Автореферат и диссертация по медицине (14.00.22) на тему:Трансплантационная терапия замедленного костеобразования при дистракционном остеосинтезе (экспериментально-клиническое исследование)

БАРАБАН! Андрей Анатольевич

ТРАНСПЛАНТАЦИОННАЯ ТЕРАПИЯ ЗАМЕДЛЕННОГО КОСТЕОБРАЗОВАНИЯ III И ДИСТРАКЦИОННОМ ОСТЕОСИНТЕЗЕ (экспериментально - клиническое исследование)

14,00.22 - травматология и ортопедия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Саратов - 2005

Работа выполнена в Иркутском институте травматологии и ортопедии НЦ PBX ВСНЦ СО РАМН.

Научный консультант:

лауреат Государственной премии РФ, заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор медицинских наук, профессор Барабаш Анатолий Петрович.

Официальные оппоненты:

чл.-кор. РАМН, заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор Корнилов Николай Васильевич; доктор медицинских наук, профессор Валова Лариса Теодоровна; доктор медицинских наук, профессор Морозов Владимир Петрович.

Ведущая организация:

Государственное учреждение Московский областной научно-исследовательский клинический институт имени М.Ф. Владимирского (Москва).

Защита состоится « 22 » июня 2005 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д.208.094.01 ГОУ ВПО Саратовский государственный медицинский университет по адресу: 410012, Саратов, ул. Большая Казачья, 112.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Саратовского государственного медицинского университета.

Автореферат разослан « /?» £_ 2005 г.

Учёный секретарь ^

диссертационного совета доктор медицинских наук

Маслякова Г.Н.

ШМа-Ч

Й/НШ5"

&0 5Ч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Обеспечение врачами - ортопедами благоприятных условий заживления костной раны при компрометированном косте-образовании является основным мероприятием в процессе реабилитации больных после травм.

Техническое совершенствование различного рода скрепи-телей, устройств, имплантатов - это лишь одна (медико-техническая) сторона в решении проблемы оптимизации условий заживления костной раны. Медико-биологический аспект иногда не зависит от врача. Неблагоприятные условия среды, где проживает человек (экологический фактор), требуют от организма повышенного напряжения адаптивных систем. Срыв их или хронизация патологического воздействия неблагоприятных факторов отражается на различных уровнях, системах и органах человека.

Исследования последних лет подтверждают влияние неблагоприятных условий среды и образа жизни на исходы травм. Так, в Южно - Уральском регионе сроки заживления костной раны длинных костей составляют от 60 до 90 дней; в Дальневосточном регионе - от 63 до 105 дней; в Восточно - Сибирском регионе - 75 - 120 дней, а в отдельных городах - до 300 дней (Попова Л.А., 1981, 1994; Тишков Н.В., 1995; Зырянова Т.Д., 1996; Сысенко Ю.М., 2000; Барабаш Ю.А., 2001). В тридцати процентах случаев основной причиной инвалидизации населения с переломами длинных костей является нарушение процесса костеобразования (Барабаш Ю.А., 2001). Доля же ятрогенного

фактора в лечении переломов костей составляет 11.9% (Р<0.01). Таким образом, почти 42% пострадавших в силу медико-биологических условий - потенциальные кандидаты в инвалиды, где врачу не удастся оптимизировать регенеративный процесс. На полное восстановление анатомического образа кости, физиологии и её функции влияют и осложнения, связанные с далеко не идеальными современными конструкциями скрепления отломков. Погружной остеосинтез даёт до 5 - 7% осложнений, транссегментарное проведение спиц (аппараты внешней фиксации) в 46.3% случаев приводит к полифокальным мио-фасцидозам (Тишков Н.В., 1995), а воспалительные явления мягких тканей составляют 27 - 34% (Сысенко Ю.М., 2000).

Стимуляционная терапия замедленного костеобразования может строиться на основе стабильно-функционального остео-синтеза ("комплекс" условий для заживления костной ткани), сберегательного отношения к трофическим тканям и параметров закономерности формообразования новой ткани натяжением-напряжением (Илизаров Г.А., 1979 -1985).

