10.09.2023

Влияние телескопического интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости на рост сегмента: пилотное экспериментальное исследование

Телескопический интрамедуллярный остеосинтез (ТИО) применяется у детей при несовершенном остеогенезе и прочих заболеваниях

ВВЕДЕНИЕ

Цель исследования: в эксперименте на животных изучить особенности роста неповрежденной больше­берцовой кости в условиях интрамедуллярного арми­рования телескопическим стержнем.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проведено нерандомизированное контролируемое исследование на 4-х здоровых беспородных однопо­метных собаках. Эксперименты были начаты в период достижения животными возраста 5 месяцев, вес щен­ков составлял 9,6 ± 0,8 кг.

Все хирургические манипуляции были выполнены в условиях операционной одной хирургической брига­дой. Общая анестезия проводилась путем внутривен­ного введения тиопентала натрия в рекомендуемых дозах.

В данном эксперименте выполняли ТИО правой большеберцовой кости (опытная конечность) тита­новым стержнем (Стержень интрамедуллярный теле­скопический; рег. удостоверение № РЗН2017/6876 от 10.07.17, разработчик ООО «Метис», г. Томск, изгото­витель - ООО «Остеосинтез», г. Рыбинск; стержень из­готовлен из титанового сплава ВТ-6; ГОСТ 19807-91). Обе части стержня (внутренняя и внешняя) вводи­лись через проксимальный метафиз парапателляр­ным доступом под рентгеновским контролем. Диа­метр стержня подбирался заранее, но так как во всех случаях минимальный диаметр костномозгового ка­нала на протяжении эпифиза составлял 5-6 мм, то у всех животных использовали стержни с диаметром 4,2 мм. Рассверливание канала не выполнялось ни в одном случае. Высота резьбовой части внутреннего и внешнего компонента сопоставлялась заранее (по рентгеновским снимкам) с высотой соответствующих эпифизов большеберцовой кости. При необходимости резьбовая часть укорачивалась до стерилизации стерж­ня. Также заранее укорачивали внешнюю часть стерж­ня. Остеоперфорация в проксимальном эпифизе вы­полнялась шилом диаметром 4,5 мм. После введения и вкручивания внутренней части в дистальный эпифиз выполняли введение и вкручивание внешней части в проксимальный эпифиз. Затем, после рентгеновского контроля, выступающий над тибиальным плато избы­ток внутренней части скусывался. Ушивание мягких тканей осуществляли послойно. В послеоперационном периоде животные начинали передвигаться с опорой на оперированную конечность в течение 2-3 дней.

Период наблюдения составил 210 суток после вы­полнения оперативного вмешательства. По окончании эксперимента биологический возраст животных соот­ветствовал 12-ти месяцам.

Для достижения поставленной цели осуществляли рентгенографию правых и левых голеней в прямой и боковой проекции с использованием рентгеновского аппарата VEP X Technology Premium VET (Испания) с последующим рентгенограмметрическим анализом на этапах: непосредственно перед выполнением экс­периментов (контрольная точка Д0, соответствующая предоперационному периоду), сразу после операции (Д1) и через 210 суток после начала опыта (Д210). При выполнении рентгенографии технические условия съемки были однотипными и составляли: напряжение на трубке - 44-46 kV, сила тока - 2,5-3,2 mA, фокусное расстояние - 97 см.

Для изучения исходов эксперимента измеряли (рис. 1):

•   длину большеберцовых костей в боковой проек­ции;

•   величину суперпозиции частей стержня (внутрен­ней во внешней части, в см и %);

•   механический медиальный проксимальный угол большеберцовой кости (mecanical Medial Proximal Tibial Angle, mMPTA) [13];

•   механический латеральный дистальный угол большеберцовой кости (mecanical Lateral Distal Tibial Angle m, LDTA) [13];

•   механический задний проксимальный большебер­цовый угол (mechanical Posteroir Proximal Tibial Angle, m PPTA)

•   механический передний дистальный большебер­цовый угол (mechanical Anterior Distal Tibial Angle, mADTA)

•   расположение стержней на уровне физисов отно­сительно их срединных осей в сагиттальной и фронтальной плоскости (на рентгенограммах каждой про­екции эпифизы делили на три части и определяли расположение соответственно в срединной, латераль­ной или медиальной трети или в срединной, передней или задней трети эпифиза).

