Автореферат и диссертация по медицине (14.01.13) на тему:Рентгенологическая оценка костеобразования при устранении дефектов, деформаций и аномалий развития костей стопы методом чрескостного остеосинтеза

На правах рукориси

■Р^ори

НИЖЕЧИК Сергей Александрович

Рентгенологическая оценка костеобразования при устранении дефектов, деформаций и аномалий развития костей стопы методом чрескостного остеосинтеза

14.01.13 - лучевая диагностика, лучевая терапия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

2 2 АГР

I / м ' и

Обнинск - 2010

004601306

Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. академика Г.А. Илизарова Росмедтехнологий».

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор

Дьячкова Галина Викторовна

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Березовская Татьяна Павловна

доктор медицинских наук, профессор Морозов Александр Константинович

Ведущая организация: ГОУ ДПО «Казанская государственная

медицинская академия» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию.

Защита состоится 25 мая 2010 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 001.011.01 при Учреждении Российской академии медицинских наук - Медицинский радиологический научный центр РАМН по адресу: 249036, г. Обнинск Калужской обл., ул. Королёва, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Медицинского радиологического научного центра РАМН.

.н « & »;

Автореферат разослан « » апреля 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета Палыга Г.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Деформации и дефекты костей стопы являются одним из наиболее частых проявлений ортопедической патологии (Зацепин Т.С.,1956; Волков М.В., Дедова А.Д.,1980; Шевцов В.И. с соавторами (1999,2008), для устранения которой в последние годы наиболее часто применяется метод чрескостного остеосинтеза (Шевцов В.И. с соавторами, 1988,2008; Илизаров Г.А., 1983, 1989). Деформации, аномалии развития и дефекты костей стопы даже в своих минимальных проявлениях влекут за собой целый ряд нарушений, приводящих к изменению биомеханики стопы и её функциональных возможностей. Устранение большой части дефектов и деформаций в настоящее время осуществляется посредством чрескостного дистракционно-компрессионного остеосинтеза с образованием дистракционного костного регенерата. У детей возможно устранение деформаций стопы путем бескровной трансформации аппаратом Илизарова (Илизаров Г.А., 1989), у взрослых пациентов устранение деформаций и ликвидация дефекта костей стопы сопровождается различного вида остеотомиями - V, Г, Т - образными, шарнирными, или требует двух или трех - суставного артродеза аппаратом Илизарова (Илизаров Г.А., 1989; Шевцов В.И., Исмайлов Г.Р., 2008).

В ряде случаев имеет место одномоментная коррекция деформации, но чаще происходит постепенное устранение патологической установки или формы костей стопы с формированием дистракционного регенерата (Дьячкова Г.В., 2006; Шевцов В.И., Исмайлов Г.Р., 2008).

Сложный и длительный по времени процесс устранения деформаций сопровождается значительными изменениями в структуре костей стопы, что требует постоянного рентгенологического контроля, который имеет решающее значение в определении темпов дистракции и оптимальных физических нагрузок в реабилитационный период, помогает корригировать промежутки времени для различных этапов лечения. Не меньшее значение имеет и оценка исходного состояния костной ткани, поскольку во многом определяет выбор методики лечения.

Изучение особенностей перестройки костей стопы и дистракционного регенерата при устранении деформаций и замещении дефектов костей стопы отражено в небольшом количестве работ, выполненных в РНЦ «ВТО» им. академика Г.А. Илизарова. В исследованиях Исмайлова Г.Р. и Дьячковой Г.В. (1998, 1999, 2000), Самусенко Д.В. (2002), Неретина A.C. (2003) показаны рентгеноморфологические особенности строения костей стоп у больных с аномалиями развития, деформациями, дефектами, а также описаны особенности регенерации костной ткани при удлинении и устранении деформаций костей среднего и заднего отделов стопы, дана краткая рентгенологическая характеристика дистракционного регенерата, показаны некоторые особенности репаративного процесса при устранении аномалий развития стоп. В работах Дьячковой Г.В., Михайлова Е.С., Ерофеева С.А. (2002, 2003) предложены некоторые количественные и качественные параметры изучения дистракционного регенерата, в том числе и клиновидного, образующегося при

замещении дефектов или удлинении губчатых костей стопы. Однако системного анализа процессов костеобразования при формировании дистракционного регенерата костей стопы с использованием современных методов исследования и количественной оценкой, не проводилось.

Цель исследования: Изучить рентгенологические особенности и разработать критерии оценки костеобразования при устранении дефектов, деформаций и аномалий развития костей стопы методом чрескостного остеосинтеза.

Задачи исследования:

Разработать алгоритм описания дистракционного регенерата, параметры и критерии для оценки дистракционного регенерата.

Изучить рентгенологические особенности дистракционного регенерата при устранении деформаций и замещении дефектов заднего отдела стопы.

- Методом компьютерной томографии (КТ) изучить количественные параметры дистракционного регенерата и прилежащих костей стопы при устранении деформаций стопы и замещении дефектов пяточной кости.

- Изучить количественные рентгенологические особенности формирования дистракционного регенерата при удлинении коротких костей стопы.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный алгоритм и способ оценки дистракционного регенерата на основании комплекса предложенных показателей позволяет прогнозировать степень активности его формирования, а также сроки и полноценность его перестройки, продолжительность дополнительной фиксации.

2.Репаративные процессы в губчатых костях стопы, сохраняя общие принципы костеобразования при дистракционном остеосинтезе, отличаются более активным течением формообразовательных и более медленным -перестроечных, в сравнении с длинными костями.

Научная новизна.

На основании комплекса современных методов исследования изучены особенности формирования дистракционного регенерата и перестройки костной ткани при устранении деформаций и удлинении костей стопы с количественной оценкой процессов дистракционного остеогенеза, разработаны параметры и объективные критерии качественной и количественной оценки репаративного процесса у больных при устранении деформаций, аномалий развития и дефектов стопы методом чрескостного остеосинтеза. Разработан новый способ прогнозирования перестройки дистракционного регенерата методом компьютерной томографии для определения сроков дополнительной фиксации стопы (Патент РФ МПК7, А 61 В 17/56).

