Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Глава 7. МИНЕРАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ КОСТЕЙ СКЕЛЕТА ПОСЛЕ ТРАВМ И УРАВНИВАНИЯ ДЛИНЫ КОНЕЧНОСТЕЙ

Сейчас во многих странах мира реализуются задачи совершенствования лечения множественных переломов, особенно проксимальной трети бедренной кости, которые приводят не только к высоким показателям летальности, но и социальной дезадаптации. Остро стоит вопрос об улучшении тактики лечения переломов. Говоря в целом, патология костно-мышечной системы относится к ряду наиболее значимых медицинских проблем с выраженным влиянием на экономику общества во всем мире. Поэтому важно выяснить основные закономерности в изменении минеральной плотности костей после травм и уравнивания длины конечностей.

Материл и методы

В процессе лечения обследовали 67 больных с множественными переломами костей нижних конечностей. Из них было 40 мужчин и 27 женщин в возрасте 18-45 лет. С врожденно укороченной нижней конечностью было 19 больных, их возраст – 14,9 ± 1,5 года. Анатомическое укорочение сегмента составляло 5,9 ± 2,1 см. Минеральную плотность костей (МПК) определяли на двухэнергетическом костном денситометре фирмы «GE/Lunar Corp.» (США) серии DPX, модель NT.

Вначале для сравнения укажем как изменяется МПК при монолокальном остеосинтезе

1. МПК после монолокального чрескостного остеосинтеза места перелома.

1.1. МПК в месте перелома. В первые 7 дней отмечена лишь тенденция к уменьшению МПК у концов костных отломков, а в последующие дни снижалась статистически достоверно вплоть до 28-го дня: у мужчин – за каждую неделю на 3,7 ± 0,15 %, у женщин – 2,0 ± 0,10 %. Затем постепенно увеличивалась и на 60-й день после перелома уже составляла 91 % от нормы. На расстоянии 3 см от места перелома МПК была уменьшена на 12 % по сравнению с 28-м днем (р < 0,05).

1.2. Изменение массы минеральных веществ во всей травмированной конечности. В конце фиксации количество минеральных веществ было уменьшено на 23 % (р < 0,001), через 1,5 месяца после снятия аппарата – на 7,7 % (р < 0,05). Через 1,5 года – на 3,8 % (р > 0,05).

1.3. МПК в других участках поврежденного сегмента представлена в табл. 7.1. В смежных сегментах (бедренная и пяточная кости) во время фиксации изменения в 2,5-2,8 раза меньшие, чем в месте перелома.

Таблица 7.1

Изменение минеральной плотности ( %) костей скелета при лечении косых, винтообразных и поперечных переломов большеберцовой кости у лиц трудоспособного возраста (20-50 лет)

Место исследования

Дни после перелома

45

120

Поврежденный сегмент:

метафиз проксимальный

место перелома

метафиз дистальный

-11

-22

-17

-7

-9

-10

Пяточная кость:

-9

-6

Бедренная кость:

метафиз дистальный

-8

-5

диафиз

-3

-2

межвертельная область («пространство» Варда)

-7

-4

шейка

-5

-3

Позвоночник:

поясничный отдел

-13

-6

Плечевая кость:

хирургическая шейка

-6

-3

Лучевая кость:

метафиз дистальный (0,5 см от сустава)

диафиз

-8

-3

-5

-1

Фаланга II пальца – средняя

-3

-1

1.4. Изменения массы минералов во всем скелете. В конце фиксации она была уменьшена на 15 % (р < 0,01). Через 1,5 месяца после снятия аппарата дефицит минералов составлял 7 % (р < 0,05), а через 1,5 года – 4 % (р > 0,05).

