Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

На сегодняшний день проблема лечения больных с приобретенными дефектами длинных трубчатых костей остается актуальной. Количество больных данной патологии составляет 4,5–16 % случаев [5, 18].

Известен способ замещения дефекта длинной трубчатой кости, посредством несвободной костной пластики, суть которого заключается в замещении дефекта дистракционным регенератом [9]. В процессе остеосинтеза основными проблемами являются гипопластический тип костеобразования. В литературе имеются сведения о возможности гипопластического типа костеобразования при формировании дистракционного регенерата величиной более 4–5 см [3, 6, 20]. При замещении обширного дефекта длинной кости удлинением отломка более чем на 8–10 см в 1,6–13,8 % клинических наблюдений приводит к замедлению остеогенеза и формированию «ишемического» дистракционного регенерата [1, 8, 13, 16, 19,]. По мнению некоторых авторов в развитии неудовлетворительных исходов лечения при замещении дефектов длинных костей основную роль играет нарушенная локальная гемодинамика [2, 17].

Ранее С.И. Киреев с соавт. [4, 10, 12] выявили, что электромагнитное облучение терагерцового диапазона на частоте оксида азота 150 + 0,75 ГГц является биофизическим фактором, оказывающим корригирующее влияние на микроциркуляторные нарушения костной ткани и красного костного мозга, а также на структурно-функциональные изменения опорных тканей при экспериментальном иммобилизационном стрессе у животных. Имеются единичные данные о стимулирующем влиянии данного диапазона в эксперименте при переломах бедренной кости [7]. Однако отсутствуют данные о влиянии электромагнитных волн терагерцевого диапазона при замещении дефектов длинных трубчатых костей методом несвободной костной пластики по Г.А. Илизарову.

Цель данного исследования было определение влияния электромагнитных волн терагерцового диапазона на дистракционный остеогенез при замещении пострезекционного дефекта в условиях чрескостного остеосинтеза аппаратом Илизарова.

Материалы и методы исследования

Эксперимент был выполнен на 12 взрослых беспородных собаках в возрасте от 1 до 4 лет, массой 15–24 кг, с длиной голени 18,5 ± 1,1 см. Всем животным выполняли чрескостный остеосинтез аппаратом Илизарова, моделировали дефект кости 3 см в нижней трети голени с помощью пилки Джигли. Целостность отломка нарушали при выполнении остеотомии долотом на границе проксимального метадиафиза. Далее через 7 суток после операции начинали перемещать сформированный фрагмент в межотломковом диастазе с темпом 1 мм в сутки за 4 приема в течение 30 суток. На концах перемещаемого отломка и противолежащего дистального формировались эндостальные регенераты высотой до 5 мм, поэтому на 21 сутки дистракции осуществляли открытую адаптацию костных отломков. Величина удлинения составила 16,8 ± 0,3 %. В опытной группе (n = 8) на 25 сутки замещения дефекта осуществляли локальное воздействие электромагнитными волнами терагерцовго диапазона зоны дистракционного регенерата. Для данной манипуляции использовали аппарат КВЧ-терапии «Орбита», который применяли по 10 минут ежедневно 1 раз день, в течение 10 дней. В контрольной группе (n = 4) физиопроцедуры не применяли.

Клиническое наблюдение за животными осуществляли на протяжении всего периода опыта. При этом учитывали общее состояние животных, отмечали функцию конечности, объем движения суставов, состояние мягких тканей в области спиц. Контрольную рентгенографию производили на переносном рентгеновском аппарате TOSHIBA (Rotanode, Япония) Model E7239) до операции, после моделирования дефекта, через 7, 14, 21, 30 суток дистракции, далее каждые две недели последующей фиксации, через 15, 30 суток после снятия аппарата. Статистическую обработку материала осуществляли в программе Microsoft Excel, достоверность различий оценивали с использованием t-критерия Стьюдента.

Метод компьютерной томографии применялся для измерения плотности контактного и дистракционного регенератов в единицах Хаунсфилда (НU), а именно: плотности области формирующихся кортикальных пластинок дистракционного регенерата, плотности соединительнотканной прослойки дистракционного регенерата, также плотности кортикальных пластинок диафиза большеберцовой кости на уровне проксимальнее и дистальнее регенератов, плотности содержимого костномозгового канала на различных уровнях.

Исследования проводили на компьютерном томографе Toshiba Aquilion 64 после эвтаназии животных в конце фиксации и через 30 суток после снятия аппарата.

На проведение экспериментальных исследований получено разрешение комитета по этике при ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава РФ. Содержание животных, оперативные вмешательства осуществляли согласно Приказу Минздрава СССР (от 12.08.1977 г. № 755) и требований Европейской конвенции по защите экспериментальных животных (1986, Страсбург).

Результаты исследования и их обсуждение

У всех животных после операции отмечали отек мягких тканей в области голени, который увеличивался до 2 см к третьему дню опыта, мигрировал на дистальный отдел конечности, затем постепенно исчезал к 7 суткам дистракции. В большинстве случаев, на третьи сутки после операции собаки пользовались конечностью в статике, к середине дистракции приступали в динамике. К моменту демонтажа аппарата животные активно пользовались конечностью, определялась хромота опирающегося типа. Прорезывание кожи, в четырех случаях, отмечали в области спиц перемещаемого фрагмента на третьей неделе дистракции. У всех животных к концу дистракции определяли сгибательную контрактуру коленного сустава (разгибание – 165–170 °). Через 30 суток после снятия аппарата у всех животных функция конечности полностью восстанавливалась без ограничения движения смежных суставов.

