Еманов А. А., Горбач Е. Н., Антонов Н. И., Мартель И. И.

ФГБУ «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. академика Г. А. Илизарова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Введение

Известно, что местные факторы (смещение отломков, нарушение внутрикостного кровообращения и повреждения окружающих тканей) являются частой причиной за-медленного течения консолидации переломов, и конечностей в частности. Нарушение трофики в зоне повреждения конечности, особенно при высокоэнергетических трав-мах, является одной из главных причин увеличения сроков сращения перелома [1, 2, 5]. В настоящее время имеются экспериментальные исследования, посвященные изучению репаративной регенерации костной ткани при переломах бедренной кости [3, 8]. Однако   данных  по   сращению   переломов бедра в условиях чрескостного остеосинтеза в зависимости от энергетики травмирующего воздействия и сроков оказания специализированной травматологической помощи не изучалось.

Цель работы - выявить особенности репаративной регенерации костной ткани при ле-чении переломов бедренной кости методом чрескостного остеосинтеза в зависимости от степени повреждения остеогенных тканей и сроках остеосинтеза.

Материал и методы исследования

На 8 взрослых беспородных собаках в возрасте от 1 до 3 лет, массой тела 15-21 кг, с длиной бедра в среднем 18±0,8 см было проведено комплексное исследование, включающее клинические, рентгенологические, гистологические методы.

 Животные были разделены на две группы. В первой - моделировали низкоэнергетическую травму при помощи долота, с использованием разработанной нами приставкой-противоупором (рацпредложение № 14/2012), которая позволяет стандартизировать модель перелома диафиза трубчатой кости собаки (рис. 1а). Во второй группе моделировали высокоэнергетическую травму (рис. 26) с по-мощью устройства для нарушения целостности кости [6]. Данное устройство позволяет моделировать оскольчатый перелом с силой удара 27,1 кгЧм/с.

В первой группе остеосинтез бедренной кости аппаратом наружной спице-стержневой фиксации [4] осуществляли в первые часы после травмы, во второй - на третьи сутки. Во второй группе после моделирования перелома фиксацию сегмента не производили. Во время оперативного вмешательства во второй группе для устранения смещения отломков использовали скелетное вытяжение [7]. Затем производили остеосинтез аппаратом наружной спице-стержневой фиксации сегмента, как и в первой группе.

 Рентгенологические исследования выполняли в двух стандартных проекциях (прямой и боковой): до операции, после моделирования перелома, после операции, через 7, 14, 21, 30, 45, 60, 90,100 суток фиксации в аппарате. Выведение животных из эксперимента осуществляли внутривенным введением летальных доз барбитуратов на 45 и 100 суток фиксации в аппарате. Исследования осуществляли в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных», утвержденных приказом МЗ СССР № 755 от 12 августа 1977 г. и требованиями Европейской конвенции по защите экспериментальных животных (Страсбург, 1986).

Рис. 1. Рентгенограммы бедренной кости собак после моделирования перелома: а - первая группа, б - вторая группа.

Рис. 2. Фрагменты рентгенограмм бедренной кости собаки через 45 суток фиксации в аппарате (прямая и боковая проекции): а - первая группа; б - вторая группа.

Рис. 3. Гистоструктурные особенности регенерата бедренной кости у животных первой группы эксперимента через 45 суток фиксации конечности в аппарате: а - гистотопограмма регенерата; б - участки кортикальной пластинки, формирующейся в диастазе между отломками; в - участки ретикулярной ткани и гемопоэтического костного мозга в межтрабекулярных промежутках губчатой кости в эндостальнои области зоны сращения перелома; г - периостальная спайка, образованная мелкоячеистой губчатой костью ретикулофиброзного строения; д - густая капиллярная сеть и гемопоэтический костный мозг, содержащий колонии жировых клеток в костномозговой полости проксимального костного отломка; е - поперечный срез артерии, расположенной в эндостальнои области регенерата. Препараты окрашены: а, б, д - по Массону; в, г, е - гематоксилином и эозином. Увеличение: а - 1,5х; б, в, г, д, е - 100*.

Для гистологического исследования вы-пиливали фрагмент бедренной кости, включающий зону перелома и прилежащие концы отломков протяженностью не менее 1,5 см. Материал фиксировали в 10 % растворе нейтрального формалина, декальциниро-вали в смеси соляной и муравьиной кислот, дегидратировали и заливали в целлоидин. Гистологические срезы получали при помощи санного микротома фирмы "Riechard" и окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван-Гизону, по Массону. Исследования на светооптическом уров-не осуществляли при помощи микроскопа «Никмед-5» («ЛОМО», Санкт-Петербург, Россия). Для получения микрофото гисто-логических препаратов использовали аппа-ратно-программный комплекс «ДиаМорф» (Москва, Россия), смонтированный на базе большого исследовательского фотомикроскопа ("OPTON", Германия).

