Костное сращение и структурные изменения суставного хряща после срочного и отсроченного остеосинтеза антеградным блокирующим интрамедуллярным стержнем переломов диафиза бедра

11.11.2019

Костное сращение и структурные изменения суставного хряща после срочного и отсроченного остеосинтеза антеградным блокирующим интрамедуллярным стержнем переломов диафиза бедра

Остеосинтез антеградным блокирующим интрамедуллярным стержнем (IMN) считается методом выбора при лечении переломов диафиза бедренной кости.

ВВЕДЕНИЕ

Ступина Т.А.,Еманов А.А., Антонов Н.И.

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Курган

Проведено много клинических исследований по использованию блокирующего интрамедуллярного остеосинтеза (IMN) при травме длинных трубчатых костей [1-2].

Современная литература по лечению диафизарных переломов бедренной кости также предоставляет много данных по использованию остеосинтеза антеградным и ретроградным IMN, который дает высокий процент сращения и оптимальное заживление костной ткани [2]. Антеградный блокируюший IMN считается методом выбора при лечении переломов диафиза бедренной кости. Диапазон движений (ROM) тазобедренного и коленного суставов со временем возвращается к норме [5].

Однако некоторые клинические исследования репарации переломов диафиза бедренной кости с использованием фиксацией IMN сообщают о несращениях, деформациях, остаточных нарушениях, таких как слабость отведения бедра или разгибателей коленного сустава, болях в нижней конечности, боли в передней части колена и аномалиях походки [2, 3-6]. Более того, вопросы функционального восстановления конечностей, в том числе и функции коленного сустава, являются более сложными в случае высоко - энергетических травм [3-5].

Сопутствующие расстройства кровоснабжения, гипокинезия и воспаление, неполное или полное отсутствие нагрузки во время заживления переломов, а также начальная форма остеоартроза (ОА) могут способствовать ухудшению состояния суставного хряща [3-6].

Невозможно получить информацию о структурных изменениях в суставных тканях из-за травмы или лечения этим методом на основе клинических исследований. Поэтому представляется разумным провести экспериментальное исследование с целью предоставления знаний о состоянии суставного хряща при лечении IMN и выявить явления, которые могут быть вызваны самим остеосинтезом и временем выполнения остеосинтеза.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование проведено на пяти взрослых интакт ных и 12 экспериментальных собаках обоих полов в возрасте от 1,1 ± 0,05 года (средний вес 15,95 ± 1,09 кг, длина бедренной кости 18 ± 0,8 см). Поперечные переломы в средней трети бедренной кости были смоделированы долотом под общим наркозом с использованием тиопентала натрия в дозе от семи до 10 мг/кг. Для предварительной медикации использован 2 % раствор рометара (0,1 мл/кг), димедрол (0,1 мл/кг) и атропин (0,01 мл/кг).

Антеградные блокирующие интрамедуллярные стержни толщиной 6 мм и длиной от 13,5 мм до 16,0 мм (I-Loc система, BioMedtrix, США) использовали для фиксации перело - ма сразу после остеотомии в 1-й группе (n = 6) и через четыре дня после моделирования перелома в группе 2 (n = 6) после скелетного вытяжения (рис. 1, а, b)

Рентгенограммы во фронтальной и боковой проекциях снимали системой Premium Vet (Sedecal, Испания) до операции, после моделирования переломов, а также на 14, 28, 35, 42, 56, 70, 85 и 100 дни после операции. Гистологические исследования были выполнены на 42 (n = 3) и 70 (n = 3) сутки в 1-й группе и 70 (n = 3) и 100 (n = 3) сутки в группе 2. Эвтаназию проводили внутривенным введением тиопентала натрия в дозе более 40 мг/кг. Производили артротомию и суставной хрящ латерального мыщелка бедренной кости забирали для гистологического исследования.

Полученные образцы после альдегидно-осмиевой фиксации заключали в аралдит. Полутонкие срезы (от 0,5 до 1,0 мкм) большой площади [7] готовили с помощью ультратома (Nova, LKB, Шве - ция), окрашивали толуидиновым синим и метиленовым синим основным фуксином. Гистологический материал изучался с помощью фотомикроскопа (Оpton, Германия).