Практическая значимость.

Полученные результаты дали возможность стандартизировать изучение дистракционного регенерата при устранении деформаций и удлинения костей стопы для динамической оценки его у больных с разной этиологией заболевания на различных этапах лечения. В работе показано, что данные о плотности кости

важны как для решения тактических вопросов (в частности для определения оптимальных условий удлинения аппаратом Илизарова), так и для прогностической оценки. С этой целью разработан и применен на практике способ прогнозирования продолжительности дополнительной фиксации стопы после демонтажа аппарата внешней фиксации, позволяющий на основании объективных данных (плотность кости после удлинения или устранения деформации) планировать дальнейшие реабилитационные мероприятия.

Внедрение результатов исследования.

Предложенные в диссертации методы изучения дистракционного регенерата используются в работе отдела рентгеновских, ультразвуковых и радионуклидных методов диагностики ФГУ «РНЦ ВТО им. акад. Г.А.Илизарова Росмедтехнологий», в процессе обучения на факультете повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов ГОУ ВПО Тюменской государственной медицинской академии МЗ РФ.

Апробация работы.

Результаты настоящего исследования были представлены на:

- П съезде травматологов-ортопедов УрФО, Курган, 24-25 сентября 2008,

научно-практической конференции - семинаре «Остеопороз: диагностика, профилактика, лечение», Курган, 3 апреля 2008,

- обществе травматологов - ортопедов Курганской области (май 2008, апрель 2009),

- итоговой конференции РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А.Илизарова,2007,

- первом заседании Российской АЗАМЦАссоциация по изучению и применению метода Илизарова), Курган,2Q09.

По материалам исследования опубликовано 11 печатных работ в отечественных изданиях.

Диссертация апробирована на заседании отдела рентгеновских, ультразвуковых и радионуклидных методов диагностики 17 февраля 2010 года (протокол № 3).

Объем и структура работы.

Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов и списка цитированных работ, изложена на 152 страницах текста, содержит 10 таблиц и 78 рисунков. Список литературы насчитывает 256 наименований, из них отечественных работ - 139, зарубежных - 117. Диссертация выполнена по плану НИР ФГУ «РНЦ «ВТО» имени академика Г.А. Илизарова, тема НИР № 035/1-10, № государственной регистрации - 0120.0 802851.

Методы исследования: клинический, полипозиционная рентгенография, компьютерная томография (КТ), статистическая обработка материала.

Способы обработки результатов исследования.

Статистическую обработку результатов исследования проводили на персональном компьютере с помощью программы Attestât (И.П. Гайдышев), встроенной в Microsoft Excel. Для подтверждения выводов о различиях между

полученными количественными результатами исследований в случаях с нормальным распределением использовали t-критерий Стьюдента. В том случае, когда распределение отличалось от нормального, использовали непараметрические критерии (критерий Вилкоксона, Колмогорова-Смирнова). Статистически значимыми считали различия при р<0,05, где р- уровень значимости этих критериев. Все результаты представлены в виде М ± о, где М -выборочное среднее, о- стандартное отклонение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материал и методы исследования

Работа основана на анализе результатов обследования и лечения 97 больных с аномалиями развития, дефектами заднего отдела стопы, деформациями стоп, гипоплазией костей переднего отдела стопы, Hallux valgus. Наибольшее количество больных было в возрастных группах 15-39 лет (Таблица 1).

Таблица 1. Распределение больных по возрасту и полу.

Пол Возраст, лет

15-19 20-29 30-39 40-49 50-59 60-65 ВСЕГО

мужчины 8 9 14 10 2 4 47

женщины 16 14 10 7 2 1 50

Итого 24 23 24 17 4 5 97

Среди пациентов преобладали больные врожденными и посттравматическими деформациями стоп. Мужчин и женщин было примерно одинаковое количество (Таблица 2).

Таблица 2. Распределение больных по полу и характеру патологии.

Вид патологии Пол

мужчины женщины

Врожденная аномалия развития нижней конечности 6 3

Врожденная аномалия развития стоп 17 19

Постгравматическая деформация стоп 16 7

Последствия гематогенного и посттравматического остеомиелита 8 3

Вальгусная деформация первого пальца - 18

Всего 47 50

Сложные анатомические нарушения костей при аномалиях развития и деформациях стопы сопровождались и многочисленными рентгеноморфологическими изменениями, которые в каждом случае имели специфическую локализацию, но проявлялись комплексом признаков, степень выраженности и характер которых были различными: остеосклероз, остеопороз, крупноячеистая структура, груботрабекулярное строение, изменения характера или отсутствие силовых линий (аркад) в пяточной кости. В зависимости от обширности дефекта, его анатомических особенностей, локализации или характера аномалии развития, выполняли Г-, Т-, V -образные и другие остеотомии для формирования аппаратом Илизарова дистракционного регенерата заданной формы с целью улучшения биомеханических взаимоотношений костей стопы путем моделирования реконструируемой или удлиняемой кости, учитывая при этом состояние суставов (Таблица 3).

Таблица 3. Распределение больных по полу и виду остеотомии.

Вид остеотомии Пол

Мужчины Женщины

Т - образная 5 4

V- образная 14 8

Г - образная 11 6

Плюсневых костей - 18

Линейная пяточной кости 14 8

Костей среднего отдела - 4

Другие 3 2

Всего 47 50

Удлинение плюсневых костей всем больным производили методом чрескостного остеосинтеза. Остеотомию плюсневых костей производили на уровне их основания, у двух больных остеотомия была выполнена в области тела, на 7мм дистальнее основания. У 18 больных методом рентгенографии и методом КТ изучены особенности репаративного процесса при устранении вальгусной деформации первого пальца.

2.2 Методы исследования.

2.2.1 Полипозиционная рентгенография.

Рентгенография была основным методом исследования больных до операции, на основании которого выявляли характер и степень деформации. Рентгенографию выполняли в прямой и боковой проекциях, при необходимости - в косых проекциях для выявления особых структурных и анатомических изменений костей стопы.

