Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ КОСТЕЙ СКЕЛЕТА ПОСЛЕ ТРАВМ И УРАВНИВАНИЯ ДЛИНЫ КОНЕЧНОСТЕЙ МЕТОДОМ ЧРЕСКОСТНОГО ОСТЕОСИНТЕЗА

Свешников А. А.,

Глава 8. МИНЕРАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ КОСТНЫХ РЕГЕНЕРАТОВ ПРИ УРАВНИВАНИИ ДЛИНЫ ВРОЖДЕННО УКОРОЧЕННОЙ ГОЛЕНИ

Результаты исследований последних лет показали, что врожденное укорочение занимает первое место (около 36 %) среди причин неравной длины нижних конечностей [20]. Давно отмечено, что врожденное укорочение конечности сопровождается дисплазией сосудистой системы укороченного сегмента. У таких пациентов отмечаются более низкие показатели артериальной осциллографии в сегментах укороченной конечности. Поэтому у таких больных особую актуальность приобретает применение современных методик удлинения конечностей и контроля за процессом костеобразования.

В нашем Центре разработаны и совершенствуются методики удлинения конечностей, позволяющие сократить сроки лечения. Значительные величины удлинения требуют создания способов ускорения реабилитации пациентов, что может быть достигнуто путем формирования регенератов на двух уровнях [13].

В процессе удлинения конечностей исключительно важное значение имеют адекватные методики диагностики репаративного процесса, в частности, измерения минеральной плотности костей (МПК), от которой зависят ее механические свойства. Задача данного исследования состояла в изучении состояния костеобразования (по МПК) в проксимальном и дистальном регенератах при билокальном дистракционном остеосинтезе голени у пациентов с врожденным укорочением голени.

Под наблюдением находилось 19 больных с врожденным укорочением нижних конечностей. Возраст пациентов – 14,9 ± 1,5 года. Анатомическое укорочение пораженного сегмента составляло 5,9 ± 2,1 см. Возможность удлинения зависела от анатомического укорочения сегмента и возраста пациента. Величина удлинения голени составила 7,3 ± 1,1 см. Срок дистракции – 75,4 ± 16,5 дня, фиксации – 100,7 ± 25,5 дня.

МПК в регенератах измеряли на рентгеновском двухэнергетическом костном денситометре фирмы «GE/Lunar Corp.» (США) Плотность «материнской» кости исследовали в проксимальном, промежуточном и дистальном фрагментах.

Клинические исследования проведены в соответствии с Хельсинской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2000 г. и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными Приказом Минздравсоцразвития РФ № 266 от 19.06.2003 г. Все лица, участвующие в исследовании, дали информированное согласие на публикацию данных, полученных в результате исследования, без идентификации личности.

1. Минеральная плотность дистракционных регенератов. Во всех участках проксимального регенерата увеличение МПК происходило интенсивнее (рис. 8.1). В срединной зоне просветления проксимального регенерата показатели плотности также были выше, чем в дистальном. В период фиксации эти зоны интенсивно минерализовались (рис. 8.2). Восстановление МПК до исходной величины во всех участках проксимального регенерата наступало к моменту завершения периода фиксации, в дистальном – в конце 1-го месяца после снятия аппарата.

Рис. 8.1. Плотность минеральных веществ в участках регенератов, прилежащих к «материнской» кости при билокальном удлинении голени.
Примечание. Здесь, а также на рис. 8.2–8.5, сплошная
вертикальная линия указывает на период обследования,
когда МПК достигала исходного значения (100 %) в проксимальном регенерате, пунктирная линия – в дистальном

Рис. 8.2. Изменение плотности минералов на уровне срединной зоны просветления регенератов большеберцовой кости в процессе
билокального удлинения голени

Через 1,5 года после завершения лечения МПК в участке проксимального регенерата, прилежащего к «материнской» кости превышало исходное значение на величину 78,4 ± 6,3 %, в срединной зоне просветления – на 69,2 ± 4,9 %, в участке, прилежащем к промежуточному фрагменту – на 27,9 ± 2,0 % (рис. 8.3).

В дистальном регенерате процентное содержание минералов в участке, прилежащем к промежуточному фрагменту, достигало исходного уровня, в остальных участках – превышало исходную плотность на 27 %. На момент снятия аппарата МПК в зоне просветления проксимального регенерата достигала исходного уровня, а дистальном – составляло 60 %.