Признанной и наиболее используемой в хирургическом лечении замедленного костеобразования является биоткань. Тканевые банки РФ ежегодно отпускают учреждениям здравоохранения более 20000 костных трансплантатов. Истинную же потребность, как выяснилось, никто не изучал. Международные симпозиумы «Биоимплантология на пороге XXI века» (2001, 2004 гг.) еще раз подтвердили нерешенность многих вопросов заместительной и стимуляционной терапии для клинического использования трансплантации костной ткани. Применение объемных трансплантатов для стимуляции костеобразования в

сочетании с остеосинтезом стало традиционным методом лечения. Существенные признаки трансплантации состоят в создании временного депо биологически активных веществ в зоне патологии и включении их в обмен веществ на клеточном уровне во времени. Несмотря на объективные трудности (пробелы в законодательстве РФ, ограниченное количество тканевых банков) научные исследования по разработке новых технологий приготовления пластического материала продолжаются и имеют тенденцию к расширению. Свидетельством этого является появление клеточных банков для трансплантации, создание новых способов консервации, выполнение экспериментальных работ и апробации новых технологий в клинической практике (Малахов O.A., 1999; Барабаш А.П. с соавт., 2001, 2004; Миронов С.П., 2001; Лепихова С.А. с соавт., 2001; Малахов O.A. с соавт., 2001, 2004; Корнилов Н.В. с соавт., 2001; Литовченко В.А. с соавт., 2004; Федоров В.Д. с соавт., 2004; Шевцов В.И., Ерофеев С.А. 2004).

Каким путём идёт остеогенез после трансплантации биотканей в компрометированный очаг костеобразования, какие компоненты трансплантата наиболее важны для стимуляции, какова роль общих и местных реакций организма в репаратив-ной регенерации костной ткани? Ответы на эти теоретические вопросы сродни решению отдельной проблемы. Конечно, отрывочные сведения по частному вопросу можно найти в литературе, но целостного представления по данной проблеме у ортопедов пока нет.

Очевидно, что главной проблемой для исследования и изучения является посттрансплантанионный остеогенез. Специфи-

ка экспериментального доказательства стимуляционной терапии замедленного костеобразования позволила нам выбрать модель опыта и определить цель работы.

Цель работы

Исследование влияния трансплантации биотканей в дист-ракционный регенерат на процесс последующего костеобразования.

Задачи исследования

1. Создать модель замедленного костеобразования при удлинении конечностей.

2. Изучить влияние полнокомпонентной костной ткани (аутотрансплантата) при её свободной трансплантации в срединную прослойку регенерата на костеобразовательный процесс.

3. Изучить особенности костеобразовательного процесса после пересадки в регенерат деминерализованного костного трансплантата.

4. Сравнить посттрансплантационный остеогенез после пересадки аутокости, ДКТ и фетальных тканей.

5. Изучить кинетику минералов, их топографическую фиксацию в нижних конечностях в процессе опыта.

6. Сопоставить динамику изменений микроэлементного состава сыворотки крови в зависимости от вида трансплантационного материала.

7. Изучить клиническую эффективность трансплантации биотканей в очаг замедленного костеобразования у больных при удлинении конечности и замещении дефекта длинной кости.

Положения, выносимые на защиту

1. Замедленное костеобразование базируется на нарушении фазы минерализации репаративной регенерации костной ткани.

2. Трансплантация в регенерат полнокомпонентной костной ткани, ДКТ и фетальных тканей изменяет тип остеогенеза, придавая ему сходство с развитием кости в онтогенезе.

3. Доминантная и следовая симметрия в минерализации регенерата является закономерным явлением и может быть прижизненно определена методом денситометрии.

Научная новизна и практическая значимость работы

Создана и обоснована модель замедленного костеобразова-ния при удлинении конечностей. Скорость растяжения тканей в аппарате, составляющая ежесуточный прирост 1.8% от исходной величины сегмента конечности, приводит к образованию широкой зоны роста в регенерате. Клеточно-тканевая диссоциация обуславливает превращение коллагеновых волокон в фиброзную ткань. Морфологическая структура дистракционного регенерата во всех опытах была идентичной. Содержание каль-цифицированной ткани, определённое в регенерате методом электронно-зондового сканирования, ниже нормальных величин на 25%. Модель в экспериментах на кроликах создаётся за 40 дней, для исследовательских целей за 10 дней хронического опыта.

