CC BY
24
ГсНРth Ортопедии №2, 1995
© А.А.Ларионов, А.Ю.Чевардин, О.Б.Устюжанина, 1995
РЕНТГЕНОДЕНСИТО-ПЛАНИМЕТРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОСТИ ПРИ КОМБИНИРОВАНИИ СВОБОДНОЙ КОСТНОЙ ПЛАСТИКИ И БИЛОКАЛЬНОГО КОМПРЕССИОННО-ДИСТРАКЦИОННОГО
ОСТЕОСИНТЕЗА.
А.А.ЛАРИОНОВ, А.Ю.ЧЕВАРДИН, О.Б.УСТЮЖАНИН А
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)
В эксперименте на 58 собаках (3 серии опытов) изучались рентгеноденсито-планиметрическим методом изменения костного вещества при возмещении дефекта верхней половины большеберцовой кости перемещаемым в дефекте трансплантатом, костно-пластмассово-металлическим имплантатом (КПМИ) и образующимся при этом дистракци-онным регенератом. Результаты исследования показали, что формирование и минерализация нового костного вещества сопровождались усилением остеопороза пересаженной кости. Выраженность остеопороза определялась количеством новообразованного костного вещества и нарастала с увеличением размеров дистракционного регенерата. С применением крупного костного трансплантата и КПМИ уменьшались проявления остеопороза, что позволяет в большей мере сохранять прочностные свойства пересаженной кости в процессе перестройки. Ключевые слова: дистракционный остеосинтез. регенерация, костная ткань, дефект, денситометрия.
Эффективным методом возмещения дефекта длинной кости является комбинирование свободной костной пластики и билокаль-ного компрессионно-дистракционного остео-синтеза, которое осуществляется путем приращения костного трансплантата к одному из фрагментов, последующего отделения его и дозированного перемещения в дефект до стыковки с противоположным фрагментом [1]. Дефект заполняется перемещенным трансплантатом и образующимся при этом дистракцион-ным регенератом. Пролонгированное костеоб-разование, связанное с формированием и перестройкой дистракционного регенерата, вызывает значительный остеопороз трансплантата [2] и снижает его прочность. Ограничить ре-
зорбцию перемещенной кости и сохранить ее прочностные свойства можно за счет увеличения длины трансплантата, уменьшения продолжительности дистракции и применения специальных костных имплантатов [3]. С целью обоснования целесообразности таких приемов изучены в эксперименте рентгеноденсито - планиметрические изменения костного вещества при возмещении дефекта с использованием аутотрансплантатов различной длины и костного имплантата.
Исследование проводили на 58 взрослых собаках (3 серии опытов), которым возмещали дефект верхней половины большеберцовой кости.
МЕТОДИКА ОПЫТОВ.
В операционной под внутривенным наркозом (25 мг тиопентала натрия на 1 кг мас: сы животного) на тазовую конечность собаки накладывали аппарат Илизарова из 5 колец. Дефект создавали резекцией верхней половины большеберцовой кости и суставного конца бедренной кости. Протяженность дефекта равнялась 8 см. Из метадиафизарной части резецированного участка большеберцовой кости приготовляли трансплантат, который присоединяли к опилу бедренной кости двумя диафикси-рующими спицами (рис. 1). Рану зашивали.
У части животных из резецированного участка большеберцовой кости приготовляли костно-пластмассово-металлический имплан-тат (КПМИ), состоящий из костной трубки, содержащей металлический элемент, фиксирующийся быстроотвердевающей пластмассой.
В I серии опытов (40 собак) длина ме-тадиафизарного трансплантата равнялась 4 см, и им заполнялась 1/2 созданного дефекта. Во II (12 собак) и III (6 собак) сериях опытов трансплантат и костный имплантат имели длину 6 см и заполняли 3/4 дефекта.
