CC BY
75
КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ КТ-МОРФОЛОГИИ ДИСТРАКЦИОННОГО РЕГЕНЕРАТА ПРИ УДЛИНЕНИИ И УСТРАНЕНИИ ДЕФОРМАЦИЙ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ
В.И. Шевцов, Г.В. Дьячкова, А.В. Ковалева, М.А. Корабельников,
Д.А. Алекберов, А.А. Щукин, Д.А. Попков, С.А. Нижечик
ФГУ «РНЦ «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова Росмедтехнологий», генеральный директор - з.д.н. РФ, чл.-кор. РАМН, д.м.н. профессор В.И.Шевцов г. Курган
Для качественной оценки дистракционного регенерата на разных этапах удлинения и исправления деформаций нижних конечностей классическая рентгенография, оставаясь эталоном, тем не менее, является скрининговым методом исследования [1-3, 6, 10, 16, 17], тогда как для количественного анализа используются ультрасонография, денситометрия, компьютерная томография (КТ) [6, 7, 9, 11].
КТ обладает наибольшими возможностями и позволяет оценивать структуру дистракционного регенерата даже на ранних сроках его формирования [12, 13, 14, 18]. В целях безартефактного денси-тометрического изучения были разработаны специальные рентгенонегативные узлы к аппарату Илизарова и способы обработки полученныгх при КТ данныгх [10]. Однако изучение дистракционно-го регенерата с его количественной оценкой в разные периоды формирования у больныгх с различными нозологиями до настоящего времени не проводилось.
Таблица 1
Средняя величина удлинения нижних конечностей у больных с различной этиологией укорочения
Этиология укорочения Средняя величина удлинения, см Стандартное отклонение (±m) Стандартная ошибка (± у)
Ахондроплазия бедро 7,9 1,43 0,24
голень 9,64 1,27 0,76
Посттравматические укорочения и деформации 3,9 1,67 0,68
Последствия гематогенного остеомиелита 5,8 4,77 0,97
Цель исследования - изучить особенности формирования дистракционного регенерата с количественной оценкой на разных этапах удлинения, определить характер перестройки зон дистракцион-ного регенерата в отдаленном периоде у больных с укорочениями и деформациями различной этиологии.
Методом КТ обследовано 65 пациентов с укорочениями конечностей и деформациями различной этиологии (ахондроплазия (АХП) - 22 человека, последствия гематогенного остеомиелита - 21, посттравматические укорочения и деформации -22). Исследования проводили на догоспитальном этапе, в процессе лечения, в ближайшие и отдалённые сроки наблюдения. Средняя величина удлинения в каждой из групп представлена в таблице 1.
Компьютерную томографию проводили на томографах Siemens Somatom AR/С и Siemens Smile, обрабатывали полученные данные с помощью муль-
тимодальной станции (ММС) «LEONARDO». Исследование выполняли в положении больного лёжа на спине. Его начинали с обзорной цифровой рентгенограммы (топограммы), по которой производился выбор диапазона сканирования.
Технические условия проведения топограммы.
Программа Extremity. Технические характеристики: напряжение - 120 kV; сила тока - 30 mA; толщина среза - slice [mm] 2; положение трубки -Tube Position AP, Lat; в большинстве исследований длина - 256 или 350 mm.