На уровне мировой новизны предложен и обоснован в эксперименте и клинике способ лечения замедленного костеобразо-вания при дистракционном остеосинтезе (патент РФ № 2157129, от 2000г.). Стимулирующие свойства на остеогенез небольшого

по размерам аутотрансплантата, помещаемого в зону роста (середину регенерата), доказаны клинически, рентгенологически и электронно-зондовым сканированием. При замедленном косте-образовании у больных при замещении дефектов, удлинении конечностей после трансплантации в регенерат аутокости фиксацию прекращали через два месяца. Фаза минерализации протекает активно с превышением нормы на 28%, но содержание каль-цифицированной ткани в новообразованной кости ещё не соответствует содержанию кальция в пластинчатой кости.

Впервые определена минеральная плотность костной ткани (МПКТ) на протяжении всей конечности, шагом 3.25 мм. Создана топографическая карта содержания МПКТ голеней подопытных кроликов. В отличие от анатомического деления кости на эпифизы, метафизы, метадиафизы и диафиз в трубчатой кости нами выделено 7 зон (п = 150, Р< 0.1, г = 1.012).

Впервые при удлинении конечности прослежена динамика миграции минералов по длиннику кости. Выделены зоны наибольшей фиксации минералов и их кинетика как на удлинённой конечности, так и интактной голени. Выявлено явление доминантной и следовой симметрии в процессе минерализации образования новой кости после трансплантации в регенерат (аутокости, ДКТ, ФКТ и ФНТ).

Обозначено преобладание общих реакций организма в местном процессе образования кости.

Наблюдаемая деминерализация эпифизарных зон длинной кости в оперированной конечности кратковременна и характерна только для первой половины периода фиксации. Доминантное зональное содержание МПКТ в интактной конечности свя-

зано с нормальной васкуляризацией, обозначает симметричную зону острой или хронической агрессии и может быть использовано для диагностики патологической или физиологической перестройки кости, а также в лечении заболеваний и повреждений суставов.

В сравнительном эксперименте пересадки полноценного, деминерализованного костного трансплантата и фетальной костной и нервной ткани в регенерат определены пути остеогене-за, а также участие отдельных компонентов кости в стимуляци-онном процессе.

Новым следует считать то, что вид трансплантационного материала не изменяет природу остеогенеза, он её модифицирует, в большей или меньшей мере придавая новым очагам косте-образования в месте трансплантации черты онтогенетического образования кости.

В аспекте наибольшего стимулирующего эффекта, просто-1 ы приготовления и способа введения в регенерат наиболее перспективной следует считать аллогенную фетоткань (костную и нейроткань).

Особую важность инъекционная трансплантация в очаг замедленного костеобразования приобретает в поликлинической ортопедии, профилактическом лечении дегенеративно-дистрофических поражениях скелета, а перспективным направлением поиска стимуляционной терапии будет комбинация вида фето-тканей.

Апробация диссертационной работы

Материалы диссертации доложены на конференции молодых ученых - "Новое в решении актуальных проблем травма-

тологии и ортопедии" (Москва, 2000); первом международном симпозиуме «Биоимплантология на пороге XXI века» (Москва, 2001); втором международном симпозиуме «Клинические и фундаментальные аспекты тканевой терапии» (Самара, 2004); заседании № 329 Саратовского научно-практического общества травматологов-ортопедов (Саратов, 2004); Ученом совете Саратовского НИИТО (Саратов, 2005).

Публикации

Диссертация выполнена по плану научно-исследовательских работ ИТО НЦРВХ ВСНЦ СО РАМН. Тема, № гос. регистрации 01980004926.

По материалам диссертации опубликовано 40 печатных работ, из них 12 в центральной печати.

Внедрение результатов исследования в практику

Результаты исследования используются в учебном процессе кафедр травматологии и ортопедии с курсом военно-полевой хирургии Саратовского медицинского университета; Ставропольской медицинской академии; Военно-медицинском институте ФСБ России (Нижний Новгород); ГИДУВе г.Новокузнецка; подготовке специалистов (ординатура, аспирантура) Саратовского НИИТО; а также в работе травматологических отделений Областной клинической больницы г.Саратова, ММУ № 2, 3, 6, 9 г.Саратова. С 2003 года стимуляция замедленного костеобразо-вания по нашему методу используется в Областном ортопедическом центре при МУЗ «Городская клиническая больница №3» г.Волгограда, а с 2005 г. - в МУЗ № 2 и 4, г.Ставрополя.