На 15-16-й день опыта трансплантат (костный имлантат) отрывали от костного ложа и через 5-6 дней покоя низводили в дефект кольцом с перекрещивающимися спицами. Перемещение с темпом 0,75 мм в сутки длилось в I серии 64 дня, во II серии — 31 день. Фиксация перемещенного трансплантата с фрагментом большеберцовой кости продолжалась 90 дней, затем аппарат снимали. Животных наблюдали до 385 дней. Эвтаназию производили внутривенным введением тиопентала натрия.
I vHWi Ортопедии №2/1995
Рис.1. Принципиальная схема возмещения дефекта верхней половины большеберцовой кости методом комбинирования свободной костной пластики и билокального компрессионно-дистракционного остеосинтеза: а) после операции; б) в процессе перемещения трансплантата в дефект; в) после заполнения дефекта дистракци-
онным регенератом и трансплантатом.
Изменения костного вещества оценивали рентгенологическим, денситометрическим и планиметрическим методами. Рентгенографию производили аппаратом АРД-2-125КУ с соблюдением стандартного режима съемки и обработки рентгеновской пленки после операции, перед отрывом трансплантата от костного ложа, через каждые 7 дней перемещения трансплантата в дефект и ежемесячно после возмещения дефекта. Объективизация восприятия рентгеновского изображения кости достигалась денситографией рентгеновских снимков, которая позволяла получить графическую запись структуры исследуемого объекта и выразить его оптическую плотность в относительных или абсолютных единицах [4, 5, 6]. Денситографию производили на микрофотометре ИФО-451.
Количественные данные выражали в относительных единицах оптической плотности (ОП). Показатель ОП костного вещества в исследуемом участке рентгенограммы после операции принимали за 100% и определяли величину отклонения ОП от исходного значения. Статистическую обработку цифровых данных проводили методом сравнительной оценки [7].
Костеобразование на протяжении ди-стракционного регенерата дополнительно оценивали планиметрическим показателем, представляющим собой отношение доли проекционного изображения костной части регенерата к его общей площади, выраженное в процентах. Планиметрию скиаграмм с рентгеновских снимков производили на анализаторе изображения "МОР-УГОЕОРЬА1ЧГ
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Остеорепарация в зоне приращения трансплантата и КПМИ к опилу бедренной кости приводила к увеличению количества костного вещества. Рентгенеденситометриче-ски это проявлялось увеличением ОП дисталь-ного метафиза бедренной кости на 17,0±2,4%, а в прилежащем конце трансплантата на 34,4±3,2 %(р<0,01).
Дозированное низведение трансплантата и КПМИ в дефект после отделения от бедренной кости сопровождалось формированием в диастазе дистракционного регенерата, со-
стоящего из двух костных отделов, разделенных посредине мягкотканным компонентом [8]. Количественные изменения новообразованной кости в I серии опытов выражались постепенным увеличением доли костного вещества в дистракционном регенерате с 37,2% на 14 день дистракции (35-й день эксперимента) до 84,4% к 64-му дню дистракции (85-86-й день эксперимента). Минерализация костного вещества в указанные сроки эксперимента также увеличивалась, о чем свидетельствовало повышение ОП кости с 71,2±1,7% до 85,3±1,9% (р<0,01).
Гснрш Ортопедии №2, 1995
Формированию дистракционного регенерата сопутствовали рентгенденситометриче-ские изменения прилежащих концов костей. Дистальный метафиз бедренной кости терял интенсивность изображения, его ОП уменьшалась к концу периода дистракции на 15,8±5,6% (р<0,05). Костный трансплантат подвергался перестройке. Контуры его становились нечеткими, края опилов закруглялись, отмечалась дезорганизация трабекулярных структур мета-физарной части трансплантата и истончение кортикального слоя в диафизарной части.