2.2.2 Рентгенометрия.

Для изучения величины диастаза, высоты костных отделов регенерата, величины соединительнотканной прослойки применяли рентгенометрию. По рентгенограммам в прямой и боковой проекциях измеряли указанные показатели, производили статистическую обработку данных и интерпретировали их в соответствии с алгоритмом.

2.2.3. Компьютерная томография.

(Somaton AR.HP «Siemens», Somatom Smile «Siemens»),мультимодальная сетевая графическая станция экспертного класса Leonardo «Siemens». Методом компьютерной томографии измеряли плотность кортикальных пластинок плюсневых костей, пяточной кости, площадь и плотность дистракционного регенерата после демонтажа аппарата внешней фиксации, а также плотность и площадь различных костей среднего и заднего отделов стопы.

2.2.2.1 КТ-рентгенометрия

Для прогнозирования продолжительности иммобилизации сегмента в гипсовой лангете цосле устранения деформации и демонтажа аппарата внешней фиксации предложен способ оценки клиновидного или трапециевидного дистракционного регенерата при КТ после снятия аппарата внешней фиксации. Способ позволяет определять степень зрелости регенерата путем измерения плотностей участков регенерата, условно разделенного на 9 сегментов с использованием унифицированных единиц плотности (HU) с последующим сравнением с табличными данными.

Алгоритм описания дистракционного регенерата при удлинении и устранении деформаций костей заднего отдела стопы.

Характер формирования регенерата зависит от темпа и ритма дистракции, а I его форма - от пространственных взаимоотношений костных фрагментрв, между . которыми формируется костный регенерат. Это проявляется как в темпах формирования регенерата, так и в выраженности его отделов и скорости перестройки, Для пяточной кости характерны два типа регенерата: клиновидный или трапециевидный (Дьячкова Г.В., 2003) (Рис.1).

Рис.1. Схема дистракционного регенерата при устранении деформации (клиновидный) - (а) или при устранении деформации с одновременным удлинением (трапециевидный) - (б).

Основные параметры для изучения днстракционного регенерата при удлинении и устранении деформаций заднего отдела стопы:

В периоде дистракцни:

Диастаз в области основания регенерата (клина или трапеции); Диастаз в области верхушки регенерата, имеющего форму трапеции; При наличии зоны просветления (соединительно-тканной прослойки1) учитываются также: Высота средней части диастаза;

Высота зоны просветления основания клина или трапеции; Высота зоны просветления в средней части клиновидного регенерата; Высота зоны просветления в области верхушки клина или трапеции.

В периоде фиксации:

¡.Высота регенерата по сторонам треугольника, в который вписывается клиновидный регенерат;

2.Высота регенерата по биссектрисе треугольника

При наличии зоны просветления (соединительно-тканной прослойки):

Высота зоны просветления в основании клина или трапеции;

Высота зоны просветления в средней части клина или трапеции;

Высота зоны просветления в области вершины клина или трапеции;

При отсутствии зоны просветления измеряется диаметр центральной части

регенерата.

Полученные данные оцениваются следующим образом:

Период дистракцни. Высота диастаза должна соответствовать темпу и ритму дистракцни. Соответствие величины основания клиновидного или трапециевидного диастаза продолжительности периода дистракцни и темпу удлинения можно проверить по формулам:

1) m=d [sin (а+Да) - sinaj; 2) Aa=arcsin (m/d+sina) - а; 3) h=2dsin a/2, где

m - темп дистракцни, h - основание регенерата, d - диаметр кости, Да - угол

перемещения.

Превышение высоты диастаза (или отставание ее от планируемою, которое измеряется как основание треугольника, на 25% требует выяснения причин и внесения корректив в процесс удлинения.

При условии формирования трапециевидного регенерата (при переходе его из клиновидного) контролируется диастаз в противоположной плоскости. Форма «зоны роста» (участок просветления) в регенерате может быть : -в виде остроугольного треугольника (угол в области вершины не более 20°), -в виде усеченной пирамиды,

-в виде равнобедренного треугольника (угол в области вершины более 60°).

Если зона просветления формируется по третьему типу, что свидетельствует о замедлении процессов регенерации в области основания диастаза, необходима коррекция условий удлинения.

Период фиксации. Если высота регенерата по биссектрисе треугольника или высоте трапеции меньше на 30 - 35% его протяженности в области сторон треугольника, имеет место замедленное костеобразование в области основания треугольника или трапеции и возможно формирование участка просветления по типу кистозной полости, которая подвергается процессам перестройки очень медленно.

Высота зоны просветления:

-если высота зоны просветления в области основания треугольника или трапеции больше 60% от его длины, имеет место замедленная регенерация, -если высота зоны просветления в центральной части больше 30% от высоты межфрагментарного диастаза, также имеет место замедленная консолидация. Период после снятия аппарата. Изучение дистракционного регенерата после снятия аппарата и в условиях постоянно возрастающей нагрузки на стопу заключается в определении степени перестройки зоны регенерата в органотипическую кость.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Рентгенологические особенности регенерации при замещении дефектов, деформаций и аномалий развития заднего отдела стопы.

У 66 больных методом рентгенографии и КТ изучены особенности репаративного процесса при устранении дефектов, деформаций и аномалий развития заднего отдела стопы. При замещении дефектов пяточной кости или удлинении ее при аномалиях развития зональное строение дистракционного регенерата было выражено не всегда. Тем не менее, у 17 больных зона просветления, соответствующая зоне роста, имела место. Формирование дистракционного регенерата, проходя известные «облаковидную» и «трабекулярную» стадии, характеризовалось неравномерной интенсивностью тени. Наблюдаемые в «трабекулярную» стадию костные трабекулы часто располагались в виде извитых линий, направление которых соответствовало вектору растяжения в определенный период времени, повторяя ход перемещаемого фрагмента. После снятия аппарата увеличивалась нагрузка на конечность, в результате чего в структуре пяточной кости крупнопетлистый остеопороз уступал место очаговому остеосклерозу. Через четыре - пять лет после снятия аппарата нормальная мелкоячеистая структура пяточной кости с характерными аркадами, расположенными по силовым линиям, наблюдалась крайне редко. Однако, наблюдаемые в отдаленном периоде гипертрофированные костные трабекулы в местах, где в норме проходят аркады, свидетельствуют о небольшой степени приближения к нормальной структуре и адекватной переносимости нагрузок Анализ рентгенометрических данных показал, что диастаз не соответствовал темпу дистракции у восьми больных (12,1%). Высота зоны просветления в основании регенерата была больше нормы в периоде дистракции у трех больных (4,5%). В центральной части высота прослойки в

