CC BY
11
56 ^tl ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
Том 17, №1. 2019
УДК 616-089.818.3
Е.Н. ГОРБАЧ, М.А. СТЕПАНОВ, Т.Н. ВАРСЕГОВА, Т.А. СТУПИНА, Е.С. ГОРБАЧ
Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» имени академика Г.А. Илизарова» МЗ РФ, г. Курган
Особенности структурных изменений тканевых компонентов в условиях автоматического удлинения по Илизарову с темпом 3 мм с применением ахиллотомии (экспериментальное исследование)
Контактная информация:
Горбач Елена Николаевна - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории морфологии Адрес: 640014, Россия, г. Курган, ул. М. Ульяновой, д. 6, тел.: +7 (3522) 41-52-27, e-mail: [email protected]
Одним из недостатков оперативного удлинения конечности методом чрескостного дистракционного остео-синтеза является длительность лечения, поэтому с целью сокращения аппаратных этапов в РНЦ «ВТО» имени академика Г.А. Илизарова актуальна разработка новых технологий с применением повышенного суточного темпа в сочетании с различными вариантами стимулирующего воздействия на репаративные процессы.
Цель. Изучить функциональное состояние конечности, динамику формирования регенерата большеберцовой кости, гистоструктурные изменения суставного хряща и мягких тканей в условиях автоматического высокодробного удлинения голени методом чрескостного дистракционного остеосинтеза с темпом 3 мм и применением предварительной Z- образной ахиллотомии.
Материал и методы. 27 взрослым беспородным собакам осуществляли удлинение голени методом чрескостного дистракционного остеосинтеза по Илизарову с суточным темпом 3 мм за 120 приемов в автоматическом режиме в сочетании с Z-образной ахиллотомией. Методами световой микроскопии, морфометрии и рентгеновского электронно-зондового микроанализа в периоды через 10 суток дистракции, 30 суток фиксации конечности в аппарате и через 30 суток после демонтажа аппарата изучали дистракционный регенерат большеберцовой кости, суставной хрящ смежных с удлиняемым сегментом суставов, большеберцовый нерв и большеберцовую мышцу.
Результаты. В аппаратный период эксперимента наблюдали отсутствие эквинусной постановки стопы, улучшение функции сгибания-разгибания в смежных суставах, формирование нормотрофичного костного регенерата с большой долей костного компонента, сохранение нормальной структуры и численной плотности большинства нервных проводников. Однако были отмечены признаки слабой гипо- и атрофии мышечных волокон и признаки ранних стадий развития остеоартроза суставов. В постаппаратный период структурные и размерные характеристики всех изучаемых объектов были сопоставимы с нормой.
Выводы. Выявлено, что применение ахиллотомии способствует предотвращению перерастяжения тканей большеберцового ложа, улучшает микроциркуляцию, создает более благоприятные условия для остеогенеза, способствует сохранению тканей суставов в условиях автоматического удлинения голени с высоким суточным темпом.
Ключевые слова: ахиллотомия, чрескостный дистракционный остеосинтез, автоматический дистрактор, ре-паративный остеогенез, суставной хрящ, большеберцовый нерв, большеберцовая мышца.
DOI: 10.32000/2072-1757-2019-1-56-58
(Для цитирования: Горбач Е.Н., Степанов М.А., Варсегова Т.Н., Ступина Т.А., Горбач Е.С. Особенности структурных изменений тканевых компонентов в условиях автоматического удлинения по Илизарову с темпом 3 мм с применением ахиллотомии (экспериментальное исследование. Практическая медицина. 2019. Том 17, № 1, C. 56-58)
Vol. 17, no. 1. 2019
PRACTICAL MEDICINE ^ 57
E.N. GORBACH, M.A. STEPANOV, T.N. VARSEGOVA, T.A. STUPINA, E.S. GORBACH
Restorative Traumatology and Orthopedics named after academician G.A. Ilizarov of the Ministry of Health of the Russian Federation, Kurgan, Russian Federation
Features of structural changes in tissue components under conditions of automatic elongation according to Ilizarov at a rate of 3 mm using achillotomy (experimental study)
Contact details:
Gorbach E.N. - Ph. D. (medicine), Leading Research Associate of the Laboratory of Morphology
Address: 6 M.Ulyanovoy St., Kurgan, Russian Federation, 640014, tel.: +7 (3522) 41-52-73, e-mail: [email protected]
One of the drawbacks of operative limb lengthening by the method of transosseous distraction osteosynthesis is the duration of treatment, therefore, in order to reduce the hardware stages in Russian Scientific Center "Restorative Traumatology and Orthopedics named after academician G.A. Ilizarov" the development of new technologies with the use of an increased daily rate in combination with various options for stimulating the reparative processes is in progress.
Purpose. To study the functional state of the limb, dynamics of the formation of the regenerate of the tibia, histostructural changes of the articular cartilage and soft tissues under conditions of automatic highly detailed elongation of the tibia using the method of transosseous distraction osteosynthesis with a rate of 3 mm and using a preliminary Z-shaped achillotomy.
