, дистракционный и компрессионно-дистракционный остеосинтез в травматологии и ортопедии: Сборник научных трудов. Челябинск; 1976; 2: 100-103.

17. Утенькин А.А., Дьячкова Г.В. Об исходном сопротивлении мягких тканей при удлинении конечности. Ортопедия, травматология и протезирование. 1979; (6): 25-27.

18. Щуров В.А., Кудрин Б.И., Макушин В.Д., Шеин А.П. Исследования биомеханических свойств кожи и мышц при лечении больных с разгибательными контрактурами коленного сустава. Лечение переломов и их последствий методом чрескостного остеосинтеза: Материалы Всесоюзной научно-практической конференции. Курган; 1979: 221-223.

19. Кудрин Б.И. Методика прижизненного механического тестирования кожных покровов человека. Ортопедия, травматология и протезирование. 1980; (5): 63-65.

20. Щуров В.А., Кудрин Б.И., Шеин А.П. Взаимосвязь биомеханических и функциональных характеристик мягких тканей голени при ее удлинении по Илизарову. Ортопедия, травматология и протезирование. 1981; (10): 30-34.

21. Щуров В.А., Илизаров Г.А. Влияние напряжения растяжения на биомеханические свойства мышц, их кровоснабжение и рост голени. Физиология человека. 1988; 14(1): 26-32.

22. Щуров В.А., Долганова Т.И., Щурова Е.Н. Скорость распространения пульсовой волны при изменении длины конечности и регионарного артериального давления у обследуемых разного возраста. Физиология человека. 1993; 19(4): 64-69.

23. Щуров В.А., Гребенюк Л.А. Зависимость биомеханических свойств мышц голени от их длины у больных с патологией опорнодвигательного аппарата. Физиология человека. 1994; 20(3): 104-112.

24. Кудрин Б.И., Шеин А.П. Измерение силовых характеристик сгибателей и разгибателей голени. Ортопедия, травматология и протезирование. 1982; (3): 44-46.

25. Кудрин Б.И., Щуров В.А., Стегалин А.А. Стенд для измерения силовых характеристик мышц голени у ортопедотравматологических больных. Ортопедия, травматология и протезирование. 1985; (8): 55-57.

26. Щуров В.А. Устройство для ангулодинамометрии: Пат. № 2029535 Рос. Федерация; МКИ6 А61 Н1/10. № 5042260/14; заявл. 15.05.1992; опубл. 27.02.1995. Бюл. № 6.

27. Щуров В.А., Долганов Д.В., Долганова Т.И., Атманский И.А. Устройство для определения силы мышц бедра: Пат. № 35703 Рос. Федерация; МКИ7 А61 В17/56. № 2003118782/20; заявл. 23.06.2003; опубл. 10.02.2004. Бюл. № 4.

28. Shchurov VA, Dolganova TI, Dolganov DV. Femoral muscle dynamometer. Biomedical Engineering. 2014; 48(1): 30-32. doi: 10.1007/s10527-014-9410-9

29. Shchurov VA, Dolganova TI, Dolganov DV. Device for measuring lower leg muscle strength. Biomedical Engineering. 2016; 50(2): 124-127. doi: 10.1007/s10527-016-9602-6

30. Шевцов В.И., Долганов Д.В., Щуров В.А., Швед С.И., Шестаков В.А., Лисина Т.И., и др. Некоторые физиологические критерии перевода стационарных ортопедо-травматологических больных на лечения. Актуальные проблемы чрескостного остеосинтеза по Илизарову: Сборник научных трудов. Курган; 1987; 12: 92-98.

31. Щуров В.А. Физиологические основы эффекта стимулирующего влияния растяжения на рост и развитие при уд линении конечности по Илизарову: автореф. дис. … д-ра мед. наук. Пермь; 1993.

32. Долганова Т.И. Кровообращение и биомеханические свойства конечностей у больных с дефектами костей голени при лечении по методу Илизарова: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Новосибирск; 1993.

33. Щурова Е.Н. Возрастные резервы периферического кровообращения и их роль в компенсации недостаточности кровоснабжения нижних конечностей: автореф. дис. … канд. биол. наук. Челябинск; 1996.

34. Шевцов В.И., Щурова Е.Н., Щуров В.А. Функциональные исходы лечения по методу Илизарова больных облитерирующим эндартериитом нижних конечностей. Хирургия. 1997; (6): 47-50.

35. Шевцов В.И., Щуров В.А., Щурова Е.Н., Шатохин В.Д., Гребенюк Л.А. Сравнительная оценка функциональной реабилитации больных с облитерирующим тромбангиитом после симпатэктомии, остеотрепанации и лечения по методу Илизарова. Гений ортопедии. 1996; (4): 40-42.