Гистоморфометрические измерения в образцах суставных хрящей выполняли с использованием комплекса DiaMorph (ДиаМорф, Москва, Россия) с программным обеспечением VT-Master для морфологического исследования (ВидеоТест, Санкт-Петербург, Россия). В суставном хряще были изучены следующие параметры: толщина (h, мкм), объемная плотность хондроцитов (VVch), численная плотность хондроцитов (NАch), доля (в %) пустых лакун (NNem. lac.) и изогенных групп (NNis. gr.) от общего числа хондроцитов (табл. 1).

Были изучены неповрежденные образцы суставного хряща у пяти интактных контрольных собак с использованием морфометрии.

Тест Вилкоксона использовали для статистического анализа (программное обеспечение AtteStat, версия 1.0 для Microsoft Excel 97) с показателем значимости р < 0,05

РЕЗУЛЬТАТЫ

Все собаки имели легкий отек в области бедра и повышение температуры тела на 0,5 градуса в течение первых двух-трех дней. 1-я группа животных начала нагружать конечность через три-семь дней после операции, в то время как собаки группы 2 только через 10-14 дней после операции.

Диапазон движений коленного сустава был нормальным в группе 1, а в группе 2 в пределах от 100 до 110 градусов в течение двух-трех недель после операции. Явной атрофии мышц задних конечностей в обеих группах не было.

У собак 1-й группы на рентгенограммах бедра периостальная реакция отмечалась с 14-го дня, а эндостальный остеогенез – с 28-го дня. На 42-й день после фиксации IMN периостальный слой становился компактными, а кортикальный слой отмечался с обеих сторон, что подтверждало консолидацию. На рентгенограммах бедра собак группы 2 отмечалась слабая периостальная реакция на концах фрагментов в период с 14 по 42 день.

На 70 день рентгенологически у животных первой группы была выявлена равномерная костномозговая полость (рис. 1, c).

Однородные кортикальные пластинки приближались по плотности и диаметру к пластинкам материнской кости. В группе 2 костное сращение наблюдалось на 70 день (рис. 1, d), а плотность кортикального слоя была схожа с материнской костью

только к 100-му дню фиксации.

Гистологическое исследование показало, что суставной хрящ мыщелков бедра у животных первой группы сохранил свое зональное строение в сроки исследования на 42 и 70 сутки (рис. 2, а). Межклеточное вещество поверхностной зоны гиалинового хряща было однородным. Хондроциты были функционально активны, имели четкие гомогенные ядра и базофильную цитоплазму. В промежуточной зоне, в основном, были обнаружены одиночные хондроциты. Двучленные изогенные группы хондроцитов встречались нечасто. В глубоком слое хондроциты были расположены в виде колонн; были обнаружены также бесклеточные пространства. Часто выявлялись пустые лакуны. Базофильная линия имела четкие контуры и была непрерывной.

Кальцинированный хрящ был неравномерной толщины. Субхондральная пластинка отсутствовала в нескольких областях субхондральной зоны, и кальцинированный хрящ был в непосредственном контакте с межтрабекулярным пространством губчатой кости.

Значительное снижение толщины хряща и объемной плотности хондроцитов было выявлено с помощью морфометрии у животных 1-й группы на 70-й день.

Численная плотность хондроцитов возрастала в связи с увеличением клеточности в поверхностной зоне. Процент пустых лакун был выше нормы на 3 %, а доля изогенных групп была ниже на 3,6 % (табл. 1).

У животных группы 2 на 70 день отмечалось нарушение гомогенности межклеточного вещества поверхностного слоя.

Кровеносные сосуды проникали в хрящ из субхондральной зоны (рис. 2, b). Исследование образцов гиалинового хряща на 100-й день показало, что деструктивные изменения продолжали прогрессировать. Очаги разволокнения на суставной поверхности

(рис. 2, с) были более частыми, отмечено проникновение сосудов в хрящ (рис. 2, d). Толщина хряща увеличилась. Его высота была максимальной в связи с выраженной дезорганизацией межклеточного вещества и его набухания в очагах разволокнения (табл. 1).

Низкая объемная плотность хондроцтов сохранялась; численная плотность превышала контрольные значения из-за

увеличения количества клеток на поверхностной зоне. Отмечено увеличение доли пустых лакун, сохранялись низкие значения

доли изогенных групп.

