Несмотря на все эти успехи, первые попытки закрепить фрагменты кости проволокой, металлическими пластинками и винтами провалились. Часто эти приспособления делали в столярных и металлообрабатывающих мастерских, и никто не задумывался о том, что они могут быть несовместимы с солоноватой жидкостью под нашей водонепроницаемой кожей: металл начинал ржаветь раньше, чем заживал перелом, организм возмущенно отторгал инородное тело, а иногда и саму кость. Ученые пробовали различные стержни, пластинки и винты из слоновой кости. Организм пациента переносил этот материал лучше, но слоновая кость оказалась слишком хрупкой и непрактичной – слонам крупно повезло.
Проблему решила нержавеющая сталь. В первые десятилетия XX века металлурги довели этот прочный и устойчивый к коррозии металл до совершенства, и ортопеды начали применять его в своих целях. Штифты из нержавейки вставляли в центральную полость сломанной кости, чтобы укрепить ее изнутри. Такие стержни бывают разных размеров – тонкие, как спичка, что полезно при стабилизации переломов кисти и стопы, или толстые, как карандаш, но в полтора раза длиннее, чтобы стабилизировать более длинные кости.
Примерно тогда же в Германии Герхард Кюнчер придумал «гвоздь» для внутренней фиксации переломов бедренной кости. Имплантат в поперечнике имел форму трилистника: это придавало ему необходимую жесткость, чтобы надежно закрепить перелом, одновременно «гвоздь» сохранял свою пластичность, позволявшую забить его через слегка искривленный центральный канал. В США с методом Кюнчера познакомились лишь после того, как из немецкого плена начали возвращаться американские летчики, прошедшие в Германии лечение, – «гвозди Кюнчера» были видны у них на рентгеновских снимках. Это принципиально изменило ситуацию. Прежде человеку, получившему перелом бедра, вворачивали стержень сквозь кость рядом с коленом. Этот стержень выходил через кожу с обеих сторон конечности и с помощью системы блоков и канатов соединялся с грузом, который висел с торца кровати. Такое положение больного помогало стабилизировать взаимное расположение концов кости, но для восстановления требовалось провести на больничной койке полтора месяца[39]. За это время сломанная кость приобретала достаточную прочность, и можно было наложить на перелом гипсовую повязку от подмышек до пальцев ног. Пациент еще шесть недель передвигался на костылях, и только после этого гипс снимали.
Не менее интересна история эволюции пластин и винтов, которыми сломанные кости скрепляли на поверхности, а не в центральном канале. Ортопеды-новаторы стали обездвиживать место перелома, сохраняя надежное кровоснабжение конечности. Они смогли осуществить это, опираясь на успехи в изучении биологии заживления костной ткани. Необычность современных ортопедических устройств просто поражает. Первые удачные экземпляры пластин и винтов изготавливали из нержавеющей стали. Сейчас их делают из титана. Этот материал так же устойчив к коррозии, но обладает еще одним полезным для ортопедии свойством. Если пластина мягкая и гнется как резина, она не даст никакой стабильности. Если она будет совсем жесткая – например, как лезвие ножа, – перелом станет абсолютно неподвижным, и кристаллы гидроксиапатита в этом месте не получат механической стимуляции и не будут генерировать пьезоэлектричество. Без сигналов к действию режущие конусы не смогут перестроить и укрепить кость. Пока нагрузку берет на себя пластина, все идет хорошо. Но когда пластину снимут, отправленные в отпуск конусы не успеют среагировать на призыв вернуться к работе. Слабая кость снова сломается. Чрезмерную защиту режущих конусов принято называть экранированием напряжений. Применение титана для фиксации перелома позволяет смягчить этот эффект, поскольку титановая пластина держит перелом не так жестко, как пластина из нержавейки. Цель процедуры – тем или иным способом стабилизировать концы кости ровно настолько, чтобы они находились в правильном положении, но при этом сохраняли некоторую подвижность на микроскопическом уровне, поддерживая работу режущих конусов.
Изначально все пластины из нержавеющей стали были прямые (более простые в изготовлении) и толстые (прочные, но массивные). Это не мешает, если кость тоже прямая, а мышц и кожи хватает, чтобы закрыть разрез после установки столь объемного предмета. Так бывает не всегда. Теперь их делают самых разных форм, кривизны, толщины и ширины – можно подобрать подходящую пластину для любых надобностей. Есть несколько размеров пластин с S-образными изгибами и плавными поворотами, которые идеальны для правой ключицы, есть их зеркальные отражения для левой ключицы. Для переломов в других местах такие пластины бесполезны – если взглянуть на них, кажется, что они провели целый час в измельчителе отходов, настолько они изогнуты.
Вместе с пластинами развивалась и технология их крепления винтами. Винты по-прежнему прямые, но отличаются друг от друга длиной, диаметром стержня, шагом и диаметром резьбы, типом шлица (крестообразные, шестигранники, звездочки). Некоторые винты лишены головки и имеют резьбу по всей длине – они разработаны для полного погружения в кость. У других винтов головки поворачиваются. Во время операции в стерильных подносах на инструментальном столе лежат и терпеливо ждут своего часа от шести до десяти винтов различных конфигураций: опытная медсестра знает, где что находится, и дает хирургу именно то, что нужно.