Технические условия проведения спирального сканирования. Программы - Hip , Knee , Foot. Технические характеристики: напряжение - 120 kV; сила тока - 50 mA; толщина среза - slice collimation [mm] 2 - 5; шаг спирали - pitch = 1,5; алгоритм -Kernel: Extremity 80 [Hip, Knee, Foot], High resolution. Выбор числа коллимации (толщины среза) пучка рентгеновского излучения при спиральном сканировании зависел от протяженности диапазона сканирования и колебался от 2 до 5 мм. Для детального изучения структур регенерата, степени органотипической перестройки проводили обработку аксиальных срезов регенерата в режиме мультипланарной реконструкции (МПР). На полученных изображениях выделяли область дист-ракционного регенерата в целом, его костные отделы и «зону роста». Автоматически высчитывались площадь (см2) и среднюю плотность области интереса в единицах Хаунсфилда (HU). С помощью ММС «LEONARDO» проводили виртуальные 3D реконструкции (VRT) дистракционного регенерата и окружающих его мягких тканей. В периоде дистракции и фиксации определяли площадь и средние значения плотности дистракционного регенерата в целом, его костных отделов и «зоны роста», процентное соотношение площади соединительнотканной прослойки к общей площади регенерата при МПР во фронтальной и сагиттальной плоскостях, измеряли плотность кортикальной пластинки материнской кости. После снятия аппарата и в отдаленном периоде (12 - 18 месяцев) оценивали площадь и средние значения плотности дистракци-онного регенерата, плотность кортикальной пластинки материнской кости, описывали характер костномозговой полости (тяжистая, грубо трабекулярная, крупноячеистая и др., наличие кистовидной перестройки или участков остеосклероза).
Все полученные количественные данные были статистически обработаны. Для подтверждения выводов о различиях между полученными количественными результатами исследований в случаях с нормальным распределением использовали t-критерий Стьюдента, а если распределение отличалось от нормального, использовали критерий Колмогорова. Статистически значимыми считали различия при p < 0,05, где p - уровень значимости этого
критерия. Выборочные параметры, приводимые далее в таблицах, имеют стандартные обозначения.
Поскольку в диастазе частого наличия мелких костных фрагментов, организующейся гематомы в области проведённой остеотомии, толщина, среза мультипланарной реконструкции выбиралась минимальной, проведение измерений требовало особой тщательности.
Для количественной оценки дистракционного регенерата определяли его плотность в целом и «зоны роста» (Ни), процентное соотношение площади соединительнотканной прослойки к общей площади дистракционного регенерата (рис. 1).
Рис. 1. КТ, МПР дистракционного регенерата верхней трети голени больной К., 9 лет. Диагноз: ахондроплазия. Дистракция 30 дней. Показано выделение костных отделов дистракционного регенерата для измерения его площади и плотности.
На 5 - 7 день дистракции площадь и плотность регенерата в среднем составили 0,86 ± 0,24 см2 и 221 ± 73 Ни соответственно. Зональности строения регенерата и достоверных изменений плотности кортикальной пластинки материнской кости не выявлено.
Далее при сравнении плотности и площади зон дистракционного регенерата с 14 по 28 день и с 28 по 60 день дистракции отмечено, что площадь “зоны роста” регенерата увеличивалась более чем вдвое, но в процентном соотношении, при оптимальных условиях удлинения, не превышала 30 % от общей площади регенерата. Плотность соединительнотканной прослойки постепенно увеличивалась к концу дистракции и составила в среднем 47,29 ±
14,63 Ни (М ± 8). Показатели общей плотности регенерата незначительно колебались и свидетельствовали об относительно стабильной степени минерализации дистракционного регенерата на разных этапах его формирования (рис. 2).
В периоде дистракции отмечалось снижение плотности кортикальных пластинок материнской кости в среднем на 200 - 300 Ни, что можно объяснить резорбцией.
Определенные закономерности были выявлены и для формы «зоны роста» регенерата. Так у больных ахондроплазией во фронтальной плоскости она вписывалась в прямоугольник, ограниченный по верхней и нижней границам зигзагообразной линией с высотой зубцов не более 1/4- 1/3 от высоты прослойки. В сагиттальной плоскости профиль «зоны роста» по передней и задней поверхностям отличался по высоте и форме (рис. 4).
з
X
14 дней
28 дней
60 дней
ІДИ Плотность дистракционного регенерата , Ни ♦ Плотность "зоны роста”, Ни
Рис. 2. Сравнительная диаграмма количественных показателей дистракционного регенерата и соединительнотканной прослойки в периоде дистракции у больных ахондроплазией (п=22). Слева — шкала для дистракционного регенерата, справа — для его зоны роста.