К 14 суткам удлинения рентгенологически диастаз составлял 14,0 ± 0,3 мм. У всех животных дистракционный регенерат имел зональное строение, его костные отделы высотой 2,7 ± 0,3 мм имели гомогенную структуру. Срединная зона просветления имела зубчатые контуры, высотой 8,4 ± 2,3 мм (рис. 2, а). В трех случаях «зону роста» пересекали единичные трабекулярные тени. Периостальный компонент был слабо выражен (рис. 2, б). На концах перемещаемого отломка и противолежащего дистального формировались эндостальные регенераты высотой до 5 мм.

К концу дистракции в обеих группах рентгенологическая картина принципиально не отличалась (рис. 3). Зональность регенерата сохранялась, его костные отделы имели также гомогенную структуру высотой 8,7 ± 0,3 мм. Периостальные напластования на отломках определяли только в зоне стыка. Срединную зону просветления в центре по периферии пересекали единичные трабекулярные «мостики». В интермедиарной зоне начинали формироваться кортикальные пластинки.

К 45 суткам фиксации в опытной группе в пяти случаях отмечали консолидацию зоны стыка отломков, утрачивалась зональность регенерата (рис. 4, а), в трех – к 60 суткам, что составило 50,6 ± 2,7 суток. В контрольной группе в двух случаях аналогичные признаки определяли к 60 суткам фиксации (рис. 4, б), в двух – к 90 суткам, что составило 75,0 ± 8,7 суток фиксации. По данным компьютерной томографии к моменту окончания фиксации в аппарате плотность дистракционного регенерата была больше в опытной группе, чем в контрольной 439,4 ± 127,8 и 389,9 ± 46,3 HU соответственно. Плотность кортикальных пластинок дистракционного регенерата в опытной серии составила 755,8 ± 54,7 и 688,75 ± 66,3 HU в контрольной соответственно. Плотность содержимого костно-мозгового канала обеих групп отличалась незначительно.

Количественные показатели плотности регенератов, HU

а) б) в)

Рис. 1. Этапы оперативного вмешательства а – моделирование дефекта костей голени; б – остеотомия на границе проксимального метадиафиза; в – рентгенограмма костей голени после остеосинтеза (боковая проекция)

а) б)

Рис. 2. Фрагменты рентгенограмм через 14 суток дистракции: а – опытная группа; б – контрольная группа

Через 30 суток после снятия аппарата в обеих группах не было выявлено рефрактур регенератов. По данным компьютерной томографии к этому сроку в контрольной группе отмечается значительное повышение плотности дистракционного регенерата до 656,4 ± 146,2 HU. Плотность кортикальных пластинок в контрольной группе увеличилась на 128,5 HU, по сравнению с предыдущим сроком. Контактный регенерат опытной группы был ниже на 71,0 HU, чем контрольной.

На основании проведенного исследования выявлено, что при замещении дефекта методикой Илизарова в условиях воздействия терагерцового излучения животные чувствовали себя удовлетворительно. Во всех случаях динамическая функция конечности у животных наступала к середине дистракции в виде хромоты перемежающегося типа и к моменту демонтажа аппарата переходила в хромоту опорного типа. В обеих группах исследования не было выявлено отличий в функции смежных суставов. На рентгенограммах к середине дистракции в обеих группах регенерат приобретал зональное строение, его костные отделы высотой 2,7 ± 0,3 мм были представлены гомогенными тенями преимущественно эндостальной части регенерата. Срединная зона просветления, в большинстве экспериментов, имела зубчатую структуру. К концу дистракции в обеих сериях срединную зону просветления пересекали единичные трабекулярные тени. Периостальные напластования определяли лишь в зоне стыка отломков.

Ранее в РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова были проведены комплексные исследования посвященные вопросам репаративного костеобразования при моделировании процесса замещения аналогичных по величине пострезекционных дефектов берцовых костей [14, 15]. По данным авторов, период фиксации сегмента аппаратом Илизарова после замещения дефекта перемещенным несвободным аутотрансплантатом продолжался до 90 дней. По нашим данным после воздействия физиопроцедур для восстановления целостности сегмента требовалась фиксация в аппарате 50,6 ± 2,7 суток. Таким образом, используя преемственность в исследованиях и выборе модели эксперимента было выявлено стимулирующее воздействие электромагнитных волн терагерцового диапазона на формирование дистракционного регенерата. К 45 суткам после удлинения в опытной группе, в большинстве случаев, регенерат утрачивал зональность и наступала консолидация стыка отломков. Отмечали формирование механически состоятельных регенератов. По данным компьютерной томографии в опытной группе плотность дистракционного регенерата и кортикальных пластинок была выше, чем в контрольной. Через 30 суток после снятия аппарата в опытной группе плотность дистракционного регенерата уменьшалась, кортикальной пластинки увеличилась, костномозговой полости значительно снижалась, что свидетельствовало о продолжающейся перестройке дистракционного регенерата в материнскую кость.

Таким образом, в результате экспериментального исследования выявлено стимулирующее влияние на формирование регенератов электромагнитных волн терагерцового диапазона при замещении дефектов берцовых костей несвободной костной аутопластики по Илизарову, что позволило в более короткие сроки восстановить анатомическую целостность поврежденного сегмента.