зано с нормальной васкуляризацией, обозначает симметричную зону острой или хронической агрессии и может быть использовано для диагностики патологической или физиологической перестройки кости, а также в лечении заболеваний и повреждений суставов.

В сравнительном эксперименте пересадки полноценного, деминерализованного костного трансплантата и фетальной костной и нервной гкани в регенерат определены пути остеогене-за, а также участие отдельных компонентов кости в стимуляци-онном процессе.

Новым следует считать то, что вид трансплантационного материала не изменяет природу остеогенеза, он её модифицирует, в большей или меньшей мере придавая новым очагам косте-образования в месте трансплантации черты онтогенетического образования кости.

В аспекте наибольшего стимулирующего эффекта, простоты приготовления и способа введения в регенерат наиболее перспективной следует считать аллогенную фетоткань (костную и нейроткань).

Особую важность инъекционная трансплантация в очаг замедленного костеобразования приобретает в поликлинической ортопедии, профилактическом лечении дегенеративно-дисфо-фических поражениях скелета, а перспективным направлением поиска стимуляционной терапии будет комбинация вида фето-тканей.

Апробация диссертационной работы

Материалы диссертации доложены на конференции молодых ученых - "Новое в решении актуальных проблем травма-

тологии и ортопедии" (Москва, 2000); первом международном симпозиуме «Биоимплантология на пороге XXI века» (Москва, 2001); втором международном симпозиуме «Клинические и фундаментальные аспекты тканевой терапии» (Самара, 2004); заседании № 329 Саратовского научно-практического общества травматологов-ортопедов (Саратов, 2004); Ученом совете Саратовского НИИТО (Саратов, 2005).

Публикации

Диссертация выполнена по плану научно-исследовательских работ ИТО НЦРВХ ВСНЦ СО РАМН. Тема, № гос. регистрации 01980004926.

По материалам диссертации опубликовано 40 печатных работ, из них 12 в центральной печати.

Внедрение результатов исследования в практику

Результаты исследования используются в учебном процессе кафедр травматологии и ортопедии с курсом военно-полевой хирургии Саратовского медицинского университета; Ставропольской медицинской академии; Военно-медицинском институте ФСБ России (Нижний Новгород); ГИДУВе г.Новокузнецка; подготовке специалистов (ординатура, аспирантура) Саратовского НИИТО; а также в работе травматологических отделений Областной клинической больницы г.Саратова, ММУ № 2, 3, 6, 9 г.Саратова. С 2003 года стимуляция замедленного костеобразо-вания по нашему методу используется в Областном ортопедическом центре при МУЗ «Городская клиническая больница №3» г.Волгограда, а с 2005 г. - в МУЗ № 2 и 4, г.Ставрополя.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и выводов. Работа содержит 243 страниц машинописного текста, иллюстрированного 81 рисунком (микрофотографиями, электронными микрофотографиями, электронными сканограммами, картами рентгеновского электронно-зондового микроанализа), 19 таблицами. Список литературы включает в себя 230 работ отечественных и 35 работ иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материал и методы исследования

В основе диссертационного исследования лежит анализ опытов, выполненных на 105 кроликах, и историй болезни 26 пациентов с замедленным костеобразованием при удлинении и замещении дефектов длинных костей.

Возраст кроликов (порода шиншилла) был от 1 до 1.5 лет. Исходная длина удлиняемой голени кроликов - от 11 до 12.5 см (11.7 ± 0.6). В соответствии с задачами диссертационного исследования животные распределены на пять серий опытов (табл. 1).

В первой серии опытов изучали процесс костеобразования при удлинении голени в средней её трети на 10 мм. Скорость дистракции - 2 мм в день по 0.25 мм х 8 раз (1.8% от исходной длины голени). На материале от 23 кроликов разными методами исследования представлен процесс замедленного (компрометированного) костеобразования в диастазе с исходом в фиброзный ложный сустав. Эта серия эксперимента стала базовой и послужила моделью эксперимента замедленного костеобразования для последующих опытов.

