CC BY
20
МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ И ТЕХНОЛОГИИ
УДК [616.71 -003.93+616.1 ] :616.718.5/.6-001.5-089.84:616-092.6
РЕПАРАТИВНАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ И КРОВООБРАЩЕНИЕ ПРИ ДИСТРАКЦИОННОМ ОСТЕОСИНТЕЗЕ В УСЛОВИЯХ ЗАМЕЩЕНИЯ ДЕФЕКТОВ КОСТЕЙ ГОЛЕНИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
В.К. Камерин, А.А. Свешников, Н.И. Гордиевских, Л.А. Смотрова
Метод чрескостного остеосинтеза по Илизарову, в основе которого лежит стабильная фиксация костных отломков и общебиологическая концепция стимулирующего влияния фактора напряжения растяжения на регенерацию тканей, широко используют в травматологии и ортопедии при удлинениях и замещениях дефектов во всех странах мира [8,9,10].
Костная ткань, имеющая высокие метаболические свойства, требует достаточного интенсивного уровня артериального кровоснабжения, особенно в период репаративного ос-теогенеза [7]. При повреждении сегмента нарушается процесс регенерации за счет местных циркуляторных расстройств, наступивших при травме. При этом в первую очередь страдает кровоток в микроциркуляторном русле костной ткани - главном звене кровеносной системы, обеспечивающем необходимый уровень метаболических процессов и регенерации при переломах, удлинениях и замещениях дефектов костей конечностей [3,5].
Несмотря на достигнутые успехи в изучении остеогенеза при дистракционном остео-синтезе [6,8], ряд вопросов остается малоизученным. К ним относится состояние обменных процессов в костной ткани и кровообращения на этапах замещения дефектов. Всесторонние комплексные исследования позволяют оценить
исходные возможности тканей, правильно выбрать методику лечения, темп и ритм дистрак-ции, управлять формированием регенерата, точно определить время завершения костеоб-разования [1,4]. Существенное значение в изучении происходящих изменений при этом принадлежит физиологическим мегодам исследования кровообращения и радионуклид-ным методикам, которые отличаются высокой точностью и универсальностью. Благодаря этим методам осуществляется динамический контроль репаративного процесса, изучается состояние минерализации регенерата, кровообращения в конечности [1,5,6], устанавливаются структурные изменения на микроскопическом уровне, когда они не определяются рентгенологически [4,6]. Радионуклидные исследования точно отражают сущность обменных процессов, происходящих в костной ткани и состояние кровообращения в конечности, что является главной патофизиологической основой их использования.
Задача настоящего исследования - изучить в динамике состояние кровоснабжения и регенерацию болыиеберцовой кости оперированной конечности на всех этапах эксперимента при замещении дефектов костей голени по Илизарову.
Материал и методы
Эксперимент проведен на 110 взрослых беспородных собаках при соблюдении правил обращения с животными в соответствии с требованиями Европейской конвенции [2]. В условиях операционной под внутривенным тио-пенталовым наркозом животным накладывали аппарат Илизарова, резецировали участок диафиза костей голени (25-30%). Концы отломков сближали до контакта и создавали компрессию на их стыке. Через 7 суток компрессии начинали дистракцию по 0,75-1,0 мм в сутки до восстановления первоначальной длины голени (у части животных), затем осуществляли фиксацию в течение 45-120 дней, после чего аппарат снимали и животных наблюдали в течение года.
На всех периодах эксперимента: до операции (до/о), после операции (п/о), период компрессии (К), дистракции (Д) и фиксации (Ф), после снятия аппарата (БА) проводили рентгенографические, радионуклидные и физиологические исследования.
О состоянии обменных процессов в костных отломках и регенерате судили по включению "Тс-пирофосфата костной тканью, вводимого внутривенно за 3 часа до исследования из расчета 0,74-1,11 ГБк/кг. Для изучения кровообращения использовали датТс-ДТПА. Данное соединение вводили внутривенно за 20 минут до исследования из расчета 0,37-0,56 ГБк/кг. Сканирование и радиометрию выполняли на планисканере КЕ32 фирмы «Дельтроникс Нук-леар» (Италия).
Для изучения параметров кровотока в кости с помощью электродрели в полость диафиза вводили две иглы марки И-65 на расстоянии 5 см друг от друга. Для одновременной регистрации внутрикостного давления (ВКД) и реовазограммы (РВГ) полость каждой иглы заполняли физиологическим раствором, присоединяли ригидным катетером к датчику
давления и проводной связью к реографу РГ 4-01. Регистрировали давление в проксимальном (ВВД„р.) и дистальном (ВКДдист.) фрагментах кости. Объёмные и дифференциальные рео-граммы записывали с помощью прибора «Мингограф-82» при силе зондирующего тока 1 мА, частоте 46 кГц и с калибровочным сигналом 0,05 Ом. Состояние сердечной деятельности контролировали с помощью электрокардиографии (ЭКГ). Проводили качественный и количественный анализ реовазограмм, используя общепринятые амплитудные и временные показатели, характеризующие интенсивность кровообращения в исследуемых сегментах конечности.