Полученные количественные данные подверга­ли статистическому анализу при помощи надстройки AtteStat версии 13.1 к электронным таблицам Excel (2016, 16.0.5278.1000). Размер выборки предваритель­но не рассчитывали. Использовали методы описатель­ной статистики: средние значения (М) и стандартное отклонение (SD). Сравнительные исследования про­изводили с применением критерия Вилкоксона для независимых выборок. Разницу измерений значений между исследователями оценивали с помощью коэф­фициента вариации. Различия показателей считали статистически значимыми при р ^ 0,05.

При выполнении экспериментов соблюдали прин­ципы гуманного отношения к животным в соответ­ствии с требованиями Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментов и других научных целей, и директи­вой 2010/63/EU Европейского парламента и Совета Европейского союза от 22 сентября 2010 г. по охране животных, используемых в научных целях. На прове­дение экспериментов по изучению влияния интраме­дуллярных раздвижных конструкций на рост костей конечностей было получено положительное решение локального этического комитета (протокол № 2 (57) заседания Комитета по этике РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова от 17 мая 2018 года).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Ни у одного животного не наблюдали инфекцион­ных или неврологических осложнений. Не было заре­гистрировано блокировки стержней, телескопирование внутренней части относительно наружной отмечалось во всех случаях. Также ни в одном наблюдении не вы­являли миграции частей стрежней (протрузия в ко­ленный или голеностопный суставы или боковая ми­грация), а также потери фиксации резьбовых отделов стержней в эпифизарных отделах.

Расположение проксимальной резьбовой части во всех случаях было в средней трети как на рентгено­граммах в прямой проекции, так и в боковой. Однако дистальная резьбовая часть во всех случаях распола­галась в заднем отделе (задняя треть) дистального эпифиза большеберцовой кости, что обусловлено есте­ственным анатомическим рекурвационным изгибом в средней трети диафиза большеберцовой кости собак.

При выполнении рентгенограмметрических иссле­дований разница в измерениях изучаемых показателей между данными разных исследователей не превышала 2,4 %, что указывает на точность и воспроизводимость количественных измерений изучаемых параметров.

В таблице 1 представлены параметры длины боль­шеберцовых костей и измерения суперпозиции частей стержней. Анализ результатов показал, что при досто­верно значимом увеличении продольного роста опытной и контрольной конечности, достоверно значимой разни­цы в длине между ними в конце эксперимента не было обнаружено. Более того, только в одном случае голень с установленным стержнем оказалась короче на 8 мм. В остальных случаях разница в длине большеберцовыхкостей между правой и левой тазовыми конечностями не превышала 1 мм, что входит в границы ошибки измере­ния. То есть мы не получили достоверного влияния теле­скопического стержня на рост оперированного сегмента.

Таблица 1

Средние параметры длины большеберцовой кости в процессе эксперимента, телескопирование интрамедуллярных стержней

Длина большеберцовой кости, мм	правая	Дс	119 ± 26,2
	левая		119,3 ± 27,5
	правая	Д210	133 ± 24,02*
	левая		135,7 ± 28,7*
Суперпозиция частей стержней, мм (%)		Д,	84,7 ± 11,5 (77,3 ± 8,7)
			73,4 ± 8,1 (60,3 ± 3,7)
Потеря роста, мм (%)			2,7 ± 4,8 (1,6 ± 2,9)

* - обнаружена достоверная разница в длине большеберцовой кости в начале и конце эксперимента (р < 0,05).

В таблице 2 представлены средние значения рентге­новских углов ориентации суставных поверхностей ко­нечностей у экспериментальных животных.

Таблица 2

Средние значения MPTA, LDTA, PPTA, ADTA в ходе эксперимента (°)

	_______ Д_______
Угол	правая	левая	правая	левая
	конечность	конечность	конечность	конечность
MPTA	90 ± 0,0	90,3 ± 0,58	94,3 ± 1,5	93,7 ± 2,5
LDTA	85,7 ± 2,08	85,7 ± 2,08	84,3 ± 0,6	80,7 ± 1,2*
PPTA	68,0 ± 2,0	68,7 ± 0,58	70,7 ± 1,2	69,3 ± 2,1
ADTA	84,3 ± 1,5	84,7 ± 1,2	85,7 ± 6,5	74,4 ± 1,2*

* - достоверная разница между правой и левой конечностями по окончании эксперимента (р < 0,05).

По данным, представленным в таблице 2, отчетливо видно, что смещение резьбовой части внутреннего стерж­ня кзади от центра дистальной ростковой зоны повлияло на ориентацию суставной поверхности опытного сегмен­та, что достоверно значимо отразилось на значениях ADTA и LDTA в сравнении с контрольной конечностью (рис. 2).

