Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

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.tif

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.tif

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.tif

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

рис_8_4.tif

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.tif

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)

Участок измерения регенерата

Длина регенерата, мм

28-30

57-60

80

Срок дистракции и фиксации, сутки

30

60

90

Дистракция 

Проксимальный (на расстоянии 0,5 см от костного фрагмента)

35,1 ± 1,75

43,0 ± 2,58

45,2 ± 2,72

Срединная зона просветления: высота, мм

9,1 ± 0,64

15,3 ± 0,92

20,4 ± 1,43

Минеральная плотность

32,3 ± 2,27

20,5 ± 1,23

7,0 ± 0,35

Дистальный (на расстоянии 0,5 см от костного фрагмента)

31,7 ± 2,54

34,5 ± 2,42

42,7 ± 2,99

Фиксация

Проксимальный

55,6 ± 3,90

62,8 ± 4.40

72,5 ± 5,08

Срединная зона просветления

47,2 ± 2,36

61,4 ± 3,69

75,3 ± 5,29

Дистальный

52,6 ± 4,21

57,4 ± 4,60

65,8 ± 4,61

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)

Место измерения

Дистракция 60 дней

Фиксация 90 дней

Удлиняемый сегмент:

проксимальный метафиз

-34,3 ± 1,7

-20,0 ± 1,20

диафиз

-12,1 ± 0,61

-6,1 ± 0,43

дистальный метафиз

-37,4 ± 2,25

-24,3 ± 1,22

Пяточная кость

-29,3 ± 2,06

-18,0 ± 1,08

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.


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