ОБСУЖДЕНИЕ

Блокирующий остеосинтез IMN используется при переломах диафиза бедренной кости и обеспечивает стабильную фиксацию, которая может использоваться с методами непрямого репонирования. Этот метод обеспечивает хорошее сращение и низкий процент осложнений в отношении костной ткани и функции [1-6]. Наш эксперимент подтвердил формирование сращения кости в

обеих группах. Тем не менее, это происходило в разные периоды. Мы объясняем задержку сращения в группе 2 более поздним началом фиксации перелома, хотя интервал между травмой и фиксацией был всего четыре дня.

Это доказывает тот факт, что остеосинтез должен быть выполнен как можно раньше, чтобы исключить пролонгацию процесса лечения. Как сообщается в исследованиях, период сращения перелома диафиза бедренной кости с использованием стержней в клинических условиях колеблется от 10 до 28 недель [8]. Наш эксперимент длился в течение 70 дней в группе 1 и 100 дней в группе 2.

Известно, что антеградный блокирующий остеосинтез IMN является менее травмирующим в отношении коленного сустава, поскольку введение стержня выполняется из проксимального отдела бедренной кости [6]. Наш эксперимент показал, что деструктивные изменения в коленном суставе были слабо выражены, а зональная структура хряща мыщелка бедренной кости

не была нарушена у животных в группе 1. Такие изменения могут быть объяснены нарушением трофики конечности. После того, как функция конечности восстанавливается полностью, эти изменения регрессируют. Напротив, значительные изменения, такие как разволокнение суставной поверхности, сопровождаемое нарушением целостности базофильной линии, проникновением сосудов в хрящ, и снижение пролиферации хондроцитов были выявлены у животных в группе 2.

Наши данные также показали, что изменения были более выраженными в более глубоких зонах хряща у животных обеих групп.

Нарушения трофики конечности, гипокинезия из-за травмы и применения IMN играют роль в развитии этих дистрофических изменений, которые были более выражены в группе 2 из-за отсроченной фиксации.

Кроме того, местные факторы, такие как смещения отломков кости, повреждения внутрикостного кровоснабжения и травма мягких тканей, встречающиеся в реальной ортопедической практике, могут ухудшить условия заживления костей и суставов, таким образом стимулируя разрушение гиалинового хряща.

Хорошо известно, что доля тотальных артропластик суставов в связи с посттравматическим ОА растет [9]. Трудности в диагностике ранних вторичных дегенеративных изменений сустава вытекают из того факта, что возможности рентгенографии ограничены в обнаружении ситуации, предшествующей ОА, так называемому «преартрозу» [10-11]. Эти изменения не показали и рентгенографические исследования в нашей экспериментальной серии до и после операции. Тем не менее, они были выявлены при морфологическом исследовании суставного хряща у животных группы 2.

Наши гистоморфометрические данные указывают, что остеосинтез IMN может привести к развитию вторичного посттравматического остеоартроза во время лечения перелома диафиза бедренной кости, если его фиксация была выполнена отсрочено. Состояние гиалинового хряща у животных группы 2 на заключительной стадии лечения показало, что развившиеся изменения соответствовали 2 стадии OA [12].

В целом, имеется очень мало экспериментальных исследований о влиянии IMN на коленный сустав [13]. Мы предполагаем, что наши данные могут послужить основанием для дальнейших исследований, чтобы доказать или опровергнуть полученные результаты. Тем не менее, первичные дегенеративные изменения являются факторами риска, которые следует учитывать в клинической практике. Очевидно, что ранние признаки ОА коленных суставов могут быть минимальными, но должны учитываться при лечении прежде, чем они приведут к симптоматической стадии.

Мы считаем, что исследования блокирующего IMN, используемого при переломах диафиза бедренной кости, также должны быть направлены на сведение к минимуму травматического воздействия на смежные суставы. Стимуляция остеогенеза в случае отсроченной фиксации IMN перелома диафиза бедренной кости может стать еще одним предметом исследований.

Кроме того, необходимы перспективные контролируемые клинические исследования со среднесрочным и долгосрочным контролем результатов, которые будут направлены на выявление возможного посттравматического остеоартроза после применения IMN.