Контролем служили результаты исследований, полученные перед оперативным вмешательством, которые принимались за 100%. Полученные цифровые данные обработаны статистически.
Результаты исследований
и обсуждение
До операции в диафизе бедренной и болынеберцовых костей распределение меченого пирофосфата было однородное (100+7%). В эпиметафизарных отделах, где более активно протекают обменные процессы, РФП накапливалось на 30-35% больше (рис. 1).
_I Регенерат —»—Концы костных отломков
Рис. 1. Динамика накопления 99тТс-пирофосфатау концов костных отломков и в регенерате
85
Послс операции (в периоде компрессии) наблюдалось увеличение накопления пирофос-фатного комплекса во всех отделах больше-берцовой кости: в верхней и нижней третях голени оно составляло 230+4,7% (£<0,05), а в зоне контакта фрагментов у дистального и проксимального - 300±6,2% (р<0,05). На третьи сутки его величина составляла 380+14,4%
(£<0,001). Одновременно отмечалось увеличение активности в верхней и нижней третях голени (300+12,5%,/КО,01) и в метафизарных отделах голени. После остеотомии циркуляция "тТс-ДТПА увеличивалось во всей конечности и составляла в области остеотомии 275±5,8% (р<0,05), в верхней и нижней третях голени -250±3,4% /КО,0 5 (рис. 2).
Рис. 2. Рентгенограммы костей голени при замещении диафизарного дефекта: а - после резекции участка диафиза; б- после сближения фрагментов и создания компрессии на их стыке; в —21 день дистракции; г — 30 дней дистракции; д — 45 дней фиксации; е— 75 дней фиксации; ж — 90 дней после снятия аппарата; з — 300 дней после снятия аппарата
Показатели гемодинамики свидетельствовали о повышении тонуса мелких внутрикост-ных артерий и артериол. Периферическое сопротивление сосудов (ИПС) было повышенным и составляло 175% (р<0,05), период максимального наполнения сосудов (а) был увеличен до 120% (рис. 3). Давление в прокси-
мальном фрагменте кости было снижено на 57% (рис. 4), в дистальном - на 34,5% (£<0,01). Аамплитуда пульсовой волны (А) в болыиебер-цовой кости составляла 44% (£<0,01), базисное сопротивление (И) - 57% (рис. 5), что указывает на увеличение электропроводности исследуемой зоны.
Рис. 3. Центральные тенденции изменений времени притока (а) и индекса периферического сопротивления сосудов (ИПС) участка большеберцовой кости оперированной конечности, %
% 160 140 120 100 80 60
Д/о п/о К 7 Д 45 Ф 90 БА 90 Сроки исследований (сутки)
60 40 20 О
Сроки исследования (сутки)
Рис. 4. Центральные тенденции изменений внутрикостного давления в проксимальном (ВКДпр.) и дистальном (ВКД^иСт.) фрагментах оперированной кости, %
-А- - А
п/о К 7 Д 45 Ф 90 Сроки исследований (сутки)
БА 90
Рис. 5. Центральные тенденции изменений базисного сопротивления (Я) и амплитуды пульсовой волны (А) участка болыиеберцовой кости оперированной конечности, %
К 7-му дню дистракции активность меченого соединения у концов отломков возрастала до 510+23,8% (р<0,001), что свидетельствовало об активном процессе регенерации (см. рис. 1). На рентгенограммах наблюдались начальные признаки репаративной регенерации, выражавшиеся в появлении эндостальной и периостальной реакции, у концов отломков и в зоне образовавшегося диастаза (см. рис. 2). Эндостальный регенерат соответствовал ширине концов отломков и был мелкоглыбчатым, а иногда имел продольно ориентированную структуру. Характерно появление нечеткости контуров концов фрагментов. Отмечено увеличение циркуляции РФП в мягких тканях всей конечности (рис. 6). В зоне диастаза его величина была равна 450±15,2% (р<0,001), а в прилежащих участках фрагментов увеличивалась в 2,6 раза по сравнению со здоровой конечностью. Внутрикостное давление оставалось
сниженным и составляло 45% (р<0,01) в проксимальном и 64% (р<0,05) в дистальном фрагментах кости (см. рис.4). Наблюдалось снижение интенсивности кровенаполнения сосудов оперированной конечности. Выявлялось достоверное уменьшение базисного сопротивления в болыиеберцовой кости (до 48%) и амплитуды пульсовой волны (до 35%). Кроме того, продолжали достоверно увеличиваться до 160% индекс периферического сопротивления сосудов и до 126% время систолического наполнения сосудов кровью (см. рис. 3). Рео-граммы характеризовались регулярностью пульсовых волн, закругленностью вершины, пологим подъемом, изменением формы дополнительных волн. Такие количественные и качественные изменения указывают на повышение периферического тонуса сосудов, уменьшение притока и, соответственно, оттока крови в приведенных выше условиях.