периоде дистракции была больше нормы у трех больных. Форма прослойки (угол в вершине треугольника более 60) в периоде дистракции была изменена у четырех больных (6,1%). Высота регенерата по биссектрисе треугольника или высоте трапеции была снижена по сравнению с нормальными показателями в периоде дистракции у 15 больных (22,7%), в периоде фиксации - у пяти (7,6%). Отклонение от нормы отмеченных показателей потребовало увеличения продолжительности фиксации на 10,8±3,2 дня.

2. Количественая характеристика дистракционного регенерата при удлинении и устранении деформаций заднего и среднего отдела стопы по данным компьютерной томографии (КТ).

У 13 больных изучена КТ-характеристика дистракционного регенерата после снятия аппарата для прогнозирования процессов ремоделирования губчатых костей, планирования характера и продолжительности процессов реабилитации. Для изучения степени выраженности остеопороза в костях заднего отдела стопы проведена компьютерная томография с измерением плотности различных участков пяточной, таранной и субхондральной зоны болыпеберцовой костей. В таблице 4 представлены данные о плотности таранной кости и различных отделов пяточной после окончания лечения.

Таблица 4. Показатели плотности различных костей стопы после удлинения или устранения деформации.

Область измерения Параметры

М а Ме

Таранная кость 190,5* 119,3 164

Пяточная кость 111,6 65,9 108,5

Бугор пяточной кости 23,6 21,2 24

Тело пяточной кости 105,1 96,4 122

* р<0,05- отличия плотности таранной кости от различных отделов пяточной.

По данным КТ заднего отдела стопы у 13 пациентов плотность различных отделов регенерата колебалась от - 39 до + 396 Ни. В центральных отделах в периоде фиксации она составила 28,47±7,24Ни. В проксимальном и дистальном отделах регенерата, а также по его периферии, плотность достигала в среднем 310± 65,85Ни, что соответствовало участкам окостенения регенерата. Площадь сечения дистракционного регенерата по МРЯ - изображениям составила в сагиттальной плоскости 3,44±0,98 см2 (таблица 5).

Таблица 5. Площадь дистракционного регенерата пяточной кости в аксиальной и сагиттальной плоскостях.

Плоскость измерения Показатели

М о Ме

Аксиальная 2,87* 0,43 2,9

Сагиттальная 3,44 0,98 3,5

*р<0,05-отличия площади регенерата в аксиальной плоскости от сагиттальной.

Через две - три недели после снятия аппарата регенерат приобретал в аксиальной проекции ячеистое строение, плотность его увеличивалась в центральных отделах до 60-80Ни. Плотность костей стопы после снятия аппарата остается низкой и не превышала 100-200 НИ. После снятия аппарата внешней фиксации у пациентов с врожденными или приобретенными деформациями стоп часто возникает необходимость иммобилизации конечности гипсовой лангетой. При этом срок фиксации может быть различным в зависимости от степени рентгеноморфологической зрелости сформированного дистракционного регенерата, количественную оценку которого можно осуществить методом КТ.

Для этого при МРЯ выделяли зону регенерата, сегментировали его площадь относительно продольной оси кости на центральные и периферийные участки. После этого определяли плотность каждого из выделенных участков, которую выражали в единицах Хаунсфилда (НЦ| (Рис.2).

Рис. 2. Условное разделение регенерата на девять зон на примере трапециевидного регенерата

При сопоставлении результатов клинической пробы, данных рентгенографии с результатами, полученными при KT, определено, что зоны регенерата с показателями плотности 70-80 HU и выше могут расцениваться как зоны с высокой минерализацией, с показателями плотности 60-70 HU - как зоны с хорошей минерализацией, с показателями плотности 50-60 HU - как зоны с удовлетворительной минерализацией, с показателями плотности менее 50 HU -как зоны с неудовлетворительной минерализацией.

3. Регенерации коротких костей стопы.

3.1. Рентгенологические проявления регенерации плюсневых костей.

Средняя величина укорочения плюсневых костей составила 1,57± 0,38см. В тех случаях, когда остеотомию выполняли на границе диафиза и основания плюсневой кости или через ее основание, формирование дистракционного регенерата происходило активно и уже через 10-14 дней в диастазе хорошо визуализируются облаковидные и глыбчатые тени регенерата. К 21-25 дню дистракции тень регенерата в дистальном и проксимальном отделе становится более плотной, появляется срединная зона просветления, усиливается остеопороз головки удлиняемой кости. К 35дню дистракции зональное строение регенерата четко выражено. Через 20 дней фиксации зона просветления не видна, сохраняется продольная исчерченность регенерата в виде тонких продольных теней, близко расположенных друг к другу. Продолжительность дистракции составила 30±18,1 день, фиксации - 42±17,2 дня. Результаты изучения плотности кортикальных пластинок 1,11,III плюсневых костей неоперированной конечности представлены в таблице 6.

Таблица 6. Плотность кортикальной пластинки плюсневых костей на неоперированной конечности, 1Ш (М± а).

Поверхность кости Локализация измерения

I плюсневая кость(п=7) III плюсневая кость(п=16) V плюсневая кость(п=8)

Тыльная 703,2±180,9 893,63±171,38 708,25±247

Подошвенная 605,4 ±140 946,3 Ш35.91 661,3±171,5

После операции плотность костей стопы уменьшалась (Таблица 7).

Таблица 7. Плотность кортикальной пластинки плюсневых костей на оперированной конечности Ни (М± о).