Результаты исследования

В первой группе экспериментов в течение 3 дней операции отмечали отек в области бедра на 0,5 см. У собак второй серии в течение 4-5 дней после моделирования перелома было отмечено снижение аппетита, повышение температуры на 0,5 °С. В течение 7 суток после травмы на оперированной конечности определялся отек тестоватой консистенции, превышающий объем мягких тканей вокруг бедра на 3-4 см. В первой группе у животных опорная функция оперированной конечности определялась на 7-10 сутки, во второй -к 28-30 суткам.

В первой группе к 45 суткам фиксации рентгенологически линию перелома перекрывали плотные гомогенные тени, сглаживая ее контуры, в связи с чем она слабо визуализировалась (рис. 2). На уровне перелома определялась незначительная периостальная реакция, тени которой по плотности приближались или соответствовали плотности кортикальных пластинок отломков (материнской кости). Напластования на отломках отсутствовали. У всех животных наблюдалось формирование непрерывной кортикальной пластинки, что являлось критерием для снятия (демонтажа) аппарата.

Во второй группе к этому сроку линия перелома четко просматривалась. Периостальные напластования на отломках располагались на всем их протяжении и достигали в ширину до 15 мм. Отмечалась эндостальная реакция отломков протяженностью до 35 мм. Эндостальные тени слабо выражены.

Гистологически в первой группе к этому сроку  в  интермедиарной  зоне  межотломковой области бедренной кости отмечено формирование непрерывной кортикальной пластинки (рис. За), объединяющей концы отломков, состоящей из компактизирующей-ся губчатой кости (рис. 36). В эндостальнои области межотломкового пространства к этому периоду отмечено формирование крупно-ячеистой сети костных трабекул с участка-ми ретикулярной ткани и гемопоэтического костного мозга в межтрабекулярных проме-жутках (рис. Зв). В нем обнаруживались единичные жировые клетки, а также большое количество микрососудов типа синусоидных капилляров с расширенными просветами, в которых наблюдали клетки крови.

С латеральной поверхности отломки дополнительно объединялись за счет неширокой перио стальной спайки, образованной мелкоячеистой губчатой костью ретикуло-фиброзного строения (рис. Зг). Выше и ниже места перелома в костномозговой полости определялась густая капиллярная сеть и гемопоэтический костный мозг, содержащий колонии жировых клеток (рис. Зд). В эндо-стальнои области наблюдали достаточно крупные, продольно ориентированные со-суды артериального типа с утолщенным мышечным и адвентициальным слоями. В сосудистых каналах визуализировались клетки крови (рис. Зе). Надкостница к этому периоду была лишь незначительно утолщена. В ней определялись микрососуды капиллярного, венозного и артериального типов.

Во второй группе к 100 суткам фиксации линия перелома была завуалирована и просматривалась только с латеральной поверхности. Гомогенные эндостальные тени имели повышенную оптическую плотность. Пери-остальные наслоения компактизировались. После получения отрицательной клинической пробы аппарат демонтировали (рис. 4).

Гистологически к этому сроку костного сращения отломков не наблюдали (рис. 5а). В интермедиарной, эндостальнои и периостальной зонах межотломкового пространства в этот период определяли преимущественно волокнистую хрящевую (рис. 5в) и плотную неориентированную соединительную ткань (рис. 56). В некоторые участки хряща в эндостальной области регенерата прорастали микрососуды капиллярного типа. В каналах сосудов артериального типа, наблюдаемых в эндостальной области регенерата, обнаружены пристеночные жировые включения, что свидетельствует о возможном развитии жировой эмболии (рис. 5г). Выше и ниже зоны перелома эндостально обнаруживалась средне-ячеистая губчатая кость с фиброзированным костным мозгом (рис. 5д), лишь в некоторых участках обнаруживалась ретикулярная ткань с жировыми и кроветворными клетками.

Рис. 4. Фрагмент рентгенограмм бедра собаки второй группы через 100 суток фиксации в аппарате.

В проксимальной части регенерата и прилежащих отломках с латеральной поверхности в некоторых случаях наблюдали развитие периостита. Периостальные разрастания до 3 см в длину и до 1,8 см в ширину были представлены резорбирующейся трабекулярной сетью с жировым костным мозгом в межтрабекулярных промежутках (рис. 5е). Надкостница в зоне повреждения была значительно утолщена. В некоторых сосудах периоста отмечены надрывы внуренних слоев их стенок. Просветы некоторых микрососудов были облитерированы.