Наши результаты могут помочь в разработке адекватных реабилитационных программ, направленных на улучшение качества жизни пациентов, у которых развиваются осложнения после IMN фиксации [4, 6].

Наш эксперимент доказывает, что срочный остеосинтез не связан с необратимыми изменениями в хряще мыщелков бедренной кости. Задержка выполнения остеосинтеза увеличивает период лечения и является фактором риска развития ОА коленного сустава.

ЛИТЕРАТУРА

1.Phillips J., Zirkle L.G., Gosselin R.A. Achieving locked intramedullary fixation of long bone fractures: technology for the developing world // Int. Orthop. 2012. Vol. 36, No 10. P. 2007-2013. doi: 10.1007/s00264-012-1625-3.

2.Ricci W.M., Gallagher B., Haidukewych G.J. Intramedullary nailing of femoral shaft fractures: current concepts // J. Am. Acad. Orthop. Surg. 2009. Vol. 17, No 5. P. 296-305.

3.Long-term functional outcome following intramedullary nailing of femoral shaft fractures / M. el Moumni, E.H. Voogd, H.J. ten Duis, K.W. Wendt // Injury. 2012. Vol. 43, No 7. P. 1154-1158. doi: 10.1016/j.injury.2012.03.011.

4.Paterno M.V., Archdeacon M.T. Is there a standard rehabilitation protocol after femoral intramedullary nailing? // J. Orthop. Trauma. 2009. Vol. 23, No 5 Suppl. P. S39-S46. doi: 10.1097/BOT.0b013e31819f27c2.

5.A prospective functional outcome and motion analysis evaluation of the hip abductors after femur fracture and antegrade nailing / M. Archdeacon, K.R. Ford, J. Wyrick, M.V. Paterno, S. Hampton, M.B. Ludwig, T.E. Hewett // J. Orthop. Trauma. 2008. Vol. 22, No 1. P. 3-9. doi: 10.1097/BOT.0b013e31816073b6.

6.Comparison of knee function in patients with a healed fracture of the femoral shaft fixed with retrograde and antegrade intramedullary

nailing / K. Andrzejwski, M. Panasiuk, A. Grzegorzewski, M. Synder // Ortop. Traumatol. Rehabil. 2013. Vol. 15, No 5. P. 395-405. doi:
10.5604/15093492.1084241.

7.Stupina T.A., Shchudlo M.M. A method for making preparations from nondecalcified articular cartilage with sublying subchondral bone for multipurpose studies // Bull. Exp. Biol. Med. 2014. Vol. 157, No 3. P. 401-403. doi: 10.1007/s10517-014-2576-z.

8.Radiographic and functional results of osteosynthesis with locked unreamed intramedullary nailing of femoral shaft fractures in adults / E. Ert?rer, I. Ozt?rk, Y. Dirik, M. Uzun, B. Aksoy // Acta Orthop. Traumatol. Turc. 2005. Vol. 39, No 5. P. 381-386.

9.Posttraumatic osteoarthritis: a first estimate of incidence, prevalence, and burden of disease / T.D. Brown, R.C. Johnston, C.L. Saltzman, J.L. Marsh, J.A. Buckwalter // J. Orthop. Trauma. 2006. Vol. 20, No 10. P. 739-744.

10.Early diagnosis to enable early treatment of pre-osteoarthritis / C.R. Chu, A.A. Williams, C.H. Coyle, M.E. Bowers // Arthritis Res. Ther. 2012. Vol. 14, No 3. P. 212. doi: 10.1186/ar3845.

11.Chu C.R., Millis M.B., Olson S.A. Osteoarthritis: From Palliation to Prevention: AOA Critical Issues // J. Bone Joint Surg. Am. 2014. Vol. 96

Теги: бедренная кость
234567 Начало активности (дата): 11.11.2019 19:53:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова: бедренная кость, диафиз, перелом, суставной хрящ, мыщелок, блокирующий интрамедуллярный остеосинтез, остеоартроз
12354567899

ВВЕДЕНИЕ

Проведено много клинических исследований по использованию блокирующего интрамедуллярного остеосинтеза (IMN) при травме длинных трубчатых костей [1-2].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Похожие статьи