Поверхность кости Локализация измерения

I плюсневая кость(п=5) III плюсневая кость(п=16) V плюсневая кость(п=3)

Тыльная 492 ±133,8* 846,3±260,8 571±156,3

Подошвенная 495,8 ±111,1 784,6±167,4 607±187,71

*р<0,05-отличие плотности I плюсневой кости по тыльной поверхности от аналогичного показателя III плюсневой кости.

3.2. Рентгенологические проявления регенерации кости у больных Hallux valgus.

Изучение плотности костной мозоли в области первой плюсневой кости после ее остеотомии у больных Hallux valgus показало, что при выполнении остеотомии в средней трети плюсневой кости формирование костной мозоли идет наиболее медленно, а плотность ее через 45 дней фиксации составляет не

более 240-450Ни. После остеотомии иа уровне основания и на границе с головкой плюсневой кости плотность костной мозоли через 25 дней фиксации составляет 200-260 НЛ. Результаты изучения плотности кортикальных пластинок первой, третьей и пятой плюсневых костей неоперированной конечности представлено в таблице 8.

Таблица 8. Плотность кортикальной пластинки плюсневых костей неоперированной конечности у больных Hallux Valgus._

Показатели Гплюсневая кость Ш плюсневая кость V плюсневая кость

т п т п т п

М 303,2* 605,4 946,3 784,6 708,25 661,3

а 180,9 140 260,8 167,4 247 171,5

Me 655 610 935,5 784 703 625,5

т- тыльная поверхность, п- подошвенная поверхность

*р<0,05- отличие плотности I плюсневой кости по тыльной поверхности от III и V

плюсневой костей.

На оперированной конечности у больных Hallux Valgus плотность кортикальной пластинки первой плюсневой кости через месяц после демонтажа аппарата была снижена до 495,0±111,1 HU, пятой плюсневой - до 323,7 ±91,5HU (таблица 9).

Таблица 9. Плотность кортикальной пластинки плюсневых костей оперированной конечности у больных Hallux Valgus через месяц после демонтажа аппарата (HU).__

Показатели I плюсневая кость V плюсневая кость

т п т п

М 192,0* 495,0 417,5 323,7

а 133,8 111,1 128,3 91,5

т- тыльная поверхность, п - подошвенная поверхность

*р<0,05- отличие плотности I плюсневой кости по тыльной поверхности от V плюсневой кости.

Через пять - шесть месяцев после снятия аппарата плотность кортикальной пластинки увеличивалась до 600-700 HLJ. Обработка данных КТ на мультимодальной станции «Leonardo» позволила получить виртуальное изображение костей стопы и оценить степень воссоздания ее формы, взаимоотношения между костями.

выводы

1.Разработанный алгоритм описания дистракционного регенерата позволяет проводить целенаправленное изучение необходимых для анализа дистракционного регенерата параметров и стандартных схем обработки, чтобы получить максимально возможную информацию о состоянии дистракционного регенерата, оценивать его количественные параметры, степень зрелости.

2.Форма и тип дистракционного регенерата и скорость перестройки новообразований костной ткани при устранении деформаций зависит от исходных рентгеноморфологических характеристик таранной и пяточной костей, темпа и ритма дистракции, выраженности остеопороза в костях стопы. Вне зависимости от формы регенерата выявлено два его типа: с наличием «зоны роста» (участки просветления треугольной формы) и непрерывным расположением костных трабекул.

3.Изучение рентгенометрических данных, в соответствии с предложенным алгоритмом, выявило несоответствие диастаза темпу дистракции у 8 больных(12,1%). Высота зоны просветления в основании регенерата была больше нормы у трех больных(4,5%), замедленная регенерация клиновидного регенерата с наличием зоны роста (угол в вершине треугольника более 60°)

имела место у четырех больных (6,1%).Высота регенерата по биссектрисе треугольника или высоте трапеции была снижена по сравнению с нормальными показателями в периоде дистракции у 15 больных (22,7%), в периоде фиксации -у пяти (7,6%).

4.Предложенный способ количественной оценки дистракционного регенерата с использованием унифицированных единиц (HU) позволяет получить объективные данные о плотностных характеристиках регенерата, исключая влияние окружающих мягких тканей, вне зависимости от их объема, что позволяет стандартизировать полученные данные.

5.Зоны регенерата при удлинении и устранении деформаций губчатых костей стопы после снятия аппарата с показателями плотности 70-80 HU и выше могут расцениваться как зоны с высокой минерализацией, с показателями плотности 60-70 HU - как зоны с хорошей минерализацией, с показателями плотности 50-60 HU - как зоны с удовлетворительной минерализацией, с показателями плотности менее 50 HU - как зоны с неудовлетворительной минерализацией.

6.Удлинение коротких костей стопы отличается типом формирования регенерата в области тела плюсневых костей (плотное облаковидное строение регенерата в начале периода дистракции; тонкие, плотно расположенные трабекулы в конце дистракции), а также медленной перестройкой в органотипическую кость.

7.На скорость сращения и перестройки кости при устранении Hallux valgus влияют уровень остеотомии и величина диастаза. Наименьшие сроки фиксации отмечены в тех случаях, когда не было диастаза между отломками, а остеотомии были выполнены в области основания и проксимальнее головки I плюсневой кости.

Практические рекомендации.

1.Для прогнозирования сроков дополнительной иммобилизации у больных после удлинения или устранения деформаций губчатых костей стопы необходимо производить KT с целью определения плотности удлиненной кости.

2.При отсутствии зон с показателями плотности менее 50 HU и преобладании зон с показателями 60-70 HU фиксацию в гипсовой лангете рекомендуется производить в течение четырех недель после снятия аппарата внешней фиксации.

3.При отсутствии зон с показателями плотности менее 50 HU и преобладании зон с показателями 70-80 HU фиксация в гипсовой лангете может производиться в течение 2-3 недель после снятия аппарата внешней фиксации.