87
Г
МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ И ТЕХНОЛОГИИ
600
г? 5оо --—
с
в 400 ---
CL
ф
X 300 ------
01
с 200 -
0
1 100 !±г
о ,гЕЕ
Д/о П/о П/оЗ Д 7 Д14 Д21 Д 45 »7 Ф 45 Ф 75 ПСА
90
Рис. 6. Динамика циркуляции 99тТс-ДТПА
в мягких тканях оперированной конечности
На 14-е сутки дистракции "Тс-пирофосфата продолжал интенсивно накапливаться в регенерате и в области концов костных отломков (400±18,7%, /КО,001), причем в большей мере в дистальном фрагменте. На рентгенограммах четко определялся диастаз в 10-15 мм. У концов проксимального и дистального отломков прослеживались тени регенерата, разделенные между собой зоной просветления шириной 2-5 мм. Структура регенерата становилась игольчатой. Терялась четкость контуров отломков, выявлялся их ос-теопороз, особенно в проксимальном фрагменте. Величина циркуляции меченой ДТПА достигала 480±18,4% (р<0,001), а затем происходило постепенное ослабление кровообращения как в области диастаза, так и во всей конечности. Наметилась тенденция к восстановлению гемодинамических показателей в кости: ИПС составлял 119% от контроля, время максимального наполнения сосудов -112%. Амплитуда пульсовой волны увеличивалась, базисное сопротивление оставалось на уровне предыдущего срока исследования. То есть тонус сосудов постепенно восстанавливался, сокращалась фаза систолического притока крови, интенсивность кровотока возрастала. РВГ- показатели отражали смену вазо-констрикции на вазодилатацию и усиление артериального притока и адекватного венозного оттока. ВКД в обоих фрагментах кости оставалось сниженным.
На 21-й день дистракции накопление РФП в регенерате составляло 485±12,3% (£<0,001), в прилежащих участках кости - 395±9,7% (р<0,05). Следует отметить, что в проксимальном костном фрагменте пирофосфатного комплекса накапливалось меньше, чем в дистальном. Интенсивность кровотока в области регенерата составляла 394±1б,3% (р<0,001), в прилежащих участках кости - 275±7,4% (р<0,05), и становилась приблизительно одинаковой как в проксимальном, так и в дистальном фрагментах. Рентгенологически на 21-й день дистракции выявлено заметное увеличение объема и интенсивности тени костного регенерата (см. рис. 2). Продолжал нарастать остеопороз фрагментов. Характерна перестройка структуры регенерата у концов фрагментов, чаще и раньше у проксимального конца: игольчатая структура с высокой интенсивностью тени уступала место негомогенной петлистой структуре с малой плотностью. Прилежащие к зоне просветления характеризовались участками активного остеогенеза; обызвествленные части регенерата сохраняли прежнюю структуру и интенсивность теней.
Указанные изменения отмечались до конца дистракции. Объем регенерата еще более увеличивался, отмечалось дальнейшее уплотнение и обызвествление его. Отмечена тенденция к постепенному спаду интенсивности кровообращения в конечности. На 28-й день величина РФП составляла 300±7,2% (р<0,05), а к концу ее (45-й день) - 245±5,9% (р<0,05). Величина пирофосфата в регенерате к этому сроку оставалась высокой (270 ± 5,2%,р <0,05), а у концов костных отломков заметно ослабевала. Мелкие внутрикостные сосуды по-прежнему были спазмированы. Амплитуда пульсовой волны была ниже исходной на 41% (р<0,05), базисное сопротивление приближалось к исходному и составляло 87%. ВКД увеличивалось в обоих фрагментах кости, но было ниже доопер«ционного на 42% в прокси-
мальном и на 29% в дистальном. Восстанавливались период систолического кровенаполнения и индекс периферического сопротивления внутрикостных сосудов.