Рис. 5. Гистоструктурные особенности регенерата бедренной кости у животных второй группы эксперимента через 100 суток фиксации конечности в аппарате: а) гистотопограмма регенерата; б) участок плотной неори-ентированной соединительной ткани в межотломковои области; в) участок волокнистой хрящевой ткани в межотломковои области; г) пристеночно расположенные жировые включения в каналах сосудов артериального типа; д) фиброзно измененный костный мозг; е) резорбирующаяся периостально образованная губчатая кость в проксимальном отломке бедренной кости. Окраска: а - по Массону; б, в, г, д, е — гематоксилином и эозином. Увеличение: а - 1,5х, б-е - 100*.

Обсуждение результатов

На основании клинических исследований выявлено, что при высокоэнергетической травме с повреждением костных и мягкотканых структур реакция поврежденной конечности на травму более тяжелая, функция ее восстанавливается более продолжительное время, чем при низкоэнергетических переломах.

Рентгенологические исследования свидетельствуют о том, что при данном виде травмы в регенерате более выражен периостальный остеогенез и сроки сращения значительно увеличиваются.

Морфологические исследования показали, что в первой группе через 45 суток фиксации конечности в аппарате между костными отломками формировалось костное сращение. Строение контактного регенерата было приближено к типическому с сохранением признаков органотипической перестройки. Во второй группе даже к 100 суткам фиксации костного сращения отломков не наблюдали. Регенарат имел мозаичное строение и был представлен участками среднеячеистой губчатой кости с фиброзированным костным мозгом, волокнистой хрящевой и соединительной тканью.

Заключение

Таким образом, проведенное исследование показало, что заживление переломов бедренной кости напрямую связано с воздействием травмирующего фактора на конечность, а также длительностью временного периода от момента травмы до осуществления репозиции и фиксации костных отломков. Выявлено, что при высокоэнергетической травме, срок заживления перелома в условиях чрескостного остеосинтеза значительно увеличивается, остеогенез замедлен, протекает по эндохондральному типу и в процессе фиксации нуждается в дополнительном стимулирующем воздействии.

Список литературы

1. Еманов, А. А Репаративная регенерация костной ткани при лечении переломов костей предплечья у собак методом чрескостного остеосинтеза в условиях ургентной и отсроченной репозиций отломков / А. А. Еманов, Е. Н. Горбач, В. И. Шевцов // Ветеринарная патология. - 2009. - № 3. - С. 84-88.

2. Лаврищева,  Г.  И.  Морфологические и  клинические  аспекты регенерации  опорных тканей / Г. И. Лаврищева, Г. А. Оноприенко. — М. : Медицина, 1996.-234 с.

3. Стогов, М. В. Оценка репаративного остеогенеза при заживлении переломов бедра у собак / М. В. Стогов, Е. В. Дюрягин, Н. В. Тушина // Ветеринария. - 2007. - № 2. - С. 60-61.

4. Шрейнер, А. А. Остеосинтез спицестержневыми конструкциями бедра и плеча у домашних животных / А. А. Шрейнер, Н. В. Петровская, С. А. Ерофеев // Гений ортопедии. - 1996. - № 2-3. - С. 122.

5. Шугаров, Н. А. Клиническая и экспериментальная   оценка  некоторых   методов   остеосинтеза трубчатых костей / Н. А. Шуганов, Н. А. Арапов // Ортопедия, травматология и протезирование. —1980. — №5.-С. 9-13.

6. Пат. 115540 Российская Федерация. Устройства для нарушения целостности кости / Еманов А. А., Самусенко Д. В., Сысенко Ю. М., Дюрягин Е. В. ; заявитель и патентообладатель ФГУН «РНЦ «ВТО» им. акад. Г. А. Илизарова. - № 2011141157/14 ; заявл. 10.10.2011 ; опубл. 27.04.2012, Бюл. № 12.

7. Пат. 2278632 Российская Федерация. Способ скелетного вытяжения переломов конечностей у домашних животных и устройство для его осуществления / Ерофеев С. А., Степанов М. А., Дюрягин Е. В. ; заявитель и патентообладатель ФГУН «РНЦ «ВТО» им. акад. Г. А. Илизарова. -№ 2004100669/13 ; заявл. 20.06.2005 ; опубл. 27.06.2006.

8. Abass, В. Т. Effects of tiludronate on healing of femoral fracture in dogs / B. T Abass, H. A. Shekho // Iraqi J. Vet. Sci. - 2009. -Vol. 23, Suppl. II. - P. 129-134.