Таблица 1

№ серии и кол-во Количество животных (п)

Дистракция (дни) Фиксация (дни) Без аппарата ВФ (дни)

5 10 20 30 10 20

I (п=23) п=2 п=5 п=5 п=5 п=5 п=1

II (п=26) п=3 п=5 п=5 п=5 п=5 п=3

III (п=20) п=5 п=6 п=6 п=3

IV (п=18) п=5 п=5 п=5 п=3

V (п=18) п=5 п=5 п=5 п=3

Во второй серии опытов после удлинения голени на 10 мм за пять дней со скоростью 2 мм в сутки дробно выполняли вторую операцию - взятие из левой голени кролика диафизарного цилиндра малоберцовой кости величиной 5 мм - и трансплантировали его в середину дистракционного регенерата правой голени.

В третьей серии опытов после удлинения правой голени на 10 мм со скоростью 2 мм в день дробно в середину дистракционного регенерата помещали аллогенный деминерализованный костный трансплантат (ДКТ) приготовленный по классической методике (ипв!, 1987) размером 5x2 мм.

В четвертой серии опытов после удлинения правой голени на 10 мм со скоростью 2 мм в день дробно за пять дней в середину дистракционного регенерата инъекционно вводили 0.7 мл суспензии фетальной костной ткани (20 мг).

В пятой серии опытов после удлинения правой голени на 10 мм со скоростью 2 мм в день дробно за пять дней в середину дистракционного регенерата инъекционно вводили 0.7 мл суспензии фетальной нервной ткани головного мозга (20 мг).

Подготовка животных к опытам и все другие действия по обеспечению эксперимента регламентировались в соответствии с Санитарными правилами по обустройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев), [МЗ СССР, 1973] и приказом № 163, от 10.03.1966, МЗ СССР.

Удлинение голеней у кроликов осуществлено экспериментальной моделью компрессионно-дистракционным аппаратом Илизарова. Процесс удлинения состоял из преддистракционно-го периода (5 дней), дистракции - 5 суток, фиксации - 20 - 30 суток и периода после снятия аппарата - 10-20 суток. Из опыта животных выводили через 10, 20, 30, 40, 50 дней от начала опыта. Согласно схеме и скиограммам с рентгенограмм вырезали образцы тканей и фиксировали их в 10%-ном растворе формалина в течение 10 дней. Затем часть образцов дофиксировали погружением в 1%-ный раствор четырёхокиси осмия на фосфатном буфере, обезвоживали и заключали в эпон.

Полутонкие и ультратонкие срезы изготовляли без декальцинации регенератов на ультрамикротомах "LKB Ultrotomi III 8800" и "LKB Bromma Ultrotomi Nova" с помощью стеклянных и алмазных ножей "LKB JUMDI". Полутонкие срезы толщиной 1 - 2 мкм окрашивали тулоидиновым синим и метиленовым синим, гематоксилином и эозином.

Ультратонкие срезы контрастировали растворами уранил-ацетата и растворами свинца на приборе "LKB Bromma 2168

Ultrostainer" и изучали при помощи трансмиссионного электронного микроскопа "JEM - 100В".

Поверхности блоков, отполированные в процессе изготовления полутонких и ультратонких срезов, и поверхности продольных распилов регенератов и большеберцовых костей ин-тактных животных, отполированные мелкоабразивными материалами, напыляли для создания электро- и теплопроводности тонким слоем меди в вакуумном напылителе "JEE-4X/5B" и изучали в отраженных электронах при помощи сканирующего электронного микроскопа "JSM-840", что позволяло выявить участки, обладающие различной плотностью и отличающиеся по степени минерализации. При этом получали изображения, аналогичные микрорентгенограммам, но с гораздо большим пространственным разрешением и четкостью.

Заливочную среду с образцов после исследования в отраженных электронах удаляли насыщенным раствором этиолята калия, дозированно обрабатывая им образцы.