Таким образом, при лечении больных методом монолокального чрескостного остеосинтеза максимальное снижение МПК наблюдалось на 45-й день после перелома. При лечении традиционными методами через 4-5 месяцев [11]. Подобное различие с нашими результатами обусловлено тем, что при компрессионном остеосинтезе больной начинает нагружать конечность и передвигаться с первых дней после перелома. С помощью наружных фиксаторов (они нагружали конечность) также обнаружена тенденция к более быстрому восстановлению минералов.

2. Локальные изменения МПК в местах множественных пе-
реломов.

2.1. Двойные переломы бедра. Через 1,5 месяца фиксации у конца проксимального костного фрагмента, где лучше кровообращение, чем в дистальном, МПК составляла 68 % (р < 0,001), у дистального – 80 % (р < 0,01) (табл. 7.2), в промежуточном фрагменте – 74 % (р < 0,01). Через 4 месяца фиксации в местах переломов МПК составляла 80-85 % (р < 0,05), а в промежуточном фрагменте – 70 % (р < 0,01). Через 21 день после снятия аппарата МПК была равна в местах сращения 95-99 % (р > 0,2), а промежуточном фрагменте – 73 % (р < 0,01). Через 3 месяца эти величины составили соответственно 118 и 82 %. В местах переломов накопление минералов продолжалось очень долго. Наибольшая МПК (153-162 %) была через 5 лет, в промежуточном фрагменте только в это время приближалась к нормальным значениям
(105 %, р > 0,2).

2.2. Переломы бедра и голени. В процессе фиксации аппаратом в области перелома происходило уменьшение МПК (табл. 7.3). Наиболее низкие величины были через 2,5 месяца фиксации: на бедре 72 % (р < 0,001), на голени – 69 % (р < 0,001). Через 4 месяца МПК на бедре составляла 87 % (р > 0,05), на голени – 83 % (р < 0,01). Через 21 день после снятия аппарата МПК находилась в пределах нормы, но минерализация продолжалась и дальше: через 1,5 года МПК составляла 134-139 % (р < 0,001), через 5 лет –
145-149 % (р < 0,001).

Таблица 7.2

Минеральная плотность бедренной кости при двойных переломах бедра ( % по отношению к величине у здоровых людей; М ± m)

Время после перелома

n

Место перелома проксимальное

Промежуточный фрагмент

Место перелома дистальное

У здоровых людей, г/см2

22

1,292 ± 0,04

1,48 ± 0,06

1,63 ± 0,04

Фиксация: 1,5 месяца

22

68 ± 2,4

74 ± 1,2

80 ± 2,3

2,5 месяца

22

77 ± 3,1

68 ± 1,6

75 ± 1,9

4 месяца

22

85 ± 2,9

70 ± 2,8

80 ± 3,1

ПСА: 21 день

20

99 ± 3,7

73 ± 1,3

95 ± 3,0

3 месяца

18

117 ± 4,0

82 ± 1,5

118 ± 2,8

1,5 года

12

126 ± 2,5

106 ± 1,8

135 ± 4,2

5 лет

10

153 ± 3,0

105 ± 2,0

162 ± 3,7

12 лет

8

148 ± 2,8

104 ± 3,0

151 ± 2,9

Примечание – здесь, а также в табл. 7.3-7.5, «ПСА» – время после снятия аппарата.

Таблица 7.3

Минеральная плотность в месте перелома на бедре и голени (процент по отношению к величине у здоровых людей; М ± m)

