CC BY
14
€) Группа авторов, 1996.
Периферическое кровообращение в конечности при утолщении кости (экспериментальное исследование)
Н.В. Петровская, A.A. Ларионов, В.Д. Шатохин, JI.A. Смотрова, А.Д. Наумов,
Н.И.Гордиевских
Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им. академика Г. А. Илизарова, г. Курган (Генеральный директор — академик РАМТН, д.м.н., профессор В.И. Шевцов)
У 25 взрослых беспородных собак моделировали утолщение болыпеберцовой кости дозированным перемещением отщепа диафиза в поперечном направлении. Прижизненные и посмертные сравнительные исследования гемодинамики и сосудистой сети тазовых конечностей показали, что изменение формы кости сопровождалось морфо-функциональной перестройкой кровеносной системы голени. Изменения кровообращения и васкуляризации отражали компенсаторно-приспособительную реакцию организма на операционную травму, дозированное перемещение костного отщепа, пролонгированное костеобразование, растяжение окружающих кость мягких тканей. Происходило увеличение емкости циркуляторного бассейна за счет расширения всех звеньев артериальной сети, раскрытия резервного русла и формирования новых кровеносных сосудов. Изменения кровоснабжения голени сохранялись в течение 6 лет после снятия аппарата. Ключевые слова: чрескостный остеосинтез. кровообращение, васкуляризация. регенерация.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Многолетние медико-биологические исследования по обоснованию применения чрескост-ного остеосинтеза по Илизарову в травматологии и ортопедии, проведенные в РНЦ "ВТО", показали, что репаративная регенерация тканей сопровождается увеличением кровоснабжения оперированного сегмента конечности и стимулирует в ней ангиогенез [1 - 5]. Выявленный сосудистый эффект был положен в основу применения чрескостного остеосинтеза в виде утолщения длинной трубчатой кости для лечения хронической ишемии конечностей [6]. Для изучения особенностей регионарной гемодинамики и перестройки кровеносного русла конечности при изменении формы кости были поставлены эксперименты на 25 беспородных собаках в возрасте 1,5-3 года.
Под внутривенным барбитуровым наркозом в условиях операционной на голень животного накладывали аппарат Илизарова, состоящий из двух опор. Обнажали диафиз болыпеберцовой кости в пределах будущего отщепа и электрофрезой с ограничителем, регулирующим глубину проникновения последней, производили продольные рассечения корковой пластинки диафиза, фиксировали будущий отщеп спицами к тракционной системе аппарата. После этого окончательно отделяли отщеп от материнской кости, соединяя с помощью долота концы продольных кортикотомий. Рану ушивали наглухо (рис. 1). Таким образом, при формировании отщепа старались максимально сохранить содержимое костномозговой полости в зоне вмешательства. Протяженность и толщина отщепа
колебались от 30 до 40%, соответственно, длины и поперечника кости. Первичный диастаз между материнской костью и отщепом колебался от 1,0 до 3,0 мм. Перемещение отщепа в поперечном направлении начинали с 4-х суток после операции с темпом 1,5 мм в сутки за 4 приема в течение 15 дней. Последующая фиксация продолжалась до двух недель, затем аппарат снимали. За животными наблюдали до 6 лет. Эвтаназию в разные периоды эксперимента осуществляли внутривенным введением барбитуратов. Состояние периферического кровообращения и сосудистой сети конечности оценивали электрофизиологическими, радионуклид-ными методами, с помощью прижизненной и посмертной артериографий. Методом импе-дансной электроплетизмографии определяли пульсовое кровенаполнение в икроножной мышце. Реограмму записывали на аппарате "Мингограф-82" с помощью реографа РГ 4-01. Одновременно фиксировали широкополосную, дифференцирующую реограммы и электрокардиограмму. Расшифровку реограммы проводили общепринятыми методами [7]: определяли базисное сопротивление (Я), рассчитывали рео-графический индекс (РИ), индекс периферического сопротивления (ИПС), индекс эластичности (ИЭ). Кроме того, записывали сфигмограмму после наложения манжеты в нижней трети голени. Для получения интегральной оценки кровенаполнения тканей голени использовали диэтилентриаминпентауксусную кислоту
(ДГПА), меченную пертехнетатом
Тс99т.Особенность данного соединения заклю-
чается в том, что оно циркулирует в сосудистом русле. Радио фармпрепарат (РФП) вводили внутривенно из расчета 0,27 МБк на 1 кг массы животного. Исследования выполняли на планиска-нере фирмы "НасНах" (Италия) через 20 минут после введения препарата. По окончании сканирования проводили сравнительную радиометрию в стандартных точках оперированной и контралатеральной конечностей. Для получения статистически достоверных величин подсчитывали 2000 - 5000 импульсов над симметричными точками обеих голеней. Статистическую обработку полученных данных проводили по Ь критерию Стьюдента.