В период последующей фиксации накопление РФП продолжало непрерывно уменьшаться: на 7-й день фиксации величина препарата составляла 250±3,8 % (р< 0,05). Рентгенологически плотность регенерата возрастала. Интенсивность кровотока постепенно ослабевала и приближалась к норме. Величина РФП в области регенерата составляла 210+3,7 % (р<0,05).
На 14-21-й дни фиксации структура регенерата становилась гомогенной или тяжистой, с явлениями спонгизации. Непосредственно у зоны просветления сохранялась игольчатая структура. Одновременно отмечалась пазушная резорбция кортикального слоя фрагментов. Регенерат и фрагменты кости имели губчатую структуру.
Для всего периода фиксации характерно накопление РФП преимущественно в регенерате и незначительная активность его у концов костных отломков. На 30-45-й день фиксации начинала формироваться кортикальная пластинка, общая для дистального и проксимального концов регенерата. Одновременно понижалась плотность центральных участков, имевшая продольную ориентацию структуры. К 45-му дню величина РПФ в регенерате заметно снизилась (175±2,5 %,р<0,05), а в прилежащих участках кости она составляла 160+1,8 % ¿<0,05).
На 45-75-й день фиксации отмечалось формирование костно-мозгового канала. Участки полосы просветления (зоны роста) между регенератами постепенно исчезали, и оба регенерата сливались в один, полностью заполнявший зону образовавшегося диастаза (см. рис. 2). При этом появлялись поперечные линейные тени уплотнения костной ткани, окаймлявшие сохранившиеся зоны просветления. Они напоминали зоны обызвествления
эпифизарных ростковых зон. После исчезновения последних сохранялась поперечная плотная ткань на месте бывшей зоны роста. В этот период отмечена тенденция к постепенному спаду активности в регенерате и прилежащих участках костной ткани. Перед снятием аппарата она составляла 135±2,1 % (р<0,05) по отношению к здоровой конечности.
В течение первого месяца после снятия аппарата величина РПФ в регенерате не претерпевала заметных изменений.
К 60-90-120-му дню после снятия аппарата структура костного регенерата становилась однородной и по плотности приближалась к таковой в прилежащих костных фрагментах. Начиная со второго месяца и в последующий период наблюдения (до 700 дней) в регенерате накапливалось близкое к норме количество пирофосфата (120+1,3 %, /КО,05). Полная перестройка регенерата происходила к 273-366-м дням эксперимента.
Показатели гемодинамики имели тенденцию к восстановлению. На 17% была снижена амплитуда пульсовой волны в кости. Нормализовались сосудистый тонус, величина базисного сопротивления. ВКД в проксимальном фрагменте кости составляло 65%, в дистальном - 75%. Реографические волны имели крутой подъем и выраженную инцизуру, дикротический зубец смещался к изолинии, вершина основной волны заострялась. Такие изменения отражали компенсацию кровообращения в конечности и были связаны с повышением функции сосудистого русла костного регенерата, как и при удлинении конечностей в условиях стабильной фиксации и функциональной нагрузки [7].
Проведенные исследования показали, что компенсация первичных микроциркулятор-ных расстройств после операционной травмы завершается в основном к 14-21-му дню дист-ракции, а сосудистая система регенерата восстанавливается за счет раскрытия массы присутствующих капилляров и новообразованных
89
МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ И ТЕХНОЛОГИИ
сосудов. Интенсивность обменных процессов в костной ткани, минерализация дистракцион-ного регенерата и кровообращение возрастают в несколько раз во время дистракции. они остаются на достаточно высоких величинах в начале последующей фиксации аппаратом с постепенным возвращением к исходным величинам после снятия аппарата (к 8-9-му месяцам после операции).
Таким образом, проведенное комплексное исследование показало эффективность использования компрессионно-дистракционного остеосинтеза по Илизарову при замещении резецированного участка диафиза длинной трубчатой кости больших размеров. Комплексные рентгенологические, радиоизотопные и физиологические исследования позволяют проследить за динамикой компенсации первичных микроциркуляторных расстройств, возникших во время операции, последующим формированием и перестройкой дистракци-онного регенерата, оценить степень обменных процессов в нем и время органотипической зрелости новообразованного участка кости. Установлена зависимость формирования и созревания дистракционного регенерата от состояния микроциркуляторного русла в кости и периферического кровообращения. Комплексные исследования позволили установить оптимизирующие остеорепарацию режимы, возможность контроля за ними и выявить прогностические критерии исходов лечения.
Библиографический список
1. Долганова, ТИ. Кровообращение и биомеханические свойства конечностей у больных с дефектами костей голени при лечении по методу Илизарова: автореф. дис... канд. мед. наук / ТИ. Долганова. - Новосибирск, 1993. - 17 с.