Возмещение дефекта дистракционным регенератом и перемещенным трансплантатом завершалось стыковкой последнего с фрагментом большеберцовой кости. Между ними формировалось костное сращеьие. а дистракцион-ный регенерат и трансплантат подвергались дальнейшей перестройке. Рентгеносемиотика перестройки дистракционного регенерата в губчатую кость проявлялась замещением мяг-котканного компонента костной тканью, образованием общего кортикального слоя и костномозговой полости. Костная ткань приобретала однородное ячеистое строение. Процессу окостенения регенерата сопутствовало максимальное увеличение проекционной площади новообразованного костного вещества и повышение минерализации. Содержание минеральных элементов в регенерате приближалось к их концентрации в метафизе бедренной кости, о чем свидетельствовало отсутствие достоверной разницы в ОП к концу периода фиксации. Перестроечные процессы в низведенном трансплантате сопровождались уменьшением поперечного и продольного размеров пересаженной кости, спонгизацией кортикального слоя, формированием костномозговой полости и восстановлением ячеистой структуры кости. Уменьшение размеров пересаженной кости и ее минеральной насыщенности приводило к снижению ОП метафизарной части трансплантата на 42,6±2,7%, а диафизарной на 30,8±2,1% (р<0,001). Во II серии опытов возмещение созданного дефекта перемещенным трансплантатом и дистракционным регенератом сокращалось на 1 месяц за счет большей длины пересаженной кости. Рентгеносемиотика костеобра-зования между бедренной костью и трансплантатом принципиально не отличалась от формирования дистракционного регенерата в I серии
опытов. Различия количественной оценки новообразованного костного вещества касались планиметрической характеристики костеобра-зования и заключались в уменьшении в 2 раза проекционной площади дистракционного регенерата. Минерализация костного вещества не имела достоверной разницы с минеральной насыщенностью регенерата в I серии опытов.
Рентгенденситометрические изменения прилежащих к дистракционному регенерату метафиза бедренной кости и трансплантата развивались в той же последовательности на фоне менее выраженного остеопороза. После возмещения дефекта ОП низведенного трансплантата уменьшалась в метафизарной части на 23,0±2,8%, в диафизарной — на 21,8±2,4% (р<0,01). Оптические свойства трансплантата мало изменялись в период перестройки дистракционного регенерата в губчатую кость. Денситометрический показатель ОП этих отделов равнялся соответственно 74,5±2,1% и 79,6±2,4% (р<0,01).
В III серии опытов при возмещении дефекта с применением КПМИ формирование дистракционного регенерата и трансформация его в губчатую кость не отличались от перестроечных процессов в нем при использовании свободного костного аутотраснплантата во II серии опытов. Перестройка КПМИ развивалась в той же последовательности, что и перестройка аутотрансплантата длиной 6 см. Отличительной особенностью являлось резкое замедление резорбтивных процессов в поверхностном слое и отсутствие резорбции в глубоком слое диафизарной части КПМИ.
В безаппаратном периоде наблюдалось ремоделирование костных структур на протяжении возмещенного дефекта: восстанавливалась общая костномозговая полость, утолщался и уплотнялся кортикальный слой. Минерализация костного вещества увеличивалась неравномерно. Денситометрический показатель ОП в зоне костного регенерата достигал доо-перационных значений ОП дистального метафиза бедра, а на уровне пересаженной кости в I и II сериях опытов до конца эксперимента оставался ниже исходных цифр. Денситометрический показатель ОП кортикальной пластинки диафизарной части КПМИ достоверно не изменялся.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
Изучение рентгеноденсито - планиметрическим методом изменений костного вещества при возмещении дефекта верхней половины большеберцовой кости путем комбинирования свободной костной пластики и билокального компрессионно-дистракционного остеосинтеза показало определенную связь перестроечных процессов в пересаженной кости с образовани-
ем дистракционного регенерата и его трансформацией в губчатую кость. Формированию и минерализации новообразованного костного вещества сопутствовали остеопороз и резорбция трансплантата и прилежащих отделов кости, о чем свидетельствовала динамика ден-ситометрического показателя их ОП. Новообразование костного вещества в регенерате со-
Гснрш Ojmomdm №2, 1995
провождалось усилением резорбтивных явлений в пересаженной кости, что проявлялось в I серии опытов нарастающим снижением ОП трансплантата на 30,8-42,6% (р<0,001). Зависимость рентгеноденситометрических изменений трансплантата от продолжительности костеоб-разования в диастазе подтверждалась динамикой показателя ОП кости во II серии опытов. Резорбция и частичная деминерализация пересаженной кости замедлялись с уменьшением размеров дистракционного регенерата за счет увеличения длины трансплантата. Снижение ОП последнего при этом не превышало 25,5% (р<0,01). Неодинаковая выраженность остеопо-роза в костных трансплантатах разной длины при их перемещении в дефекте не сказывалась на исходе их анатомо-гистологической перестройки, заканчивавшейся полным замещением старой костной основы новой костью в течении 1 года после операции [9]. КПМИ наряду со способностью прирастать к костным фрагментам менее, чем трансплантаты, подвергался
воздействию перестроечных процессов и лучше сохранял прочностные свойства. Перестройка же метафиза бедренной кости, прилежащего к дистракционному регенерату, во всех сериях сопровождалась снижением денситометриче-ского показателя ОП только на 17,0% (р<0,05).