Прижизненную сравнительную артериоан-гиографию тазовых конечностей производили после чрезплечевой катетеризации брюшного отдела аорты. При помощи ангиографического аппарата "ТпскяозоБ" делали серию рентгено-графий после инъекции 25 мл 76% раствора верографина. У 15 животных была выполнена посмертная вазография путем заполнения артериального русла тазовых конечностей через аорту рентгеноконтрастной массой Гауха с последующей препаровкой тканей. Количественная оценка сосудов на артерио- и вазограммах проводилась при помощи окуляр-микрометра и сетки микроскопа МБС-2.
Морфологически исследовали скелетные мышцы, дистракционный регенерат и прилежащие к нему участки кости (исследования выпол-
Рис. 1. Схема остеотомии болыпеберцовой кости и ее фиксация чрескостным аппаратом.
нены Т. С. Беркуцкой). Гистотопографические срезы костей окрашивали гематоксилином-эозином и по ван-Гизону. Гистохимически в срезах мышц, изготовленных в криостате, выявляли активность сукцинатдегидрогеназы [8].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В послеоперационном периоде до начала перемещения отщепа у животных отмечали умеренный отек оперированной голени. Первые сутки после вмешательства собаки щадили оперированную конечность, затем опорная функция частично восстанавливалась. Отек исчезал в первые дни после начала перемещения отщепа и более не появлялся. Через месяц после операции, к окончанию периода фиксации, опороспо-собность конечности восстанавливалась. Трофических расстройств в тканях оперированного сегмента во все периоды эксперимента мы не наблюдали.
Через трое суток после операции в 1,9 раза увеличивалась, по сравнению с исходным уровнем, активность радио фармпрепарата в кровеносном бассейне голени (рис. 2). На посмертных вазограммах обнаруживали усиление сосудистого рисунка на стороне операции за счет увели-
чения числа артерий 3, 4-го порядков. В зоне оперативного вмешательства магистральные ветви питательной артерии болыпеберцовой кости заполнялись массой Гауха. Морфологически к этому сроку наблюдения отмечали умеренную отечность параоссальных тканей в зоне операции, гиперемию надкостницы и пролиферацию клеточных элементов в ее камбиальном слое. Вблизи участков кортикотомий определяли очаги геморрагической инфильтрации костного мозга. На всем протяжении костномозговой полости болыпеберцовой кости имелась обильная сеть полнокровных сосудов капиллярного типа. Среди жирового мозга формировались очаги пролиферации скелетогенной ткани. В субкортикальных отделах материнской кости и отщепа сохранялись многочисленные артериальные сосуды.
рф[|,%
1 2 ,, 3
/С
N
о 14 28 60 90
сутки
Рис. 2. Динамика распределения активности радиофармпрепарата в сосудистом русле голени при утолщении болыпеберцовой кости: 1 - период перемещения костного фрагмента и образования дист-ракционного регенерата; 2, 3 - периоды перестройки дистракционного регенерата.
После окончания дозированного перемещения костного фрагмента (18 суток эксперимента) по данным электрофизиологических исследований регистрировали увеличение кровенаполнения мышц голени и пульсового притока по магистральным артериям оперированного сегмента. Пульсовой приток в мягкие ткани голени снижался до 40% от исходного значения. Величина активности, циркулирующего в голени РФП, возрастала в 2,5 раза. На сканограммах выявляли зону максимального накопления РФП в области утолщения кости. Активность РФП здесь в 3,2 раза превышала значения в симметричных точках контралатеральной конечности. Прижизненные артериоангиографические исследования выявили более быстрое заполнение контрастным раствором сосудистого русла оперированной конечности, расширение магистральных сосудов, увеличение количества артерий 2, 3-го порядков. В зоне межкостного диастаза отчетливо контрастировался бассейн внут-рикостной питательной артерии болыпеберцовой кости (рис. 3).