4.При наличии более одной зоны с неудовлетворительной минерализацией наиболее прогностически неблагоприятным следует считать расположение этих зон в пределах одного слоя (в зонах 1,4, 7 или 2, 5, 8 или 3, 6, 9). В этих случаях срок иммобилизации гипровой лангетой может быть увеличен до 8-10 недель.

5.Для предотвращения замедленного сращения плюсневой кости у больных с вальгусной деформацией первого пальца необходимо не допускать диастаз между фрагментами более 2мм.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Дьячкова Г. В. Клинико-рентгенологические особенности голеностопного сустава у больных с аномалиями развития заднего отдела стопы / Г. В. Дьячкова, А. С. Неретин, С. А. Нижечик // Новые технологии в лечении и реабилитации больных с патологией суставов : материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Курган, 2004.-С. 101-102.

2. Качественные и количественные показатели рентгенологической оценки дистракционного регенерата / Г. В. Дьячкова, Е. С. Михайлов, С. А. Ерофеев, С. А. Нижечик, М. А. Корабельников // Гений ортопедии. - 2003. - N° 4. - С. 11-14.

3. Шевцов В.И. Качественный и количественный анализ КТ-морфологии дистракционного регенерата при удлинении и устранении деформаций нижних конечностей / В. И. Шевцов, Г. В. Дьячкова, А. В. Ковалева, М. А. Корабельников, К. А. Дьячков, А. А. Щукин, Д. А. Попков, С. А. Нижечик // Травматология и ортопедия России. - 2007. - № 3. - С. 56-62.

4. Шевцов В.И. Комплексная оценка репаративного костеобразования при удлинении конечностей и устранении деформаций / В. И. Шевцов, Г. В. Дьячкова, М. А. Корабельников, К. А. Дьячков, Д. А. Алекберов, С. А. Нижечик //Актуальные проблемы костной патологии у детей и взрослых: материалы науч.-практ. конф. травматол.-ортопедов России с международным участием. -М„ 2008. - С. 283-285.

5. Михайлов, Е. С. Алгоритм описания дистракционного регенерата при удлинении и устранении деформаций костей заднего отдела стопы / Е. С. Михайлов, С. А. Нижечик, М. А. Корабельников // Новые технологии в

диагностике и лечении травм и заболеваний опорно-двигательной системы : материалы межрегион, конф. молодых ученых. - Саратов, 2003. - С. 55-59.

6. Неретин, А. С. Рентгеноморфологические особенности дистракционного регенерата при моделировании пяточной кости у больных с врожденными аномалиями развития стоп / А. С. Неретин, С. А. Нижечик // XXXVI областная научно-практическая конференция врачей Курганской области, посвящ. 85-летию со дня рождения д-ра мед. наук, проф. Я.Д. Витебского : тез. докл. -Курган, 2004.- С. 110-111.

7. Дьячкова Г.В. Рентгенологические особенности регенерации костной ткани при лечении больных с аномалиями развития стопы / Г. В. Дьячкова, А. С. Неретин, М. А. Корабельников, С. А. Нижечик // Гений ортопедии. - 2005. - № 4. -С. 98-101.

8. Дьячкова Г.В. Рентгенологические особенности солитарных кист пяточной кости / Г. В. Дьячкова, М. А. Корабельников, Е. С. Михайлов, С. А. Нижечик // Гений ортопедии. - 2007. - № 4. - С. 21-24.

9. Дьячкова Г.В. Рентгенологические особенности удлинения костей стопы / Г.

B. Дьячкова, М. А. Корабельников, А. С. Неретин, Т. Е. Козьмина, С. А. Нижечик, А. В. Ковалева // Первая международная конференция по хирургии стопы и голеностопного сустава в Москве : сб. тез. М., 2006. С. 30-30.

10. Дьячкова Г.В. Рентгеноморфологические особенности репаративной регенерации при лечении больных с аномалиями развития и последствиями травм костей стопы / Г. В. Дьячкова, М. А. Корабельников, А. С. Неретин, Д. В. Самусенко, С. А. Нижечик // Первая международная конференция по хирургии стопы и голеностопного сустава в Москве : сб. тез. М., 2006. С. 29-30.

11. Дьячкова Г.В. Способ определения продолжительности дополнительной иммобилизации стопы после ее реконструкции методом управляемого чрескостного остеосинтеза / Дьячкова Г. В., Корабельников М. А., Неретин А.

C., Нижечик С. А. //Патент 2336818, Российская Федерация, МПК 7 А 61 В 17/56. опубл. 27.10.2007, Бюл. № 30. - 1 с.

Удостоверение № 56/06 на рац. предложение. Способ определения степени зрелости трапециевидного регенерата костей стопы после снятия аппарата внешней фиксации / А. С. Неретин, М. А. Корабельников, С. А. Нижечик ; ФГУ РНЦ «ВТО».

Список сокращений:

• КТ (РКТ) - рентгеновская компьютерная томография

• п - количество наблюдений •М - средняя арифметическая

• о — среднее квадратичное отклонение

• HU - единицы Хаунсфилда

• MPR - мультипланарная реконструкция

•VRT- 3D реконструкция серии КТ, МРТ - томограмм

• ММС «LEONARDO» - мультимодальная станция «LEONARDO» экспертного класса

• ЧКО - чрескостный остеосинтез

Отпечатано в типографии «Дамми». г. Курган, пр. Машиностроителей, 13А, тел. (3522) 255-545. Тираж 100 экз.

Деформации и дефекты костей стопы являются одним из наиболее частых проявлений ортопедической патологии, для устранения которой в последние годы наиболее часто применяется метод чрескостного остеосинтеза [5;20;40;45;69;131;136;148;154;179;190] . Деформации, аномалии развития и дефекты костей стопы даже в своих минимальных проявлениях влекут за собой целый ряд нарушений, приводящих к изменению биомеханики стопы и её функциональных возможностей. Устранение большой части дефектов и деформаций в настоящее время осуществляется посредством чрескостного дистракционно-компрессионного остеосинтеза с образованием дистракционного костного регенерата[47;53;].