Таким образом, возмещение дефектов длинных костей методом комбинирования костной пластики с дистракционным остеосин-тезом сопровождается усилением в них остео-пороза, сопутствующего формированию и минерализации нового костного вещества. Выраженность остеопороза в трансплантате определяется продолжительностью костеобразования при дистракционном остеосинтезе и нарастает с увеличением количества новообразованной кости. Применение крупного костного трансплантата и КПМИ уменьшает проявления остеопороза и позволяет в большей мере сохранить прочностные свойства пересаженной кости в процессе перестройки.
ЛИТЕРАТУРА.
1. A.C. 950328 СССР МКИ3 А 61 В 17/00. Способ замещения дефекта кости / Г.А.Илизаров, А.П.Барабаш, А.М.Хелимский (СССР). — № 2512756/28-13; Заявлено 01.08.77; Опубл. 15.08.82, Бюл № 30. — С.22.
2. Ларионов A.A. Некоторые биологические взаимосвязи между костным трансплантатом и дистракционным регенератом в дефекте длинной кости // Ортопедо-травматологическая служба на Дальнем Востоке и пути ее совершенствования : Тез. докл. зональной науч. - практ. конф. — Благовещенск, 1988. — С. 110-112.
3. A.c. 1641313 СССР МКИ5 А61 В 17/58. Костный имплантат / А.А.Ларионов (СССР). — № 4477112/14; Заявлено 29.08.88; Опубл. 15.04.91. Бюл. № 14. — С.17.
4. Володина Г.И., Кугельмас М.К. Прижизненное измерение концентрации минеральных солей в костях скелета методом относительной симметричной фотометрии рентгенограмм // Вестн. рентгенол. — 1972. — № 3. — С. 48-52
5. Гиммельфарб А.Л., Муругов B.C. Рентгено-фотометрическая оценка плотности костных структур тазобедренного сустава при коксартрозе // Ортопед, травматол. — 1978. —№ 12. — С.73-75.
6. Рентгенденситометрия костей конечностей : Метод, рекомендации / Сост.: Л.С. Розенштраух, Б.М. Рассохин. — М., 1976.
— 22 с.
7. Ойвин И.А. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований // Пат. физиология. — 1960. — №4. — С.76-85.
8. Илизаров Г.А., Барабаш А.П. Экспериментальное обоснование новых способов замещения обширных дефектов длинных трубчатых костей // Лечение переломов и их последствий методом чрескост. остеосинтеза: Материалы Всерос. науч.
- практ. конф. — Курган, 1979. — С.247-252.
9. Ларионов A.A. Сравнительная оценка реваскуляризации массивного свободного аутотрансплантата при дистракции и компрессии длинной трубчатой кости // Архив анат. — 1990. — №11. — С.5-11.
Рукопись поступила 10.10.95.