На посмертных вазограммах отмечалось увеличение в 1,5 раза диаметров подкожной артерии и ее ветвей, тыльной артерии стопы в сравнении с артериями контралатеральной конечности (рис. 4а). Сосудистый рисунок кожи и фасций голени сгущался, особенно по передне-наружной поверхности. Артерии всех групп мышц голени были умеренно расширены и нередко имели извитой ход. В 1,5 раза увеличивалось количество сосудов 3, 4-го порядков. Угол отхождения артерий 1-го порядка от передней болыпеберцовой артерии увеличивался до 100 -120° вместо 70 - 80° в норме. Значительной перестройке подвергалась внутрикостная сосудистая сеть болыпеберцовой кости. Просвет внут-рикостного отдела питательной артерии был расширен в 1,3 - 2,3 раза, восходящей и нисходящей ее ветвей — в 1,2 - 2,0 раза в сравнении с контралатеральной конечностью. Диаметр арте-
рий 2, 3-го порядков увеличивался в 2 - 3 раза. Количество сосудов 3, 4, 5-го порядков возрастало в 3 - 4 раза. Межкостный диастаз был заполнен густой сетью сосудов, строение и распределение которых соответствовали морфо -функциональному состоянию дистракционного регенерата (рис. 5).
Рис. 3. Прижизненная артериограмма тазовых конечностей к окончанию перемещения костного фрагмента. Срок эксперимента — 18 суток.
Морфологически во всех зонах дистракционного регенерата имелись признаки ангиогене-за и перестройки предсуществовавшей сосудистой сети. В передней болыпеберцовой мышце и в длинном разгибателе пальцев установлено увеличение плотности капиллярной сети, расширение их просвета. Процессы неоваскулоге-неза приводили к формированию в мышце густой васкулярной сети. Микрососуды имели извитой ход и, нередко, спиралевидно оплетали мышечные волокна. В контралатеральной конечности микрососуды имели продольную ориентацию и анастомозировали через редкие поперечные мостики. В мышечных волокнах отсутствовали признаки повреждения их структурной и метаболической организации.
К окончанию периода фиксации (33-34-е сутки эксперимента) активность накопления РФП в кровеносном бассейне голени оставалась высокой и превышала в 3 раза исходные показатели. На посмертных рентгеновазограммах сохранялось вышеописанное расширение магист-
ральных артерий голени и их ветвей (рис. 46). В мышцах передней группы контрастировались сосуды 5-го порядка, которые широко анастомо-зировали между собой. Сохранялась извилистость артерий 2, 3-го порядков. Внутрикостная сосудистая сеть утолщенной кости оставалась резко расширенной. Морфологически к этому сроку эксперимента отмечали структурную дифференцировку новообразованных сосудов дистракционного регенерата и продолжающийся неоваскулогенез. В межтрабекулярных пространствах наряду с капиллярами формировались мелкие артерии и вены. Микроциркулятор-ное русло мышц голени сохранялось расширенным. Плотность капиллярной сети несколько уменьшалась по сравнению с предыдущим периодом.
Рис. 4а. Посмертная сравнительная артериограмма тазовых конечностей при утолщении болыпеберцо-вой кости - период перестройки дистракционного регенерата в зрелую костную ткань.
После снятия аппарата, по данным электрофизиологических исследований, в течение месяца кровенаполнение мышц голени приближалось к исходной величине, но одновременно почти в 2 раза увеличился пульсовой приток крови. Пульсовое кровенаполнение мягких тканей оставалось увеличенным в течение 9 меся-
цев. Затем показатели возвращались к исходным величинам. Величина активности циркулирующего в голени РФП была увеличена в 2,5 раза, постепенно снижалась до нормы к третьему месяцу эксперимента. На посмертных вазограм-мах артериальная сеть голени продолжала оставаться сгущенной. В мягких тканях преобладали сосуды 4, 5-го порядков, которые образовывали многочисленные анастомозы. Морфологически в течение полугода после снятия аппарата плотность капиллярной сети в мышцах оперированной голени мало отличалась от таковой на кон-тралатеральной конечности. Внутрикостная сосудистая сеть болынеберцовой кости продолжала подвергаться морфо-функциональной перестройке. На посмертных сравнительных вазо-граммах голени, сделанных через 6 лет после снятия аппарата, выявляли расширение артерий 2, 3-го порядков в области смежных суставов и увеличенный диаметр ветвей питательной артерии.