У детей возможно устранение деформаций стопы путем бескровной трансформации аппаратом Илизарова у взрослых устранение деформаций и ликвидация дефекта костей стопы сопровождается различного вида остеотомиями - V, Г, Т - образными, шарнирными или требует двух или трех - суставного артродеза аппаратом Илизарова[3;5;16;28;33;51;56;58; ]. В ряде случаев имеет место одномоментная коррекция деформации, но чаще происходит постепенное устранение патологической установки или формы костей стопы с формированием дистракционного регенерата[72;80;82;88].Применяются и другие методики лечения патологии стопы [10,62,70,73;81;98;99;102].

Сложный и длительный по времени процесс устранения деформаций сопровождается значительными изменениями в структуре костей стопы, что требует постоянного рентгенологического контроля. Рентгенологические аспекты контроля за формированием последнего имеют большое значение на всех этапах его развития, имеют решающее значение в определении темпов дистракции и оптимальных физических нагрузок в реабилитационный период, помогают корригировать промежутки времени для различных этапов лечения[91;101;]. Не меньшее значение имеет и оценка исходного состояния кости, поскольку во многом определяет выбор методики лечения.

Изучение особенностей перестройки костей стопы и дистракционного регенерата при устранении деформаций и замещении дефектов костей стопы отражено в небольшом количестве работ, выполненных в РНЦ «ВТО» им. академика Г.А. Илизарова. В этих работах показаны рентгеноморфологические особенности строения костей стоп у больных с аномалиями развития, деформациями, дефектами, а также описаны особенности регенерации костной ткани при удлинении и устранении деформаций костей среднего и заднего отделов стопы [39;113;114;115;135]. Отличия касались как особенностей формирования дистракционного регенерата в губчатых и трубчатых костях стопы, так и строения дистракционного регенерата в различных стадиях его формирования. Кроме того, дана краткая рентгенологическая характеристика дистракционного регенерата при замещении дефектов пяточной кости, и процесса перестройки костной ткани в отдаленном периоде наблюдения за больными, а также показаны некоторые особенности репаративного процесса при устранении аномалий развития стоп[ 38;137; ].

В более поздних работах предложены количественные и качественные параметры изучения дистракционного регенерата, в том числе и клиновидного, образующегося при замещении дефектов или удлинении губчатых костей стопы [ 2;38].

Однако системного анализа процессов костеобразования при формировании дистракционного регенерата губчатых костей стопы, с использованием современных методов исследования и количественной оценкой не проводилось, так же как и не изучены особенности рентгеноморфологической динамики костей стопы после использования методик чрескостного остеосинтеза.

Цель исследования:

Изучить особенности и разработать рентгенологические критерии оценки костеобразования при устранении методом чрескостного остеосинтеза дефектов, деформаций и аномалий развития костей стопы. Задачи исследования:

- Разработать алгоритм описания дистракционного регенерата, параметры и критерии для оценки дистракционного регенерата.

Изучить рентгенологические особенности дистракционного регенерата при устранении деформаций и замещении дефектов заднего отдела стопы.

- Методом компьютерной томографии (КТ) изучить количественные параметры дистракционного регенерата и прилежащих костей стопы при устранении деформаций стопы и замещении дефектов пяточной кости.

- Изучить количественные рентгенологические особенности формирования дистракционного регенерата при удлинении коротких костей стопы.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный алгоритм и способ оценки дистракционного регенерата на основании комплекса предложенных показателей позволяет прогнозировать степень активности его формирования, а также сроки и полноценность его перестройки, продолжительность дополнительной фиксации.

2.Репаративные процессы в губчатых костях стопы, сохраняя общие принципы костеобразования при дистракционном остеосинтезе, отличаются более активным течением формообразовательных и более медленным — перестроечных, в сравнении с длинными костями.

Новизна исследования:

На основании комплекса современных методов исследования изучены особенности формирования дистракционного регенерата и перестройки костной ткани при устранении деформаций и удлинения костей стопы с количественной оценкой процессов дистракционного остеогенеза, разработаны параметры и объективные критерии качественной и количественной оценки репаративного процесса у больных при устранении деформаций, аномалий развития и дефектов стопы методом чрескостного остеосинтеза. Разработан новый способ прогнозирования перестройки дистракционного регенерата методом компьютерной томографии1 для определения сроков дополнительной фиксации стопы. Практическая значимость.

Полученные результаты важны как для решения тактических вопросов (в частности для определения оптимальных условий удлинения аппаратом Илизарова), так и для прогностической оценки дальнейших реабилитационных мероприятий. Полученные данные позволили стандартизировать изучение дистракционного регенерата для динамической оценки его у больных с различной этиологией заболевания на различных этапах лечения и возможностью давать практические рекомендации о продолжительности дополнительной фиксации на амбулаторном этапе лечения.

Внедрение результатов исследования

Предложенные в диссертации методы изучения дистракционного регенерата используются в работе отдела рентгеновских, ультразвуковых и радионуклидных методов диагностики ФГУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А.Илизарова Росмедтехнологий», используются в процессе обучения на факультете повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов ГОУ ВПО Тюм. ГМА Росздрава. Новизна исследования:

На основании комплекса современных методов исследования изучены особенности формирования дистракционного регенерата и перестройки

1 Патент РФ, МПК 7 А 61 В 17/56

Способ определения продолжительности дополнительной иммобилизации стопы после ее реконструкции методом управляемого чрескостного остеосинтеза / Дьячкова Г.В. (РФ), Корабельников М.А.

РФ), Неретин А.С. (РФ), Нижечик С.А. (РФ), ФГУН «РНЦ «ВТО» им.акад.Г.А.Илизарова Росздрава»

РФ). - 3аявл.23.03.2007 костной ткани при устранении деформаций и удлинения костей стопы с количественной оценкой процессов дистракционного остеогенеза, разработаны параметры и объективные критерии качественной и количественной оценки репаративного процесса у больных при устранении деформаций, аномалий развития и дефектов стопы методом чрескостного остеосинтеза. Разработан новый способ прогнозирования перестройки дистракционного регенерата методом компьютерной томографии для определения сроков дополнительной фиксации стопы. Практическая значимость.