Интрамедуллярный остеосинтез неповрежденной большеберцовой кости собаки отечественным теле­скопическим стержнем не вызывал патологического замедления роста кости в длину. Расположение резьбо­вой части стержня в центре зоны роста проксимально­го эпифиза не оказывало негативного влияния на фор­мирование угла наклона суставной поверхности. При эксцентричной локализации резьбовой части стержня в дистальном эпифизе происходило формирование угловой деформации.

ДИСКУССИЯ

Телескопическое армирование является ключевым звеном в хирургии несовершенного остеогенеза у де­тей [1, 6, 10]. Успех использования раздвижных кон­струкций зависит от многих факторов: непосредственно дизайна самих изделий и материала, из которого они изготовлены, особенностей хирургических техник при их установке, выраженности клинических проявлений заболевания, морфофункционального состояния кост­ной ткани и даже от физической активности самих па­циентов [14-17]. Среди прочих аспектов реконструктив­ной ортопедии внимание уделяется и вопросу влияния трансфизарного прохождения конструкций на процесс резидуального роста армированного сегмента [18].

В клинической практике имеются противоречивые сведения о влиянии трансфизарного расположения ин­трамедуллярных спиц на функцию ростковых хрящей. J. Horn с соавторами в своей работе отмечают форми­рование частичного эпифизиодеза и, как следствие, развитие угловой деформации при лечении переломов у детей подобными методиками [19]. В свою очередь, R. Langenhan, а также P.S. Yung с соавторами, утверж­дают, что трансфизарное проведение прямых спиц Киршнера не оказывает негативного влияния на рост оперированной конечности [20, 21].

В выполненном ранее экспериментальном иссле­довании трансфизарного эластичного армирования неповрежденных длинных костей мы не выявили значимого влияния подобного остеосинтеза на про­дольный рост. Потеря величины остаточного роста не превышала 2,5 % [9]. Вместе с тем отмечали измене­ние угла наклона дистальной суставной поверхности большеберцовой кости. Эксцентричное прохождение интрамедуллярных элементов через внутреннюю ло­дыжку стало причиной варизации голеностопного су­става.

 Результаты настоящего исследования абсолютно конкордантны предыдущему в той части, что трансфизарно проведенные телескопические конструкции не вызвали преждевременное закрытие зон роста и не сказались значимо на замедлении продольного роста в условиях отсутствия дополнительной травматизации кости (имитация перелома остеотомией).

Важным является вопрос топографии прохождения конструкции через ростковую зону. R. Seil с соавто­рами в эксперименте на 18 ягнятах после проведения центрально локализованного канала в процессе после­дующего роста сегмента не наблюдали угловой девиа­ции [22]. В нашем исследовании центральное располо­жение стержня в проксимальном эпифизе не изменило формирование проксимального суставного конца боль­шеберцовой кости в сравнении с неоперированной. Тем не менее, эксцентричное проведение в дистальном эпифизе привело к значимым отличиям в параметрах ориентации дистального суставного конца большебер­цовой кости в сравнении с интактной костью к концу спонтанного роста.

На важность центрального расположения соответ­ствующих резьбовых отделов стержней указывает и K. Holmes et al. [23]. Однако в этой работе речь идет о корреляции центрального расположения стержней с большей выживаемостью конструкции в отдаленном периоде с меньшим количеством миграций частей те­лескопического стержня, случаев нетелескопирования и других осложнений. Тем не менее, наше исследова­ние конкордантно с вышеуказанным с точки зрения необходимости точного центрального расположения стержней в эпифизах.

Несмотря на то, что для достижения корректного телескопирования очевидна значимость центрально­го положения концов интрамедуллярных раздвижных конструкций в центре эпифизарных отделов, обеспе­чить данное условие в ряде случаев представляется затруднительным. Причинами могут являться дефор­мации, плохое качество кости, наличие каналов, рас­сверленных при ранее выполненных оперативных вме­шательствах, и другие обстоятельства.

В нашем исследовании эксцентричное расположе­ние стержня в дистальном эпифизе, достигнутое во время выполнения оперативного вмешательства, объ­ясняется естественным S-образным изгибом больше­берцовой кости собаки. При этом следует отметить, что мы не наблюдали нарушений расхождения частей стержня в процессе роста. 

Эти данные демонстрируют отсутствие проблем телескопирования отечественного стержня, выполненного из сплава титана.