Таким образом, прижизненные и посмертные сравнительные исследования кровеносной системы тазовых конечностей собаки при утолщении болынеберцовой кости выявили морфо -функциональную перестройку артериальной сети голени. Изменения кровообращения и вас-куляризации в конечности отражали компенсаторно-приспособительную реакцию организма на операционную травму, дозированное перемещение костного отщепа, пролонгированное костеобразование и растяжение мягких тканей. Сочетанное воздействие перечисленных факторов вызывало качественные и количественные изменения во всех звеньях артериального русла. Дозированное перемещение костного отщепа сопровождалось увеличением в 2,5 - 3 раза регионарного кровенаполнения тканей и ускорением кровотока. Увеличение емкости циркуля-торного бассейна происходило за счет расширения всех звеньев артериальной сети, раскрытия резервного русла и формирования новых кровеносных сосудов с образованием многочисленных анастомозов. Зона гиперваскуляризации тканей определялась в проекции дистракционного регенерата и прилежащих фрагментов кости. Повышенные периферическое кровообращение и васкуляризация тканей конечности сохранялись длительное время после демонтажа аппарата, что указывало на органическую перестройку кровеносной системы голени в новых условиях гемодинамики.
Рис. 5. Артериальная сеть утолщенной и контралатеральной болыпеберцовых костей.
Рис. 46. Посмертная сравнительная артериограмма тазовых конечностей при утолщении болыпеберцо-вой кости - период перестройки дистракционного регенерата в зрелую костную ткань.
ЛИТЕРАТУРА
1. Илизаров Г.А., Хелименский A.M., Шрейнер A.A. Удлинение голени после закрытой флексионной остеоплазии в эксперименте // Чрескост. компрес. и дистракц. остеосинтез в травматологии и ортопедии: Сб. науч. работ.
КНИИЭКОТ. Вып. 3. - Л. 1977. - С. 4 - 6.
2. Зусманович Ф.Н., Мархашов A.M. Кровеносная система голени при ее удлинении // Проблемы чрескост. остеосинтеза в ортопедии и травматологии: Закономерности регенерации и роста тканей под влиянием напряжения растяжения: Сб. науч. трудов. Вып. 8. - Курган. 1982. - С. 84 - 88.
3. Состояние магистральных сосудов конечности при замещении дефектов костей голени по Илизарову в эксперименте / Г.А.Илизаров, A.M. Мархашов, Ф.Н. Зусманович, и др. // Теорет. и практ. аспекты чрескост. компрес. и дистракц. остеосинтеза: Тез. докл. Всесоюз. науч.-практ. конф. - Курган, 1976. - С. 77 - 78.
4. Наумов А.Д., Левитина Л.Х. Состояние кровообращения в оперированной конечности при дистракционном остеосинтезе по Илизарову в эксперименте // Вопросы чрескост. остеосинтеза по Илизарову: Сб. науч. трудов, посвящ. 10-летию ин-та. Вып. 7. -Курган. 1981. -С. 95 -99.
5. Рефлекторная регуляция кровоснабжения конечности при лечении ортопедических больных по Илизарову / В.А. Щуров, Б.И. Кудрин, В.И.Шевцов, и др. // Центр, регуляции кровообращения: Тез. докл. IV Всесоюз. симпозиума. - Киев, 1981. - С. 144 -145.
6. A.C. 1061803 СССР, МКИЗА 61 В 17/00. Способ лечения хронической ишемии конечности / Г.А. Илизаров, Ф.Н. Зусманович (СССР). - N 3472493/28-13; Заявлено 14.07.82; Опубл. 23.12.83. - Бюл. N 3. - С. 22.
7. Сидоренко Г.И., Савченко Н.Е., Полонецкий Л.З. Реография и импедансная плетизмография. - Минск: Беларусь, 1978. - 159 с.
8. Берстон М. Гистохимия ферментов. - М., 1965. - 273 с.
Поступила в редакцию 26.07.96.