Однако, несмотря на адекватные темпы удлинения, при которых соотношение площади соедини-тельно-тканной прослойки к площади дистракци-онного регенерата не превышало 30 %, в некоторых случаях в регенерате образовывались зоны пониженной плотности, которые соответствовали большей высоте прослойки (рис. 3).
Высота прослойки по передней поверхности в два и даже три раза превышала таковую по задней.
В периоде фиксации нами была отмечена большая степень (на 25 %) минерализации задних отделов регенерата в сравнении с вентральным отделом, что хорошо визуализировалось при МПР в
Рис. 3. МПР «зоны роста» у больной К., 8 лет. Диагноз: ахондроплазия. Дистракция 30 дней. Выделена форма соединительнотканной прослойки дистракционного регенерата. Стрелками указаны зубцы зигзагообразной линии.
сагиттальной плоскости. В конце периода фиксации на сагиттальных срезах в случаях формирования по передней поверхности более высокого «пика» прослойки выявлялась гиподенсивная зона, которая сохранялась и после снятия аппарата. Иногда отмечалась перестройка гиподенсивной зоны с формированием кист (при последствиях гематогенного остеомиелита) или подобия краевого дефекта у больных АХП (рис. 5).
Во время фиксации было выявлено, что относительная плотность соединительнотканной прослой-
ки дистракционного регенерата сохранялась в пределах 60 - 70 Ни (табл. 2).
С увеличением срока фиксации отмечалось пропорциональное увеличение плотности дистракционного регенерата в целом. Повышение плотности более чем в полтора раза характеризовало значительную минерализацию дистракционного регенерата. Процентное соотношение площади соединительнотканной прослойки к общей площади регенерата уменьшалось от 24 % в начале фиксации до полного исчезновения в конце.
Рис. 4. КТ, 3Б реконструкции «зоны роста» дистракционного регенерата во фронтальной и сагиттальной плоскостях у больного Г., 8 лет. Диагноз: ахондроплазия. Дистракция 30 дней. Выделена форма соединительнотканной прослойки дистракционного регенерата.
Таблица 2
Количественные показатели дистракционного регенерата и соединительнотканной прослойки в периоде фиксации у больных ахондроплазией (П = 22).
Рис. 5. КТ, УЯТ зоны дистракционного регенерата верхней трети голени после снятия аппарата у больной Ч., 9 л. Диагноз: ахондроплазия.
Показатели Период наблюдения, дни
30 60
Плотность дистракционного регенерата , Ни (М ± т) 146 ± 29 241 ± 17
Плотность соединительнотканной прослойки дистракционного регенерата , Ни (М ± т) 66,5 ± 14 не определялась
Площадь соединительнотканной прослойки от площади дистракционного регенерата, % 24 -
После снятия аппарата дистракционные регенераты претерпевали дальнейшую органотипическую перестройку, связанную, прежде всего, с увеличением осевой нагрузки на удлиненный сегмент конечности. Общая плотность дистракционного регенерата начинала снижаться в результате формирования костномозговой полости и резорбции трабекулярной кости в диафизарном отделе. Параллельно возрастала плотность кортикальных
пластинок новообразованной кости (табл. 3).
При оценке плотности зоны дистракционного регенерата сразу после снятия аппарата и в отдаленном периоде с течением времени отмечался ее рост у больных ахондроплазией (рис. 6).
Также происходило нарастание относительной плотности кортикальной пластинки, которое было примерно равномерным для различных групп больных (рис. 7).