Полученные результаты важны как для решения тактических вопросов (в частности для определения оптимальных условий удлинения аппаратом Илизарова), так и для прогностической оценки дальнейших реабилитационных мероприятий. Полученные данные позволили стандартизировать изучение дистракционного регенерата для динамической оценки его у больных с различной этиологией заболевания на различных этапах лечения и возможностью давать практические рекомендации о продолжительности дополнительной фиксации на амбулаторном этапе лечения.

Внедрение результатов исследования

Предложенные в диссертации методы изучения дистракционного регенерата используются в работе отдела рентгеновских, ультразвуковых и радионуклидных методов диагностики ФГУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А.Илизарова Росмедтехнологий», используются в процессе обучения на факультете повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов ГОУ ВПО Тюменской государственной медицинской академии МЗРФ.

Апробация работы

Результаты работы доложены на Всероссийских, региональных и местных конференциях, в том числе:

• Научно-практической конференции - семинаре «Остеопороз: диагностика, 9 профилактика, лечение», Курган, 3 апреля 2008

• II съезде травматологов-ортопедов УрФО, Курган, 24-25 сентября 2008

• Обществе травматологов - ортопедов Курганской области, май 2008, апрель 2009.

• На итоговой конференции РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А.Илизарова.

• На первом конгрессе Российской A.S.A.M.I., Курган, 16-17 декабря 2009г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе одна - в журнале, рекомендованнм ВАК РФ для публикации результатов научных работ на соискание ученой степени кандидата медицинских наук.

Личный вклад автора

Автором самостоятельно проведен аналитический обзор литературы по изучаемой проблеме, определена цель и задачи исследования. Автор непосредственно принимал участие в сборе и анализе результатов. Доля участия автора в сборе информации — 90%, в статистической обработке материала и составлении баз данных - 85%, в обобщении и анализе материала - 95%.

Самостоятельно провел обследование всех больных методом компьютерной томографии, при участии автора проведен анализ 95% рентгенограмм, составлены базы данных. При участии автора предложен способ прогнозирования продолжительности дополнительной фиксации стопы после демонтажа аппарата внешней фиксации и получен патент РФ №2336818.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 145 страницах машинописи, состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, содержащего 141 отечественных и 115 иностранных источников. Текст иллюстрирован 78 рисунками, содержит 10 таблиц.

выводы

1 .Разработанный алгоритм описания дистракционного регенерата позволяет проводить целенаправленное изучение необходимых для анализа дистракционного регенерата параметров и стандартных схем обработки, чтобы получить максимально возможную информацию о состоянии дистракционного регенерата, оценивать его количественные параметры, степень зрелости.

2.Форма и тип дистракционного регенерата и скорость перестройки новообразований костной ткани при устранении деформаций зависит от исходных рентгеноморфологических характеристик таранной и пяточной костей, темпа и ритма дистракции, выраженности остеопороза в костях стопы. Вне зависимости от формы регенерата выявлено два его типа: с наличием «зоны роста» (участки просветления треугольной формы) и непрерывным расположением костных трабекул.

3.Изучение рентгенометрических данных, в соответствии с предложенным алгоритмом, выявило несоответствие диастаза темпу дистракции у 8 больных(12,1%). Высота зоны просветления в основании регенерата была больше нормы у трех больных(4,5%), замедленная регенерация клиновидного регенерата с наличием зоны роста (угол в вершине треугольника более 60° ) имела место у четырех больных (6,1%).Высота регенерата по биссектрисе треугольника или высоте трапеции была снижена по сравнению с нормальными показателями в периоде дистракции у 15 больных (22,7%), в периоде фиксации - у пяти (7,6%).

4.Предложенный способ количественной оценки дистракционного регенерата с использованием унифицированных единиц (HU) позволяет получить объективные данные о плотностных характеристиках регенерата, исключая влияние окружающих мягких тканей, вне зависимости от их объема, что позволяет стандартизировать полученные данные.

5.Зоны регенерата при удлинении и устранении деформаций губчатых костей стопы после снятия аппарата с показателями плотности 70-80 HU и выше могут расцениваться как зоны с высокой минерализацией, с показателями плотности 60-70 HU - как зоны с хорошей минерализацией, с показателями плотности 50-60 HU - как зоны с удовлетворительной минерализацией, с показателями плотности менее 50 HU - как зоны с неудовлетворительной минерализацией.

6.Удлинение коротких костей стопы отличается типом формирования регенерата в области тела плюсневых костей (плотное облаковидное строение регенерата в начале периода дистракции; тонкие, плотно расположенные трабекулы в конце дистракции), а также медленной перестройкой в органотипическую кость.

7.На скорость сращения и перестройки кости при устранении Hallux valgus влияют уровень остеотомии и величина диастаза. Наименьшие сроки фиксации отмечены в тех случаях, когда не было диастаза между отломками, а остеотомии были выполнены в области основания и проксимальнее головки I плюсневой кости.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1.Для прогнозирования сроков дополнительной иммобилизации у больных после удлинения или устранения деформаций губчатых костей стопы необходимо производить КТ с целью определения плотности удлиненной кости.

2.При отсутствии зон с показателями плотности менее 50 HU и преобладании зон с показателями 60-70 HU фиксацию в гипсовой лангете рекомендуется производить в течение четырех недель после снятия аппарата внешней фиксации.

3.При отсутствии зон с показателями плотности менее 50 HU и преобладании зон с показателями 70-80 HU фиксация в гипсовой лангете может производиться в течение 2-3 недель после снятия аппарата внешней фиксации.

4.При наличии более одной зоны с неудовлетворительной минерализацией наиболее прогностически неблагоприятным следует считать расположение этих зон в пределах одного слоя (в зонах 1, 4, 7 или 2, 5, 8 или 3, 6, 9). В этих случаях срок иммобилизации гипсовой лангетой может быть увеличен до 810 недель.

5.Для предотвращения замедленного сращения плюсневой кости у больных с вальгусной деформацией первого пальца необходимо не допускать диастаз между фрагментами более 2мм.