Время после перелома

n

Бедро

Голень

Место перелома

Место перелома

У здоровых людей, г/см2

14

1,41 ± 0,028

0,95 ± 0,027

Фиксация: 1,5 месяца

14

74 ± 2,0

71 ± 1,7

2,5 месяца

14

72 ± 2,9

69 ± 3,8

4 месяца

14

87 ± 3,1

83 ± 4,4

ПСА: 21 день

14

102 ± 4,0

104 ± 2,7

3 месяца

14

127 ± 3,3

134 ± 1,9

1,5 года

12

139 ± 3,5

134 ± 2,4

5 лет

10

149 ± 4,0

145 ± 2,2

12 лет

9

140 ± 3,4

133 ± 4,0

2.3. Перелом бедра и двойной перелом голени. Через 1,5 месяца фиксации в месте перелома на бедре МПК составляла 59 % (р < 0,001) от значений в норме (табл. 7.4). На голени у проксимального фрагмента – 61 % (р < 0,001), у дистального – 67 % (р < 0,001), в промежуточном фрагменте – 75 % (р < 0,001). Через 2,5 месяца фиксации на бедре отмечена тенденция к увеличению МПК, на голени оставалась без изменений. Отчетливое увеличение плотности в местах переломов произошло через 4 месяца. На бедре МПК через 1 месяц после снятия аппарата нормальная, на голени оставалась ниже нормы. Спустя 1,5 года МПК в местах переломов больше, чем в норме, на 126-141 %, аналогичные значения отмечены и через 5 лет.

Таблица 7.4

Минеральная плотность при переломах бедренной кости
и двойного костейголени (процент по отношению
к величине у здоровых людей; М ± m)

Время,
месяцы, после перелома

n

Бедро

Голень

Место
перелома

Место перелома проксимальное

Промежуточный фрагмент

Место перелома дистальное

У здоровых людей, г/см2

12

1,48 ± 0,06

0,87 ± 0,04

1,66 ± 0,05

1,01 ± 0,03

Фиксация:

1,5 месяца

12

59 ± 3,2

61 ± 2,5

75 ± 1,2

67 ± 1,6

2,5 месяца

12

63 ± 3,1

62 ± 3,1

71 ± 1,6

65 ± 1,8

4 месяца

12

82 ± 4,0

78 ± 2,6

74 ± 1,9

76 ± 3,7

ПСА: 1 месяц

12

105 ± 5,0

95 ± 3,4

93 ± 3,8

94 ± 2,1

1,5 года

10

126 ± 2,8

141 ± 4,3

99 ± 1,8

134 ± 4,1

5 лет

9

141 ± 3,9

137 ± 5,0

103 ± 4,3

141 ± 2,6

2.4. Двойной перелом костей голени. Через 1,5 месяца фиксации у конца проксимального костного фрагмента МПК была равна 68 % (р < 0,001), у дистального – 75 % (р < 0,001), в промежуточном фрагменте – 77 % (р < 0,001). Спустя 2,5 месяца МПК начинала увеличиваться в проксимальном фрагменте (табл. 7.5), а в дистальном достигала наименьших значений (70 %, р < 0,001). Спустя 4 месяца фиксации отмечена отчетливая тенденция к увеличению МПК (83 %, р < 0,001). К концу первого месяца после снятия аппарата в местах сращения переломов МПК близка к норме, а через 1,5 года значительно больше ее (125-137 %), в промежуточном фрагменте – 97 % (р > 0,2).

Таблица 7.5

Минеральная плотность при двойных переломах костей голени ( % по отношению к величине у здоровых людей; М ± m)

Время после перелома

n

Голень

Место перелома проксимальное

Промежуточный фрагмент

Место перелома дистальное

У здоровых людей, г/см2

14

0,87 ± 0,03

1,66 ± 0,05

1,01 ± 0,04

Фиксация: 1,5 месяца

12

68 ± 3,0

77 ± 1,6

75 ± 1,5

2,5 месяца

12

79 ± 2,7

69 ± 1,9

70 ± 3,4

4 месяца

12

85 ± 3,4

70 ± 2,7

83 ± 39

ПСА: 1 месяц

12

98 ± 4,2

95 ± 3,2

93 ± 4,4

1,5 года

11

137 ± 5,2

97 ± 2,0

125 ± 4,7

5 лет

10

132 ± 4,2

101 ± 4,7

122 ± 3,5

3. Влияние соматотипа на минеральную плотность в месте перелома.

На протяжении всего лечения было заметное влияние соматотипа на МПК как у мужчин, так и у женщин.