Для выявления топографии рельефа минерализованных структур (костных трабекул и стенок остеонов) мягкотканные компоненты удаляли при помощи дозированной мацерации 6%-ным раствором гипохлорида натрия в течение 6-8 часов при температуре +4 - 5 С. Затем образцы тщательно промывали дистиллированной водой, обрабатывали по методике замораживания-высушивания и изучали в сканирующем электронном микроскопе во вторичных электронах.

Исследования проводили на рентгеновском электронно-зондовом микроанализаторе "LINK 860-500", смонтированном на сканирующем электронном микроскопе "JSM-840", при ус-

коряющем напряжении 20 кэВ и токе пучка, обеспечивающим скорость счета 2000 - 3000 имп./сек.

С помощью качественного микроанализа по программе "X-Ray Analyser" выявляли присутствующие в образце элементы, идентифицируя на рентгеновском спектре характеристические пики для каждого элемента. По набору программ "ZAF-4/FLS" определяли концентрацию кальция. По набору программ "MAP" и "DIGIMAP" получали изображения анализируемых участков в характеристическом рентгеновском излучении кальция, которые визуализировали концентрацию анализируемого элемента в тест - объемах различных участков регенератов.

Для анализа изображений использовали гистограммы и измеряли содержание различной степени кальцифицированных компонентов и их долю в общем объеме костной ткани. Получали также многоэлементные карты, которые строили посредством компьютерного назначения различных цветов различным элементам. Эти карты не содержали информации концентрации элементов, но были полезны для определения наличия связи анализируемых химических элементов друг с другом. Полученные карты изображения фотографировали с экрана дисплея с длительной экспозицией (0.5 - 1 сек.), для того чтобы обеспечить объединение достаточного количества кадров и избежать изменения яркости на фотографии.

Все рентгенологические исследования проводили в специальном кабинете, отвечающем требованиям ГОСТа, на аппарате EDR-750 (Венгрия) при напряжении 48 - 50 Кв и фокусном расстоянии до изучаемого объекта 100 см, экспозиции - 12 mAs.

Денситометрию (исследование минеральной плотности костной ткани) проводили на рентгеновском костном денситомет-

ре серии DPX с приставкой PIXI (LUNAR Korporation, США) и обработкой полученных данных в интегрированной системе с персональным компьютером Pentium II, зарегистрированной в Министерстве здравоохранения РФ (№ 98/233 от 17.02.1998 г.). В работе аппарата используется техника DEXA (двухэнергети-ческая рентгеновская абсорбциометрия), что дает возможность для прижизненной количественной оценки минеральной плотности костной ткани (МПКТ (BMD) г/см2) и не содержит ра-дионуклидных источников постоянного ионизирующего излучения. Лучевая нагрузка на биообъект за одно исследование не превышала 20 mRem. Время работы рентгеновской трубки в течение одного обследования - 2.5 секунды.

Биохимические исследования сыворотки крови 105 экспериментальных животных (произведено 554 забора крови) были выполнены в динамике на полуавтоматическом биохимическом анализаторе Humalyzer 2000 (Германия). Всего изучено 6094 показателя. Активность щелочной фосфатазы в сыворотке крови определяли тест-набором фирмы Кормей (Польша). Содержание железа, кальция, фосфора, хлоридов, калия, магния, меди определяли тест-набором фирмы Human (Германия), натрия -тест-набором фирмы BIO-DIAGNOSTIK (Германия), цинка -тест-набором фирмы SENTINEL (Германия).

Статистическая обработка цифровых значений проводилась по двум направлениям: гипотеза о равенстве выборок анализируемых признаков на основе равенства средних значений (критерий Стьюдента) и дисперсионного анализа (критерий Фишера). Программное обеспечение - Microsoft Excel-7.0. При коэффициенте корреляции меньше 0.3 зависимость считали слабой; 0.3 - 0.5 - умеренной; 0.5-0.7 - средней; больше 0.7 - тесной.

Значимость корреляции оценивали по общепризнанным критериям: при Р<0.05 считали установленным наличие зависимости между признаками. При Р>0.05 наличие или отсутствие связи между признаками считали неустановленным фактом.