36. Меншикова Т.И. Изменение функции опорно-двигательного аппарата при коррекции нарушенного естественного роста нижних конечностей у детей и подростков: автореф. дис. … канд. биол. наук. Челябинск; 1997.

37. Менщикова Т.И., Щуров В.А. Влияние удлинение нижних конечностей на показатели локомоторной двигательной активности больных ахондроплазией. Гений ортопедии. 1997; (1): 19-23.

38. Щуров В.А., Менщикова Т.И. Особенности продольного роста голени у больных с ахондроплазией. Физиология человека. 1999; 25(2): 114-118.

39. Shevtsov VI, Menshchikova TI, Shchurov VA. Theoretical premises and practical results of lower limb length increase in patient with achondroplasia. Russian Journal of Biomechanics. 2000; 4(3): 74-79.

40. Долганов Д.В. Роль тканевой гидратации в вегетативном обеспечении конечности при чрескостном остеосинтезе: автореф. дис. … канд. биол. наук. Челябинск; 1997.

41. Долганов Д.В., Свешников А.А. Участие тканевой гидратации в регуляции костеобразовательной активности. Гений ортопедии. 1996; (4): 47-51.

42. Горбачева Л.Ю. Влияние функциональной нагрузки поврежденной конечности на восстановление сократительной способности мышц и репаративную регенерацию кости: автореф. дис. … канд. биол. наук. Тюмень; 2002.

43. Щурова Е.Н. Особенности возрастной динамики функционального состояния нижних конечностей в условиях недостаточности кровоснабжения и иннервации: автореф. дис. … д-ра биол. наук. Тюмень; 2005.

44. Долганова Т.И. Физиологический анализ компенсаторно-приспособительных процессов в организме при лечении по Илизарову пациентов с дефектом длинных костей: автореф. дис. … д-ра мед. наук. Курган; 2006.

45. Менщикова Т.И. Структурно-функциональные аспекты в обосновании оперативного удлинения нижних конечностей: автореф. дис. … д-ра мед. наук. Тюмень; 2007.

46. Shchurov VA. Effect of tension stress by surgical lengthening of limbs with growth retardation on biomechanical and functional properties of tissues. Biomechanics and Biomaterials in Orthopedics. 2016; 23: 283-298. doi: 10.1007/978-1-84882-664-9_21

47. Долганов Д.В., Меньшикова И.А., Ершов Э.В. Топографический контроль коррекции деформаций позвоночника у пациентов с односторонним укорочением нижней конечности. Хирургия позвоночника. 2010; (3): 42-47.

48. Долганов Д.В., Колесников С.В., Долганова Т.И. Топографические проявления и критерии мобильных деформаций позвоночника. Гений ортопедии. 2017; 23(2): 195-200.

49. Долганов Д.В., Долганова Т.И., Самылов В.В. Оценка нарушений постуральной функции позвоночника в ортостатических стереотипах. Гений ортопедии. 2018; 24(3): 357-364.

50. Аксенов А.Ю., Хит Г.Х., Клишковская Т.А., Долганова Т.И. Методология видеоанализа в диагностике нарушений локомоторной функции у детей с церебральным параличом при использовании ограниченного числа светоотражающих камер (обзор литературы). Гений ортопедии. 2019; 25(1): 102- 110. doi: 10.18019/1029-4427-2019-25-1-102-110

51. Popkov D, Dolganova T, Mingasov E, Dolganov D, Kobyzev A. Combined technique of titanium telescopic rods and external fixation in osteogenesis imperfecta patients: First 12 consecutive cases. J Orthop. 2020; (22): 316-325. doi: 10.1016/j.jor.2020.05.017

52. Гатамов О.И., Долганова Т.И., Долганов Д.В., Борзунов Д.Ю., Чибиров Г.М., Попков Д.А. Изменения походки у взрослых и подростков с ДЦП после многоуровневых вмешательств при исходном типе ходьбы, классифицируемом как stiff knee gait. Гений ортопедии. 2020; 26(2): 185-190. doi: 10.18019/1028- 4427-2020-26-2-185-190

53. Аксенов А.Ю., Хатчинс С., Клишковская Т.А. Использование видеоанализа походки для оптимизации локомоторного стереотипа у пациентов с перемежающейся хромотой. Гений ортопедии. 2019; 25(1): 79-85. doi: 10.18019/1028-4427-2019- 25-1-79-8

54. Аксенов А.Ю., Клишковская Т.А. Программа формирования отчета биомеханики ходьбы человека: Свидетельство № 2020665238 Рос. Федерация; правообладатель «НМИЦ травматологии и ортопедии им. акад. Г.А. Илизарова» МЗ РФ; заявл. 24.11.2020; опубл. 24.11.2020.