3.1. Мужчины. При рассмотрении данных в табл. 7.6 видно отчетливое различие в изменении МПК после переломов у представителей разных соматотипов: деминерализация наиболее выражена у астеников и наименьшей мере у гиперстеников.

3.2. Женщины. МПК после переломов снижалась в большей мере, чем у мужчин аналогичных соматотипов (табл. 7.7). В процессе лечения накопление минеральных веществ в месте перелома происходило медленнее, чем у женщин аналогичных соматотипов. Это указывает на влияние типа конституции развития на активность рпаративного процесса.

Таблица 7.6

Минеральная плотность в месте перелома на бедре и голени у мужчин, относящихся к разным соматотипам (процент по отношению к величине у здоровых мужчин
таких же соматотипов; М ±  SD)

Время после перелома, месяцы

n

Бедро

Голень

Место перелома

Место перелома

Мужчины

Соматотип

 

Астеники

Нормостеники

Гиперстеники

Астеники

Нормостеники

Гиперстеники

У здоровых мужчин (г/см2)

100

0,940 ± 0,095

1,075 ± 0,028

1,197 ± 0,078

0,863 ± 0,042

0,901 ± 0,027

1,080 ± 0,036

Фиксация: 1,5 м

14

61,1 ± 4,3

72,3 ± 3,0

83,1 ± 6,6

60,3 ± 3,6

71 ± 3,7

77,2 ± 4,6

2,5 м

14

58,4 ± 3,5

67,2 ± 9,9

77,4 ± 5,4

56,8 ± 4,0

69 ± 3,8

74,4 ± 5,2

4,0 м

14

80,6 ± 6,4

87,5 ± 6,1

93,2 ± 7,4

77,4 ± 6,2

83 ± 6,4

91,3 ± 6,4

ПСА: 21 день

14

94,2 ± 6,6

102,0 ± 6,2

109,3 ± 6,5

91,3 ± 5,9

104 ± 7,1

105,7 ± 8,5

3 месяца а

14

117,1 ± 8,2

127,5 ± 7,3

137,5 ± 7,9

113,9 ± 9,1

124,2 ± 9,9

131,5 ± 10,5

1,5 года

12

127,4 ± 7,6

139,2 ± 7,5

150,3 ± 8,5

123,2 ± 7,4

134 ± 7,4

146,0 ± 8,8

5 лет

10

139,2 ± 8,3

149,1 ± 7,2

158,6 ± 8,4

133,7 ± 9,2

145 ± 8,6

153,2 ± 9,2

12 лет

9

133,5 ± 7,9

140,4 ± 4,4

146,2 ± 7,2

129,6 ± 8,8

133,6 ± 7,9

140,3 ± 9,8

Таблица 7.7

Минеральная плотность в месте перелома на бедре и голени у женщин, относящихся к разным соматотипам процент по отношению к величине у здоровых женщин
таких же соматотипов; М ±  SD)

Время после перелома, месяцы

n

Бедро

Голень

Место перелома

Место перелома

Женщины

Соматотип

 

Астеники

Нормостеники

Гиперстеники

Астеники

Нормостеники

Гиперстеники

У здоровых женщин, г/см2

100

0,912 ± 0,052

1,054 ± 0,074

1,175 ± 0,069

0,842 ± 0,050

0,878 ± 0,067

0,973 ± 0,052

Фиксация:

1,5 м

16

56,7 ± 3,9

69,3 ± 2,0

74,2 ± 4,5

54,6 ± 3,3

67,2 ± 1,7

72,4 ± 3,6

2,5 м

16

52,2 ± 3,7

63,6 ± 2,9

68,2 ± 4,1

50,1 ± 3,5

61,3 ± 3,8

65,0 ± 3,3

4 м

16

75,2 ± 4,5

84,3 ± 3,1

90,0 ± 6,3

73,1 ± 5,9

80,3 ± 4,4

86,0 ± 6,0

ПСА: 21 день

16

90,8 ± 6,4

97,3 ± 4,0

105,4 ± 7,4

85,1 ± 5,1

100,4 ± 2,7

102,4 ± 7,2

3 месяца

16

112,5 ± 9.0

120,2 ± 3,3

131,7 ± 6,6

108,5 ± 7,5

116,2 ± 1,9

125,2 ± 7,5

1,5 года

14

121,1 ± 7,3

128,2 ± 3,5

140,6 ± 7,0

114,9 ± 5,8

122,4 ± 2,4

132,7 ± 6,6

5 лет

12

132,4 ± 9,3

141,0 ± 4,0

149,7 ± 10,5

129,2 ± 9,4

133,5 ± 2,2

142,6 ± 7,1

12 лет

10

123,8 ± 9,1

132,3 ± 3,4

138,5 ± 8,3

118,7 ± 7,1

126,2 ± 4,0

135,7 ± 8,2

4. МПК при уравнивании длины врожденно укороченной конечности.

4.1. МПК в регенератах.

Уравнивание длины нижних конечностей, в частности, голени – актуальная проблема ортопедии. Нас интересовал вопрос о том, какие изменения МПК происходят при удлинении укороченной конечности. У большинства таких пациентов отмечается недоразвитие сосудистой системы нижних конечностей. Это проявляется в сужении просвета капилляров, слабом их кровенаполнении, уменьшении количества, а иногда в отсутствии ветвей, отходящих от магистральных артерий и вен, неравномерности диаметра основных сосудистых стволов, ограничении количества анастомозов, расширениях венозных сосудов типа «озер».

Поэтому в нашем Центре разработано большое количество методик и способов удлинения нижней конечности, основанных на щадящем оперативном вмешательстве и сохранении оптимального уровня кровообращения. Исследуя МПК в зонах удлинения, удается объективно оценить активность репаративного процесса в динамике на различных уровнях удлинения. Эти данные дают возможность планировать величины удлинения, рассчитать оптимальный темп дистракции, предупреждать такие грозные осложнения после снятия аппарата, как переломы и трансформации регенерата.

Уравнивали конечности после перенесенного полиомиелита, костно-суставного туберкулеза, а также врожденного укорочения в стандартном режиме удлинения. В нашем Центре была предложена флексионная остеоклазия и частичная кортикотомия, наибольшую известность получила последняя. Она более проста в исполнении, сохраняет целостность периоста, эндоста и костного мозга. Подобное вмешательство, не повреждая кровообращение внутри кости, обеспечивает быструю перестройку костной ткани.

При длине регенерата 22 мм МПК во всем регенерате была равна 0,283 г/см2. В отдельных его участках разная: у проксимального она вы-
ше – 0,360 г/см2, в срединной зоне просветления 0,167 г/см2, у дистального конца – 0,320 г/см2. У концов костных фрагментов – 0,707 г/см2.

На 54-й день дистракции (длина регенерата 54 мм) МПК у его концов продолжала возрастать, но вместе с тем увеличивалась высота зоны просветления. МПК в ней становилась меньше, чем на 22-й день, на 8,3 % (р = 0,05) и поэтому плотность регенерата в целом была меньше на 8 %. На фиксации (1 месяц) высота зоны просветления уменьшалась, МПК в ней возрастала в 2,3 раза. Плотность регенерата в целом увеличивалась в 1,6 раза. Через 3 месяца фиксации МПК составляла 0,944 г/см2 – 59 % от величины в симметричном участке здоровой 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 отличалось от данных в противоположной кости.

При большей длине регенерата (80-120 мм) увеличивался размер зоны просветления и уменьшалась её плотность: при длине 85-90 мм –
на 7 %, при 120 мм – до 1 %.