Плотность минералов в ближайших к регенератам фрагментах большеберцовой кости претерпевала изменения на протяжении всего периода обследования (рис. 8.4). С момента операции наблюдалось снижение плотности во всех исследуемых участках кости, которое более интенсивно проявлялось в проксимальном и дистальном фрагментах, где к 60-му дню снижалась
до 44–46 %.

Рис. 8.3. Изменение плотности минералов в участках регенератов, прилежащих к промежуточному фрагменту большеберцовой кости,
при билокальном удлинении голени

Рис. 8.4. Плотность минеральных веществ в участках фрагментов большеберцовой кости, прилежащих к регенератам

В промежуточном фрагменте плотность минералов к моменту окончания дистракции – началу фиксации снижалась до 64,5–60,1 % (рис. 8.5). Затем начинался процесс накопления минералов, причем более интенсивно он протекал в участках кости, формирующей проксимальный регенерат, где отличия достоверны с 30-го дня фиксации для проксимального фрагмента «материнской» кости и с 60-го дня фиксации для проксимального отдела промежуточного фрагмента. Исходного уровня МПК достигала к моменту снятия аппарата в участках кости, близких к проксимальному регенерату. В участках кости, формирующих дистальный регенерат, МПК приближалась к исходному только к моменту окончанию обследования. Следует отметить, что к 1,5 годам после снятия аппарата в участках кости, прилегающих к проксимальному регенерату, МПК превышала исходные показатели на 35–40 %.

Рис. 8.5. Деминерализация промежуточного фрагмента
большеберцовой кости в процессе удлинения голени методом
билокального дистракционного остеосинтеза

Оценивая МПК во всем регенерате, следует сказать, что она зависит от длины регенерата и при 22-30 мм составляет 0,283 г/см2. В отдельных его участках МПК разная: у проксимального она выше –
0,350 г/см2, в срединной зоне просветления – 0,167 г/см2, у дистального – 0,707 г/см2.

При длине регенерата 57-60 мм МПК у его концов продолжала возрастать, но вместе с тем увеличивалась высота зоны просветления (табл. 8.1). МПК в ней становилась меньше на 11,8 %, чем на 30-й день, и поэтому плотность регенерата в целом меньше на 8 %.

Через 1 месяц фиксации высота зоны просветления уменьшалась, МПК в ней возрастала в 2,3 раза. Плотность регенерата в целом была больше в 1,6 раза. Через 3 месяца фиксации МПК составляла 0,944 г/см2 – 59 % от величины в симметричном участке неповрежденной конечности. Для суждения о возможности снятия аппарата и исключения последующих искривлений мы просматривали распределение минералов по всему поперечнику кости. Через 2 месяца после снятия аппарата МПК не отличалась по величине от данных в противоположной здоровой кости.

При большей длине регенерата (80 мм) увеличивался размер зоны просветления и уменьшалась её плотность – МПК в ней – 7 % по сравнению с 30-м днем (табл. 8.1).

Таблица 8.1

Минеральная плотность ( %) разных участков регенерата в зависимости от его длины (М ± SD)

В процессе уравнивания длины врожденно укороченной конечности МПК изменялась и в смежных сегментах в дистальном метафизе бедренной и пяточной костей (табл. 8.2). К концу фиксации деминерализация уменьшалась и наиболее заметна лишь в области удлиняемого сегмента. Восстановление МПК в удлиняемом сегменте происходило через 12 месяцев в костях скелета – через 6 месяцев.

Таблица 8.2

Изменение минеральной плотности ( %) в скелете при удлинении укороченной голени для уравнивания длины конечностей (М ±  SD)

Нами проведено изучение изменений МПК во всех костях скелета при уравнивании длины врожденно укороченной голени применительно к задачам чрескостного остеосинтеза. Процесс минерализации органического матрикса при репаративном костеобразовании контролировался с помощью метода рентгеновской двухэнергетической абсорбциометрии, что обеспечивало высокую степень точности измерения МПК. Нами установлено, что при билокальном удлинении голени во всех участках проксимального регенерата репаративный процесс протекал активнее, чем в дистальном регенерате. В силу этого участки проксимального регенерата формировались быстрее, чем прилежащие к дистальному фрагменту. Срединная зона просветления проксимального регенерата также минерализуется быстрее.