Результаты исследований и их обсуждение

Удлинение голени у кролика на 10 мм (9% от её исходной длины) со скоростью 2 мм в день за 5 дней приводит к формированию в диастазе регенерата. Участие в образовании новой кости между отломками принимют периост и эндост. Кость строится по десмальному типу, её структурная организация имеет характерное для дистракционных регенератов строение. У концов отломков располагаются костные части, а в середине - широкая соединительнотканная прослойка с небольшим количеством остеоген-ных клеток на фиброзно-костных балочках. В прослойке преобладают зрелые коллагеновые и фиброзные волокна.

Обычно при удлинениях конечностей (Илизаров Г.А., Бара-баш А.П., 1975, Штин В.П., 1976) соединительнотканная прослойка регенерата не превышает 2 мм и её называют «зоной роста» регенерата. Увеличение прослойки до размеров 1/3 величины регенерата и более свидетельствует о замедлении косте-образования (Барабаш А.П., 1974; Барабаш A.A., 1999). В наших опытах период фиксации превысил период дистракции в шесть раз. При нормальном течении в регенерате репаративно-го остеогенеза соотношение дистракции и фиксации должно быть 1:1 (Илизаров Г.А., 1988). Исходом удлинения голени в I серии опыта было формирование фиброзного ложного сустава.

Взяв за модель замедленного костеобразования технику и тактику удлинения конечности в I серии опыта, мы предполо-

жили, что камбиальные элементы «зоны роста» регенерата являются хорошей мишенью для стимуляционной терапии, а по данным К.С. Десятниченко с соавторами (1996), внеклеточный органический матрикс будет индуцировать процесс минерализации. Белковые фракции органического матрикса обеспечат жизнедеятельность клеток и тканей. Принимая эту концепцию репаративного костеобразования, мы сосредоточили внимание на одной из важных фаз в остеогенезе - фазе минерализации - и проконтролировали её в динамике разными методами исследования.

Теоретической посылкой выбора зоны остеотомии с наивысшим содержанием минералов в костях голени кролика было принятие ее как близкого источника макро- и микроэлементов при формировании регенерата во II и III фазах репаративного процесса.

Шаговые денситометрические исследования костей голени через 3.25 мм по длиннику кости у 150 кроликов показали несостоятельность теоретической посылки; оказалось, что наибольшим содержанием минералов (г/см2) обладают эпифизарные области длинной кости. Топография и протяженность зон с однотипным содержанием минералов укладываются в семь территорий (трех парных зон и одной непарной) (табл. 2).

Образованный в диастазе дистракционный регенерат после удлинения на заданную величину представлял собой типичную морфо-функциональную структуру десмального происхождения, состоящую из костной ткани у концов отломков и соединительнотканной прослойки. Три составляющие регенерата по величине были одинаковы, что не бывает при нормальном течении репаративного костеобразования. Степень кальцификации

костных трабекул регенерата (метод электронного зондирования в лучах кальция) была невысока, содержание кальция во время удлинения колебалась в пределах 34.418 ± 0.384%, (Р<0.01).

Таблица 2

Зоны

Процентное соотношение каждой зоны к длине кости

II

III

IV

V

VI

VII

5.52

16.67

27.78

16.68

11.13

19.44

2.78

После месячного срока фиксации полного замещения диастаза костной тканью не происходило; морфологически новообразованная ткань в диастазе носила черты формирования фиброзного ложного сустава с содержанием в нем 56.826±0.134% (PcO.Ol) кальция. Минеральная плотность костной ткани (МПКТ), исследуемая в динамике опыта (рис. 1), свидетельствовала о ранее неизвестных нам законах миграции минералов и их фиксации в длинной кости при се удлинении. Начавшаяся убыль содержания минералов во время удлинения в I зоне от 31.1% до 10.3% (Р<0.01) держится на протяжении всего опыта и частично во II юне до 20 суток периода фиксации. Зоны II, III,

IV, и V характеризуются постепенным приростом МПКТ. Пик наивысшего содержания отмечен на 20-й день фиксации. Минералы концентрируются у концов отломков большеберцовой кости. В динамике это выглядит так: 113.6% - 10-й день; 140.4% - 20-й день; 129.9% - 30-й день периода фиксации (Р < 0.01).