Material and methods. 27 adult mongrel dogs carried out leg lengthening using the method of transosseous distraction osteosynthesis according to Ilizarov with a daily rate of 3 mm for 120 receptions in automatic mode in combination with a Z-shaped achillotomy. Using the methods of light microscopy, morphometry and X-ray electron probe microanalysis during periods of 10 days of distraction, 30 days of limb fixation in the device and 30 days after dismantling the device, were studied the distraction regenerate of the tibial bone, articular cartilage adjacent to the lengthened segment of the joints, tibial nerve and more and tibial muscle.
Results. During the hardware period of the experiment, the absence of equinus foot setting, improvement of flexion-extension function in adjacent joints, formation of a normotrophic bone regenerate with a large proportion of the bone component, and preservation of the normal structure and numerical density of most nerve conductors were observed. However, there were signs of weak hypo- and atrophy of muscle fibers and signs of early stages of development of osteoarthritis of the joints. In the post-equipment period, the structural and dimensional characteristics of all studied objects were comparable to the norm.
Conclusion. It has been revealed that the use of achillotomy allows preventing overstretching of the tissues of the tibial bed, improves microcirculation, creates more favorable conditions for osteogenesis, and contributes to the preservation of joint tissues under conditions of automatic lengthening of the tibia with a high daily rate.
Key words: achillotomy, transosseous distraction osteosynthesis, automatic distractor, reparative osteogenesis, articular cartilage, tibial nerve, tibial muscle.
(For citation: Gorbach E.N., Stepanov M.A., Varsegova T.N., Stupina T.A., Gorbach E.S. Features of structural changes in tissue components under conditions of automatic elongation according to Ilizarov at a rate of 3 mm using achillotomy (experimental study). Practical medicine. 2019. Vol. 17, no. 1, P. 56-58)
Более активные процессы костеобразования, адаптация к удлинению мягких тканей, а также тканей суставов, смежных с удлиняемым сегментом, достигаются благодаря использованию дробных режимов [1]. Однако при удлинении голени более чем на 15% от первоначальной величины и применении повышенных темпов дистракции - 2 мм в сутки и более, несмотря на активный остеогенез и быстрое восстановление опороспособности конечности [2, 3], нередки случаи возникновения контрактур смежных суставов и эквинусное положение стопы [4, 5, 6]. Среди возможных осложнений удлинения отмечены и нейропатии [7]. Основной причиной возникновения контрактур смежных суставов при
удлинении голени считается несбалансированность мышц-антагонистов и плохая растяжимость ахиллова сухожилия [8, 9].
В качестве хирургических вариантов коррекции эквинусной постановки используют ахиллотомию и остеотомию пяточной кости. Предложены оригинальный способ ахиллотомии и методика удлинения голени, позволяющие улучшить функциональное состояние конечности [10, 11]. В связи с вышеизложенным, для оценки клинической применимости новых технологий наряду с исследованием условий для остеогенеза, целесообразно параллельное изучение реакций нервов и мышц конечности, а также состояния суставного хряща.
58 ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
Том 17, №1. 2019
Цель
Изучить функциональное состояние конечности, динамику формирования регенерата большеберцо-вой кости, гистоструктурные изменения суставного хряща, большеберцовой кости, большеберцовой мышцы и большеберцового нерва в условиях автоматического высокодробного удлинения голени методом чрескостного дистракционного остеосинтеза с темпом 3 мм и применением предварительной Z-образной ахиллотомии.
Материал и методы
12 взрослым беспородным собакам удлиняли голень методом чрескостного дистракционного остеосинтеза в круглосуточном высокодробном режиме, обеспечиваемом автоприводами. Темп удлинения составлял 3,0 мм в сутки, дробность - 120 приемов, разовая величина - 0,025 мм. Для предотвращения формирования эквинусной постановки стопы осуществляли Z-образную ахиллотомию. Методами световой микроскопии, морфометрии и рентгеновского электронно-зондового микроанализа проводили исследование дистракционного регенерата большеберцовой кости, суставного хряща медиального мыщелка бедра, большеберцовой мышцы и большеберцового нерва через 10 суток дистракции, 30 суток фиксации и через 30 суток после демонтажа аппарата. В качестве контроля изучали аналогичные объекты у 7 интактных собак.