Происходило снижение МПК и в других участках удлиняемой кости и скелете в целом. Наиболее существенное – наблюдалось в удлиняемом и смежных сегменте, в частности, в дистальном метафизе бедренной и пяточной костях. Заметные сдвиги происходили в межвертельной области («пространство» Варда), позвоночнике, хирургической шейке плечевой, дистальном метафизе лучевой костей. Снижалась МПК и в противоположной здоровой кости. К концу фиксации изменения уменьшались и были наиболее существенными в удлиняемом сегменте. Восстановление МПК в костях скелета происходило через 6 месяцев, в удлиняемом сегменте – через 12 месяцев.

4. Причины изменения МПК и замедленного развития репаративного костеобразования после переломов

а) повышенная концентрация паратиреоидного гормона, предназначенная для обнажения концов костных фрагментов и соприкосновения органической основы. В силу циркуляции гормона в крови происходит деминерализация трабекулярной ткани во всем скелете [21];

б) сниженная в результате травмы двигательная активность;

в) уменьшенная концентрация половых гормонов;

г) меньшая, чем в норме, потребление белка с пищей, а также минеральных веществ, особенно у пожилых и старых людей;

д) функциональная напряженность сердечно-сосудистой системы (ССС) – одна из основных приспособительных реакций на травму, особенно в процессе старения.

Первоначально при травмах преобладают изменения корково-гипофизарного происхождения: импульсация из места травмы, ведет к тому, что больные ощущают боль, порой сильную, которая нарушает сон, отрицательно воздействует на психику больных. О наличии стрессовой реакции свидетельствует повышенная концентрация АКТГ, кортикостероидов и циклических нуклеотидов [7].

В условиях лечебного процесса при травмах и на начальных этапах инволюционного остеопороза основная причина деминерализации состоит в снижении двигательной активности, в том числе и нередкое отсутствие сокращения мышц в поврежденном сегменте. Но и сильное их напряжение при дистракции также оказывает аналогичное действие. Изменение механического влияния на кость приводит к тому, что кристаллы минералов, функционирующие как пьезоэлектрические датчики, меньше или больше генерируют энергии, в результате чего изменяется просвет кровеносных сосудов конечности и улучшается кровообращение.

В многочисленных наших исследованиях [11, 14] выявлена четкая количественная взаимосвязь между МПК и концентрацией половых гормонов, а также состоянием эндокринных органов [19].

К замедленному образованию регенерата после травмы приводит: уменьшенное содержания соматотропина, катехоламинов, тиреостимулирующего гормона и увеличение концентрации кортизола и паратирина [8, 20]. Это сопровождается генерализованной потерей минералов.

Наше исследование сделано впервые применительно к задачам чрескостного остеосинтеза. Обнаружено, что деминерализация при монолокальном остеосинтезе переломов продолжается в течение 1,5 месяцев. Наиболее выражена она в костях с большим содержанием трабекулярной кости. При множественных переломах уменьшение МПК происходит в течение 2,5 месяцев, в то время как при традиционных методах лечения она снижается в течение 4 месяцев [11].

Заключение. Впервые проведено многоплановое исследование процессов, протекающих в конечности после множественных переломов, а также изучены опосредованные изменения МПК во всем скелете. Обнаружена деминерализация не только в месте перелома, во всей конечности, но и во всем скелете. Подтверждением этого положения является то, что через 2,5 месяца фиксации количество минеральных веществ во всей конечности уменьшалось на 28-32 %. Затем медленно начинался процесс накопления минеральных веществ. Через 4 месяца фиксации МПК в месте перелома находится в пределах нормы, но перестроечные процессы в костной мозоли продолжаются до 5 лет, когда МПК достигала 153-162 % от значений в норме. Через 10-12 лет МПК несколько уменьшалась и составляла уже 138-152 %.

Во всем скелете масса минералов оставалась меньше нормы на 10 % даже через 1,5 года после завершения лечения. Можно предположить, что в основе этого эффекта лежит меньшая, чем в норме, двигательная активность, сниженное употребление с пищей белка и уменьшенная концентрация половых гормонов.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252