К этой пластине для фиксации переломов подойдут как традиционные винты (для них предусмотрены широкие отверстия с гладкими краями), так и специализированные – с резьбой на головке и стержне. Такие винты предназначены для сложных переломов, ранее не поддававшихся надежной стабилизации
Другое интересное техническое решение – отверстия разной конфигурации на одной пластине. Этот простой с виду элемент придумывали и проектировали не менее скрупулезно, чем сами пластины и винты. Недавно появились стопорные винты, головка которых вворачивается в пластину по мере того, как стержень входит в кость. Получается жесткая конструкция, практически исключающая движение между ее элементами – костью, пластиной и винтами, – поэтому даже в расколотой или пораженной остеопорозом кости можно обойтись меньшим числом деталей. Благодаря этой новой технологии переломы запястья, после которых раньше полтора месяца носили гипс, теперь заживают вообще без гипсовой повязки – пластины и винты помогают даже старикам с хрупкими костями.
Чтобы применять описанные выше инновации – от укорачивания и поворота костей до вживления металлических поддерживающих элементов, – нужно точно представлять себе форму и расположение поврежденной кости и контролировать процесс заживления. Но кость скрыта, и мало кто хочет обнажать ее и смотреть на живую кость. Как же нам быть?
Глава 8. Визуализация кости
В далеком прошлом анатомы и врачи мало интересовались костями, а потому изображали их редко и обобщенно. Такое безразличие можно объяснить несколькими причинами. Со времен Галена, жившего во II веке н. э., и вплоть до эпохи Возрождения, наступившей через полторы тысячи лет, в обществе преобладал древнегреческий философский принцип: рассуждения важнее наблюдений. Если это так, зачем утруждать себя рассматриванием настоящих предметов или хотя бы их изображений? Более того, в Средние века хирургия практически целиком сводилась к кровопусканиям и разбираться в анатомии не было особой нужды, да и Церковь совсем этого не одобряла, запрещая вскрывать трупы. Анатомические рисунки тела человека в тот период были схематичными. Художники нередко брали за основу собственные фантазии или увиденное при вскрытии медведей и обезьян.
Долгое время рассуждения считались важнее наблюдений. Противоречия между своими выводами и трудами Галена средневековые анатомы объясняли двумя способами: либо отмахивались от фактов и вставали на сторону древнего ученого, либо заявляли, что анатомия с тех пор просто изменилась. Например, Гален писал, что бедренная кость изогнута (возможно, он смотрел на кость медведя). Впоследствии анатомы заметили, что бедренная кость человека прямая, но, преклоняясь перед авторитетом Галена, они отбросили собственные умозаключения и заявили, что из-за привычки носить «облегающие штаны» за минувшие столетия могло произойти выпрямление кости.
В 1733 году Уильям Чизлден в атласе «Остеография» довольно точно и подробно изобразил скелет человека. Скелет показан в молитвенной позе, чтобы разместить на одной странице максимально крупный рисунок
William Cheselden, Osteographia, or the Anatomy of the Bones (London: W. Bowyer, 1733)
Изобретение печатного станка положило конец «темным векам». Первый известный оттиск, изображавший анатомическое строение человека, датирован 1493 годом. За последовавшие сто лет европейская наука расцвела: ученые начали делать систематические наблюдения, были открыты первые медицинские университеты, а вскрытие трупов – обычно казненных преступников – стало рядовым элементом программы обучения. Тогда же Леонардо да Винчи, Микеланджело и другие мастера освоили технику построения перспективы и теней. Леонардо отмечал в своих записях: «Выполнить рисунок этих ребер так, чтобы грудная клетка была показана изнутри, и еще один, где она будет поднята и будет виден грудной отдел позвоночника с внутренней стороны. Сделать так, чтобы эти лопатки были видны сверху, снизу, спереди, сзади и развернутыми вперед». Появились печатные атласы, которые точно изображали анатомию человека. Люди получили свободный доступ к знаниям в этой области. К началу XVIII века кости стали символом человеческой анатомии вообще. Я расскажу об одном из ученых-анатомов той эпохи – его история заслуживает особого внимания, так как он занимался исключительно костями.
Уильяму Чизлдену[40] было пятнадцать лет, когда он поступил в ученики к известному лондонскому хирургу. Семь лет спустя, в 1709 году, Чизлден сам становится хирургом. Не имея возможности сразу открыть практику, он преподает анатомию. На основе своих лекций Чизлден пишет книгу под названием «Анатомия человеческого тела». Книга завоевала огромную популярность – отчасти потому, что была написана на английском языке, а не на латыни, которая считалась стандартом для подобных книг того времени. Она выдержала тринадцать изданий и целых сто лет использовалась как дежурный справочник по хирургической анатомии.