Результаты и обсуждение
В периоды дистракции и фиксации регенерат отличался нормотрофичным строением с большой долей костного компонента, соответственно - 34,6 и 47,1%, что обеспечивало опорную функцию конечности уже к 45 суткам эксперимента. Через 30 суток после снятия аппарата в межотломковом диастазе формировался новообразованный участок кости типического строения. Содержание Са в его компактной пластинке составляло 18,9-21,2 весовых %. Осуществление ахиллотомии способствовало предупреждению формирования эквинусной постановки стопы и сгибательных контрактур коленного и заплюсневого суставов. Угол пассивного разгибания в коленном суставе составлял 165°, в заплюс-невом - 120-130°, приближаясь к показателям у интактных животных. Однако на этапах остеосинтеза нами были выявлены гистоструктурные изменения суставного хряща, которые можно соотнести с ранними признаками развития остеоартроза. Несмотря на восстановление толщины хряща к концу эксперимента отмечено снижение числа изогенных групп и наличие клеток с признаками хондроптоза, в связи с чем целесообразно применять профилак-тирующие остеоартроз терапевтические мероприятия. В результате предупреждения перерастяжения тканей передней поверхности голени увеличением длины пяточного сухожилия путем тенотомии, гистологически не было зафиксировано ни одного случая нейропатии большеберцового нерва. Доля деструктивно измененных нервных волокон у всех животных не превышала 5%. Некробиотические изменения эпиневральных сосудов компенсировались гиперваскуляризацией эпиневрия и эндоневрия, вследствие чего большинство нервных проводников сохранили нормальную структуру, численную
плотность и восстанавливали к концу опыта размерные характеристики.
Количественный анализ диаметров мышечных волокон показал, что в конце периода дистракции гистограмма распределения мионов мышцы оперированной конечности у прооперированных животных смещалась на один размерный диапазон влево, что обусловлено слабой гипо- и атрофией мышечных волокон.
В безаппаратный период гистограмма была сопоставима с таковой у интактной мышцы.
Выводы
Таким образом, созданные условия обеспечивают функциональное восстановление конечности; способствуют активному репаративному остеогене-зу, структурной адаптации большеберцовой мышцы и большеберцового нерва; не вызывают развития грубых деструктивных изменений в суставном хряще в течение экспериментального периода наблюдения, сокращая аппаратный период по сравнению с классическим вариантом на 30-31%.
Горбач Е.Н.- ORCID ID: 0000-0002-9516-7481 Ступина Т.А. - ORCID ID: 0000-0003-3434-0372 Варсегова Т.Н. - ORCID ID: 0000-0001-5430-2045 Степанов М.А. - ORCID ID: 0000-0002-4930-625X Горбач Е.С. - ORCID ID: 0000-0002-0682-1825
ЛИТЕРАТУРА
1. Илизаров Г.А., Щудло М.М., Карымов Н.Р. и др. Значение ритма дистракции для реализации «эффекта Илизарова» в нервах удлиняемого сегмента конечности // Гений ортопедии. - 1995. -№ 1. - С. 12-18.
2. Шевцов В.И., Ерофеев С.А., Горбач Е.Н. и др.Особенности костеобразования при удлинении голени автоматическими дис-тракторами при повышенном темпе удлинения голени автоматическими дистракторами с темпом 3 мм за 180 приемов (экспериментальное исследование) // Гений ортопедии. - 2006. -№ 1. - С.10-16.
3. Горбач Е.Н., Ступина Т.А., Варсегова Т.Н. и др. Изучение динамики костеобразования, состояния суставного хряща и большеберцового нерва при повышенном темпе удлинения голени автодистракторами в эксперименте // Успехи современного естествознания. - 2013. - № 7. - С. 42-47.
4. Papakostidis C., Bhandari M., Giannoudis P.V. Distraction osteogenesis in the treatment of long bone defects of the lower limbs: effectiveness, complications and clinical results; a systematic review and meta-analysis // The Bone & Joint Journal. - 2013. - Т. 95, № 12. - Р. 1673-80.
5. Guerreschi F., Tsibidakis H. Cosmetic lengthening: what are the limits? // J Child Orthop. -2016. - T. 10, № 6. - P. 597-604.
6. Novikov K.I., Subramanyam K.N., Muradisinov S.O. et all. // Cosmetic Lower Limb Lengthening by Ilizarov Apparatus: What are the Risks? // Clin Orthop Relat Res. - 2014. - T. 472, № 11. -P. 3549-3556.
7. Варсегова Т.Н., Щудло Н.А., Щудло М.М. и др. Морфофунк-циональные изменения большеберцового и малоберцового нервов при удлинении голени с повышенным суточным темпом дистракции в эксперименте // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2016. - T. 161, № 2. - C. 270-273.
8. Hahn S.B., Park H.W., Park H.J. et all. Lower limb lengthening in turner dwarfism // Yonsei Med. J. - 2003. - T. 44, № 3. - Р. 502-507.
9. Yang L., Cai G., Coulton L., Saleh M. Knee joint reaction force during tibial diaphyseal lengthening: a study on a rabbit model // J. Biomech. - 2004. - T. 37, № 7. - P. 1053-1059.
10. Shu H., Ma B., Kan S.et all. Treatment of posttraumatic equinus deformity and concomitant soft tissue defects of the heel // J. Trauma. -2011. - T. 71, № 6. - P. 1699-1704.
11. Горбач Е.Н., Степанов М.А. Положительный опыт применения Z-образной ахиллотомии при удлинении голени с высоким темпом у собак // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2016. - T. 36, № 4.- C. 104-110.