Таблица 3
Плотность дистракционного регенерата у больных с различной этиологией укорочения в зоне перестройки после устранения деформаций и удлинения, ИУ
Этиология укорочения Область исследования Период наблюдения
Сразу после снятия аппарата через 12 - 18 мес после снятия аппарата
Ахондроплазия Кортикальная пластинка 798 ± 78 1357 ± 211,97
Дистракционный регенерат 179 ± 8 575,36 ± 45,23
Посттравматические укорочения и деформации Кортикальная пластинка 1154±98 1341 ±75
Дистракционный регенерат 280 ± 65 223 ± 41
Последствия гематогенного остеомиелита Кортикальная пластинка 1119,6 ± 33 1114±64
Дистракционный регенерат 132 ± 42 230 ± 39
700
600
500
э 400
Сразу после снятия В отдаленном периоде аппарата (12-18 месяцев) после
снятия аппарата
И Ахондроплазия
□ Посттравматические укорочения и деформации
@ Последствия гематогенного остеомиелита
Рис. 6. Плотность в зоне перестройки дистракционного регенерата у больных с различной этиологией укорочения сразу после снятия аппарата и в отдаленном периоде, Ни.
В большинстве наблюдений в отдаленном периоде отмечена завершенная рентгеноморфологическая перестройка костной ткани, что говорит о функциональной полноценности новообразованной кости и позволяет судить о корректности проведенного удлинения (рис. 8, 9).
Полученные данные свидетельствуют о закономерностях в КТ-картине развития и формирования дистракционного регенерата при удлинении и исправлении деформаций длинных трубчатых костей. Так, во время дистракции при оптимальных условиях удлинения сохранялось соотношение между площадями соединительнотканной прослойки и регенерата в пределах 30 %. Особенности пространственного профиля и плотностных характеристик прослойки дистракционного регенерата, формирую-
щегося в верхней трети большеберцовой кости у больных ахондроплазией, на наш взгляд, связаны с анатомическими особенностями переднего края большеберцовой кости на данном уровне, который представлен толстым слоем компактной кости и нарушением процессов микроциркуляции в процессе остеотомии [5, 15]. Общая плотность дистракционного регенерата на этапе фиксации снижалась параллельно с возрастанием плотности кортикальных пластинок новообразованной кости. Органотипическая перестройка завершалась через 1 - 3 года, при этом в метафизе наблюдалась характерная мелкоячеистая структура, а в диафизе - сформированный костномозговой канал и кортикальные пластинки, плотность которых соответствовала плотности кортикальной кости пациентов соответствующего возраста.
з
I
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
___■
Сразу после снятия аппарата
В отдаленном периоде (12-18 месяцев) после снятия аппарата
Ш Ахондроплазия
□ Посттравматические укорочения и деформации
Щ Последствия гематогенного остеомиелита
Рис. 7. Плотность кортикальной пластинки у больных с различной этиологией укорочения сразу после снятия аппарата и в отдаленном периоде, Ни.
Рис. 8. КТ, МПР зоны дистракционного регенерата Рис. 9. КТ, УЯТ зоны дистракционного регенерата
верхней трети голени через 18 мес после снятия верхней трети голени через 18 мес после снятия ап-
аппарата. Больная Н., 8 лет. Диагноз: ахондроплазия. парата. Больной Б., 16 лет. Диагноз: ахондроплазия.
Литература
1. Асонова, С.Н. Количественный способ оценки степени зрелости костных регенератов / С.Н. Асонова // Проблемы медицины и биологии : матер. XXVIII юбил. обл. науч.-практ. конф., посвящ. 50-летию Курган. обл. клинич. больницы. — Курган, 1996. - С. 105-106.
2. Барабаш, А.А. Рентгенологическая картина зоны регенерата при удлинении голени в эксперименте /
А.А. Барабаш, Н.П. Барабаш // Вопросы травматологии и ортопедии. — Иркутск, 1996. — С. 28-29.
3. Гюльназарова, С.В. Рентгенологическая динамика репаративной регенерации костной ткани в условиях дистракции псевдартрозов / С.В. Гюльназарова, И.К. Надыршина // Ортопедия, травматология. — 1971. — № 11. — С. 48 — 52.
4. Илизаров, Г.А. Костномозговое кроветворение при остеосинтезе в условиях дистракции / Г.А. Илиза-ров, Л.А. Палиенко, А.А. Шнейнер // Экспериментально — теоретические и клинические аспекты разрабатываемого в КНИИЭКОТ метода чрескостно-го остеосинтеза : тез. докл. всесоюзн. симп. с участием иностранных специалистов. — Курган, 1983. — С. 38 — 39.