2. Европейская конвенция по защите позвоночных животных, используемых для экс-
периментальных и других научных целей // Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. - 2003. - № 4 - С. 34 - 36.
3. Илизаров, ГА. Некоторые проводимые нами фундаментальные исследования и их общебиологическое значение: актовая речь на Всесоюз. конф. с участием иностранных специалистов, посвящ. 70-летию Г.А Илизарова. - Курган, 1991 - 27с.
4. Козлов, ВИ. Система микроциркуляции крови: клинико-морфологические аспекты изучения / ВИ. Козлов // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. -2006.-№1 (17).-С. 34-101.
5. Лавршцева, ГИ. Морфологические и клинические аспекты репаративной регенерации опорных органов и тканей / ГИ. Лавршцева, ГА Оноприенко. - М.: Медицина, 1996. - 204 с.
6. Свешников, АА Материалы и разработка комплекса способов корректировки функциональных изменений в органах при чре-скостном остеосинтезе / АА Свешников // Гений ортопедии. - 1999. - № 1. - С. 74-82.
7. Физиология человека: пер. с англ. В 3 т. / под ред. Р. Шмидта, Г. Тевса. - М.: Мир, 2005.-Т. 2-314с.
8. Шевцов, ВИ. Дефекты костей нижней конечности / ВИ. Шевцов, В Д. Макушин, ЛМ.Куфтырев // Чрескостный остеосинтез по методикам Российского научного центра «ВТО» имени академика Г.А. Илизарова. - Курган: Зауралье, 1996. - 504с
9. Paley, D. Ilizarov bone transport treatment for tibial defects / D. Paley, B.C. Maar // J. Orthop. Trauma. - 2000. - Vol. 14. - № 2. - P. 76-85.
10. Hughes, SPF. The vascular system in bone. Its importance and relevance to clinicai practice / SPF. Hughes, ID. Me Cartty. G. Hooper // Ciin. Orthopaed. - 1986. - Vol. 210. - № (Sept.). -P. 31-36.
V.K. Kanierin, AA. Sveshnikov, N.J. Gordievskikh, LA. Smotrova
reparative regeneration and circulation in distraction osteosynthesis under conditions of crus bone defect substitution in experiment
Analysis of direct and remote results of studying circulation and bone formation indices in outbred dogs while substituting postresection diaphyseal defects with Ilizarov's transosseous osteosynthesis was fulfilled. It was found that compensation of primary microcirculatory disorders after operative trauma is completed mainly by the 14'" - 21st day of distraction, but vascular
system of regenerate is restored at the expense of opening numerous available capillaries and newly formed vessels. Intensity of metabolic processes in bone tissue, mineralization of distraction regenerate and circulation grow several times more during distraction. They remain at relatively high values at the beginning of next fixation of apparatus and return to initial values after removal of apparatus (by the 8-9th month after the surgery).
Keywords: defect, compression, distraction, fixation, blood supply, diastasis, regenerate.
Ф1УРНЦ «ВТО» им. акад. ГА Илшарова Росмедтехнологий», г. Курган
Материал поступил в редакцию 08.07.07
© Камерин В.К, Свешников А.А., Гордиевских Н.И., Смотрова JIA, 2007
УДК б 18.2+618.3]:612.017
ОСОБЕННОСТИ КООПЕРАТИВНЫХ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ В СИСТЕМЕ ИММУНОГЕНЕЗА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ГЕСТАЦИИ
ЕАЛевкова, МА.Фролова, Г.В. Чижова, ОА.Гребетк
Здоровье нации - приоритетная проблема здравоохранения любого государства. В последние годы из-за резкого сокращения рождаемости, достаточно высоких показателей перинатальной, младенческой и материнской смертности в отдельных регионах России указанная проблема не только привлекает к себе пристальное внимание со стороны руководящих структур, но и требует принятия активных решений [1, 5]. Дальневосточный регион имеет сложную социогеографическую характеристику, низкую плотность населения, высокую миграционную активность, негативные изменения экологии [3]. В этой связи изучение тонких механизмов вынашивания беременности является особо актуальным. Доминирующая роль в
процессах гестации отводится иммунной системе. Именно от ее состояния зависит успех в достижении конечной цели - рождение здорового доношенного ребенка [2,6,4].
Цель исследования - изучение изменений параметров клеточного звена иммунитета и цитокинового профиля у женщин с различными типами течения гестационных процессов в 3-м триместре беременности.
Материалы и методы
Для реализации поставленной цели была обследована 171 беременная женщина. Физиологическое течение беременности было зарегистрировано у 60 женщин, 111 имели ослож-
91