Вначале накопление минералов в регенератах имело тенденцию к постоянному подъему, так как минералы имеют сродство к незрелому коллагену и накапливаются в слабо минерализованных тканях. Усвоение находится в прямой зависимости от уровня кальция в ткани. Минералы локализуются в костном межклеточном пространстве, окружая сеть вновь образовавшихся капилляров, и на прилежащих поверхностях остеоида. Степень поглощения минералов образующейся костью связана прежде всего с большей поверхностью фосфата кальция в силу наличия апатита с малым размером кристалла [38]. Имеет значение повышенная васкуляризация тканей и их проницаемость.

В зоне просветления во время дистракции непрерывно образуется коллаген, что поддерживает пластичность в зоне роста и делает возможным растяжение во время дистракции. Более быстрое накопление минералов в срединной зоне в проксимальном отделе регенерата во время фиксации обусловлено более интенсивным кровообращением как в участках прилежащих к костным фрагментам, так и в регенерате.

Установлено, что между состоянием кровообращения и величиной МПК в регенерате существует взаимосвязь. Однако при ускорении кровообращения время нахождения минеральных веществ в сосудах уменьшается. Поэтому увеличение накопления минералов возможно только при условии открытия и образования большого числа новых сосудов и коллатералей между ними. Именно такое строение имеет срединная зона просветления. МПК накапливается в костном межклеточном пространстве, окружая сеть вновь образовавшихся капилляров, и на прилежащих поверхностях остеоида. По мере завершения костеобразования включение минералов уменьшалось. Вот почему использованный нами метод исследования позволял контролировать активность репаративного процесса и, следовательно, важен с клинической точки зрения.

Состояние кровообращения влияет и на образование электрического потенциала кости, необходимого для отложения солей. Он создается следующим образом. Белки стенки капилляров и протекающей крови обладают свойством полупроводимости. В капиллярах растущего участка кости заряд отрицательный. В месте перехода артерий в вены – положительный. Венулы каналов остеона также заряжены положительно [7]. В процессе микроциркуляции формируется электрохимический потенциал электронной проводимости. Ускоренный кровоток при росте кости повышает потенциал до значений, при которых возможна преципитация солей. Поэтому в зоне венозной части капилляра образуется очаг кальцификации. Роль инициальных факторов играют также пептиды костного коллагена, богатые отрицательно заряженными аминокислотами и органический фосфор, которые отсутствуют в коллагене мягких тканей. В месте соединения гидроксиапатита и коллагена также образуется электрический потенциал. Кристаллы начинают функционировать как пьезоэлектрические датчики, усиливающие отложение солей. Электрические потенциалы оказывают влияние на движение ионов и заряженных молекул [7].

Проводя уравнивание длины голени, мы понимали, что растяжение тканей является своеобразным длительно действующим стрессором, гормональный эффект от которого наиболее обстоятельно впервые изучен в нашей лаборатории [14]. Ведущее место в реакции эндокринных желез на действие различных сильных раздражителей, в частности травмы, отводится гипофизу. Незамедлительный ответ приводил к увеличению концентрации АКТГ, стимулирующего продукцию гормонов коры надпочечников. При дистракции длительное время повышено содержание соматотропина – гормона передней доли гипофиза, стимулирующего анаболические процессы. Во время удлинения укороченной конечности наибольшая продукция гормона приходилась на момент окончания дистракции – начала фиксации. Соматотропин стимулирует синтез инсулиноподобного фактора роста, усиливающего биосинтез матрикса, обмен веществ в кости и мышцах, их массу, оказывает влияние на минеральный обмен, активнее происходил процесс минерализации регенерата. У концов костных фрагментов уменьшалась остеопения. Под влиянием одновременного действия этого гормона и паратирина активируется пролиферация костномозговых элементов, в том числе и остеогенных, превращение клеток-предшественников в остеобласты, усиливается биосинтетическая активность для образования кости.

Результаты проведенных исследований показали, что хотя при удлинении конечности на двух уровнях вначале имеется тенденция к ослаблению костеобразования, по сравнению с формированием регенерата на одном уровне, но жесткая фиксация фрагментов все-таки стабилизирует репаративные процессы.

Таким образом, чрескостный остеосинтез при уравнивании длины голени создает оптимальные условия для формирования регенератов, а ранняя функциональная и постепенно возрастающая нагрузка на оперированную конечность позволяет сократить сроки лечения этой сложной категории больных. Получаемые в процессе лечения больных результаты своевременно внедрялись в клинику и с их учетом совершенствовался лечебный процесс.