5. Илизаров, Г.А. Рентгенологические особенности течения регенерации при удлинении бедра у взрослых после частичной компактотомии / Г.А. Илиза-ров [и др.] // Экспериментально-теоретические и клинические аспекты разрабатываемого в КНИИ-ЭКОТ метода чрескостного остеосинтеза : тез. докл. всесоюзн. симп. с участием иностранных специалистов. — Курган, 1983. — С. 164—167.
6. Корнилов, Н.В. Динамика площади рентгенологической тени поврежденных костей при множественной остеотомии. Хронологические характеристики / Н.В. Корнилов, А.С. Аврунин // Гений ортопедии. — 1999. — № 2. — С. 34 — 37.
7. Морфологический и компьютерно-томографический анализ репаративной регенерации большеберцовой кости при дистракционном остеосинтезе / Ю.А. Ами-расланов [и др.] // Бюл. экспериментальной биологии и медицины. — 1993.— № 2. — С. 206 — 208.
8. Пат. 2165243 РФ, МПК 7 А 61 В 17/60, 17/66. Способ стереологической оценки дистракционного остеогенеза, узел соединения опор аппарата, используемый при его осуществлении / Шевцов В.И., Щудло М.М., Щуд-
ло Н.А. ; РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова (РФ). — № 96124163/14, заявл. 24.12. 96; опубл. 20.04.2001, Бюл. №11.
9. Свешников, А.А. Изучение репаративного костеобразования в условиях чрескостного остеосинтеза по Г.А. Илизарову радиоизотопными методами / А.А. Свешников [и др.] // Экспериментально-теоретические и клинические аспекты чрескостного остеосинтеза, разработанного в КНИИЭКОТ : тез. докл. междунар. конф. — Курган, 1986. — С. 136—137.
10. Титова, Л.В. Рентгенологическая характеристика формирования костного регенерата в условиях наложения аппарата чрескостного остеосинтеза у детей / Л.В. Титова, Н.Н. Головина // Актуальные вопросы детской травматологии и ортопедии. — Алматы, 2000.
11. Ультрасонографическая оценка дистракционного регенерата у больных с дефектами длинных костей нижней конечности / Т.И. Долганова [и др.] // Ортопедия, травматология. — 2000. — № 2. — С. 103—104.
12. Шевцов, В.И. КТ дистракционного регенерата / В.И. Шевцов, М.М. Щудло, С.А. Ерофеев // Гений ортопедии. — 1997. — № 1. — С. 80 — 81.
13. Шевцов, В.И. Некоторые диагностические возможности КТ в условиях чрескостного остеосинтеза /
В.И. Шевцов, М.М. Щудло, С.А. Ерофеев // Гений ортопедии. — 1997. — № 1. — С. 82 — 85.
14. Шрейнер, А.А. Рентгенологическая динамика и особенности регенерации трубчатой кости при удлинении голени после закрытой остеоклазии / А.А. Шрейнер, И.И. Мартель // Ортопедия, травматология. -1982. -№ 6. - С. 33-35.
15. Шрейнер, А.А. Значение костного мозга и внутри-костных сосудов в регенерации диафиза кости / А.А. Шрейнер [и др.] // Клиника и эксперимент в травматологии и ортопедии : тез. докл. юбил. науч. конф. — Казань, 1994. — С. 176-177.
16. Blane, C.E. Radiographic imaging for Ilizarov limb lengthening in children / C.E. Blane, J.E. Herzenberg, M.A. DiPietro // Pediatr. Radiol. - 1991. - Vol. 21, N 2. - P. 117-120.
17. Delloye, C. Bone regenerate formation in cortical bone during distraction lengthening. An experimental study / C. Delloye [et al.] // Clin. Orthop. - 1990. - N 250. - P. 34-42.
18. Preliminary studies of mineralization during distraction osteogenesis / J. Aronson [et al.] // Clin. Orthop. -1990. - N 250. - P. 43-49.