Отмечается, что наиболее часто встречающимся со­путствующим осложнением является проксимальная миграция стержня в разные периоды после его уста­новки [16, 24]. В выполненном экспериментальном ис­следовании случаев продольной миграции частей кон­струкции не выявляли.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Влияние телескопических титановых стержней на продольный рост несущественно при изолированном интрамедуллярном остеосинтезе, имитирующем пре­вентивное армирование. Титановые телескопические стержни не показали тенденции к блокированию в про­цессе роста конечности или потере позиции резьбо­вых участков в эпифизах. 

Эксцентричное проведение стержней через ростковую пластинку эпифизов явля­ется причиной формирования угловых деформаций в процессе последующего физиологического роста сег­мента.

Дальнейшее исследование в данном направлении необходимо проводить в отношении изменения по­верхности резьбовых частей имплантатов. Также тре­бует изучения влияние стержня на рост конечности в условиях экспериментального перелома (остеотомии).

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1.  Laron D., Pandya N.K. Advances in the orthopedic management of osteogenesis imperfecta // Orthop. Clin. North Am. 2013. Vol. 44, No 4. Р. 565­573. DOI: 10.1016/j.ocl.2013.06.010.

2. Esposito P., Plotkin H. Surgical treatment of osteogenesis imperfecta: current concepts // Curr. Opin. Pediatr. 2008. Vol. 20, No 1. Р. 52-57. DOI: 10.1097/MOP.0b013e3282f35f03.

3.  Metaizeau J.P. L'embrochage centro-medullaire coulissant. Application au traitement des formes graves d'osteogenese imparfaite // Chir. Pediatr. 1987. Vol. 28, No 4-5. Р. 240-243.

4. Fassier-Duval femoral rodding in children with osteogenesis imperfecta receiving bisphosphonates: functional outcomes at one year / J. Ruck, N. Dahan-Oliel, K. Montpetit, F. Rauch, F. Fassier // J. Child. Orthop. 2011. Vol. 5, No 3.

5. Boutaud B., Laville J.M. L’embrochage centro-medullaire coulissant dans l’osteogenese imparfaite: Quatorze cas avec un recul moyen de 8 ans // Rev. Chir. Orthop. Reparatrice Appar. Mot. 2004. Vol. 90, No 4. Р. 304-311. 

6. Telescoping versus non-telescoping rods in the treatment of osteogenesis imperfecta / G. El-Adl, M.A. Khalil, A. Enan, M.F. Mostafa, M.R. El- Lakkany // Acta Orthop. Belg. 2009. Vol. 75, No 2. Р. 200-208.

7. Результаты применения интрамедуллярного трансфизарного эластичного армирования у пациентов с тяжелыми формами несовершен­ного остеогенеза / Э.Р. Мингазов, А.В. Попков, Н.А. Кононович, А.М. Аранович, Д.А. Попков // Гений ортопедии. 2016. № 4. С. 6-16. DOI: 10.18019/1028-4427-2016-4-6-16.

8. 'In-Out-In' K-wires sliding in severe tibial deformities of osteogenesis imperfecta: a technical note / T. Langlais, S. Pannier, M. De Tienda, R. Dukan, G. Finidori, C. Glorion, Z. Pejin // J. Pediatr. Orthop. B. 2021. Vol. 30, No 3. Р. 257-263.

9. Интрамедуллярный эластичный трансфизарный остеосинтез большеберцовый кости и его влияние на рост сегмента / Д.А. Попков, H. А. Кононович, Э.Р. Мингазов, Р.Б. Шутов, Д. Барбье // Вестник Российской Академии Медицинских Наук. 2015. № 4. С. 441-449.

10.    Fassier F.R. Osteogenesis Imperfecta - Who Needs Rodding Surgery? // Curr. Osteoporos. Rep. 2021. Vol. 19, No 3. Р. 264-270. DOI: 10.1007/ s11914-021-00665-z.

11.    Combined technique of titanium telescopic rods and external fixation in osteogenesis imperfecta patients: First 12 consecutive cases / D. Popkov, T. Dolganova, E. Mingazov, D. Dolganov, A. Kobyzev // J. Orthop. 2020. Vol. 22. Р. 316-325.

12.    Fassier A. Telescopic rodding in children: Technical progression from Dubow-Bailey to Fassier-Duval™ // Orthop. Traumatol. Surg. Res. 2021. Vol. 107, No 1S. Р. 102759. DOI: 10.1016/j.otsr.2020.102759.

13.    Deformity planning for frontal and sagittal plane corrective osteotomies / D. Paley, J.E. Herzenberg, K. Tetsworth, J. McKie, A. Bhave // Orthop. Clin. North Am. 1994. Vol. 25, No 3. Р. 425-465.

14.    Mechanical analysis of explanted telescopic rods in the management of osteogenesis imperfecta: a multicenter Study / N. Nicolaou, Q. Luo,

S.    N. Giles, K. Maruthainar, M.P. Kitchen, S. Thomas, J.A. Fernandes, A. Roposch // J. Pediatr. Orthop. 2021. Vol. 41, No 6. Р. e448-e456. DOI: 10.1097/BPO.0000000000001796.

15.    Dislodgement of telescopic nail from the epiphysis: a case report with an analysis of probable mechanism / P. Behera, J.A. Santoshi, N.M. Geevarughese, U.K.K. Meena, R. Selvanayagam // Cureus. 2020. Vol. 12, No 2. P. e7130. DOI: 10.7759/cureus.7130.

16.    Using a corkscrew-tipped telescopic nail in the treatment of osteogenesis imperfecta: a biomechanical study and preliminary results of 17 consecutive cases / I. Sarikaya, A. Seker, O.A. Erdal, H. Gunay, M. Inan, B. Guler // J. Pediatr. Orthop. B. 2019. Vol. 28, No 2. Р. 173-178. DOI: 10.1097/ BPB.0000000000000537.

17.    Use of the Sheffield telescopic intramedullary rod system for the management of osteogenesis imperfecta: clinical outcomes at an average follow-up of nineteen years / N. Nicolaou, J.D. Bowe, J.M. Wilkinson, J.A. Fernandes, M.J. Bell // J. Bone Joint Surg. Am. 2011. Vol. 93, No 21. Р. 1994-2000. DOI: 10.2106/JBJS.J.01893.

18. Osteogenesis imperfecta // J.C. Marini, A. Forlino, H.P. Bachinger, N.J. Bishop, P.H. Byers, A. Paepe, F. Fassier, N. Fratzl-Zelman, K.M. Kozloff, D. Krakow, K. Montpetit, O. Semler // Nat. Rev. Dis. Primers. 2017. Vol. 3. P. 17052. DOI: 10.1038/nrdp.2017.52.

19.    Horn J., Kristiansen L.P., Steen H. Partial physeal arrest after temporary transphyseal pinning - a case report // Acta Orthop. 2008. Vol. 79, No 6. Р. 867-869. DOI: 10.1080/17453670810016975.

20.    Arthroscopically assisted reduction and internal fixation of a femoral anterior cruciate ligament osteochondral avulsion fracture in a 14-year-old girl via transphyseal inside-out technique / R. Langenhan, M. Baumann, B. Hohendorff, A. Probst, P. Trobisch // Strategies Trauma Limb Reconstr. 2013. Vol. 8, No 3. Р. 193-197. DOI: 10.1007/s11751-013-0175-6.

21.    Percutaneous transphyseal intramedullary Kirschner wire pinning: a safe and effective procedure for treatment of displaced diaphyseal forearm fracture in children / P.S. Yung, C.Y. Lam, B.K. Ng, T.P. Lam, J.C. Cheng // J. Pediatr. Orthop. 2004. Vol. 24, No 1. Р. 7-12. DOI: 10.1097/00004694- 200401000-00002.

22.    Seil R., Pape D., Kohn D. The risk of growth changes during transphyseal drilling in sheep with open physes // Arthroscopy. 2008. Vol. 24, No 7. Р. 824-833. DOI: 10.1016/j.arthro.2008.02.007.

23.    Fassier-Duval rod failure: is it related to positioning in the distal epiphysis? / K. Holmes, J. Gralla, C. Brazell, P. Carry, S. Tong, N.H. Miller, G. Georgopoulos // J. Pediatr. Orthop. 2020. Vol. 40, No 8. Р 448-452. DOI: 10.1097/BPO.0000000000001513.

24.    Proximal migration of femoral telescopic rod in children with osteogenesis imperfecta / K. Lee, M.S. Park, W.J. Yoo, C.Y. Chung, I.H. Choi, T. J. Cho // J. Pediatr. Orthop. 2015. Vol. 35, No 2. Р. 178-184. DOI: 10.1097/BPO.0000000000000228.

 

Информация об авторах:

1.  Наталья Андреевна Кононович - кандидат ветеринарных наук

2.  Эдуард Рифович Мингазов - кандидат медицинских наук;

3.  Елена Николаевна Горбач - кандидат биологических наук

4. Дмитрий Арнольдович Попков - доктор медицинских наук, профессор РАН, член-корр. Французской Академии медицинских наук

Теги: остеосинтез
234567 Начало активности (дата): 10.09.2023 15:37:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова:  телескопический интрамедуллярный остеосинтез, несовершенный остеогенез, экспериментальное исследование
12354567899