-Контроль » 10-дней фиксации 20-дней фиксации -*— 30-дней фиксации

Рис. 1. Графическая характеристика МПКТ в костях голени на 10,20 и 30-й дни периода фиксации

Транзитным местом содержания минералов до 20-го дня является проксимальный метадиафиз (зоны II, III). Здесь МПКТ достигает 153.3% (Р<0.01). Дистальная треть голени (VI и VII зоны) остается более менее стабильной на протяжении всего опыта с приростом МПКТ в пределах 3.9 - 5.2 % (Р<0.01). МПКТ регенерата средней его зоны содержала 0,224 ± 0,02 г/см2 (Р0.001) на 10-й день фиксации и 0.269 ± 0.007 г/см2 (Р<0.01) на 20-й день фиксации, что составляло соответственно 63.8% и

76.6% (Р<0.01) от плотности этой зоны здоровой кости. Дист-ракция, как механический фактор растяжения тканей темпом 1.8% (Р<0.01) от величины сегмента конечности, привела к торможению минерализации дистракционного регенерата (III фаза костеобразования).

Наши данные согласуются с мнением Ю.М. Ирьянова (1994, 1997). Широко распространенная доктрина стимулирующего действия дистракции на остеогенез нуждается в уточнении. Мы полагаем, что не следует делать акцент на отдельные механические факторы. Сдавление концов отломков, меняющиеся нагрузки по вектору силы и их чередование тоже приводят к сращению костей (Роднянский Л.Л., 1979.) Биологически здесь оправдан термин «раздражение». В разбираемом случае -«хроническое дискретное раздражение». Параметры дискретности в рамках компенсаторных возможностей организма и определяют физиологическое воздействие направленных механических сил.

Последовательно обсуждая цель исследования, мы проверили действие аутотрансплантата в одной из серий эксперимента. Аутотрансплантат небольших размеров (5 мм) помещали в среднюю зону компрометированного регенерата. Через 10 дней после трансплантации по периферии его (электронно-микроскопические исследования) частично найдены погибшие собственные остеоциты; в глубоких слоях они вакуолизированы. Трансплантат окружен новообразованными трабекулами с активными остеобластами и местами соединительной тканью с подходящими к трансплантату капиллярами. Встречаются остеоциты. Клеток фибропластического ряда нами не найдено. Остеогенез к этому сроку эксперимента значительно опережал по темпам со-

зревание регенерата на 10 дней по сравнению с динамикой образования его в модельном опыте. Синхронизация процесса деструкции и новообразования костного вещества обычно не встречается при костной пластике с целью замещения дефекта (Лаврищева Г.И., Оноприенко Г. В., 1997). Первые упоминания о возможности гармонизации деструктивно-репаративных процессов в трансплантате при его дистракции мы находим в докторской диссертации А.П. Барабаша (1985). Вторая половина периода фиксации (20-й день) завершается трансформацией регенерата в новообразованную костную ткань губчатой структуры, окаймленной кортикальной пластинкой. Аутотрансплантат выступал как стимулятор достройки новообразованных трабе-кул путем аппозиционного роста и использования коллагено-вых волокон как основы для новых трабекул с изменением их векторной направленности. В морфогенез десмального костеоб-разования аутотрансплантат не вносит существенных изменений. Это явление можно рассматривать как стимуляционно продленный остеогенез по десмальному типу с присоединением ан-гиогенного типа после пластики.

Содержание кальция, определенное методом электронно-зондового микроанализа в регенерате на 10-й день фиксации, превышало на 28.2% (Р<0.01) таковое в модельном эксперименте. Постепенный прирост его в последующем был 3 - 6% (Р<0.01) до снятия аппарата. Специальные исследования структуры регенерата показали бурную активизацию остеогенеза в средней зоне регенерата на 10-й день фиксации после трансплантации, следовательно, идея создания депо минералов в зоне очага патологии, казалось бы, неоспоримо доказана. Как следует из опытов, вовсе необязательно замещать всю прослойку со-

единительной ткани на костный имплантат, достаточно небольшого по размерам трансплантата.

Нам представилось возможным на основании этих экспериментов заявить о новом способе лечения больных с замедленным костеобразованием (патент № 2157129 РФ, "Способ замещения дефектов длинных костей", 2000).

У 18 больных ортопедического профиля (удлинение конечностей, замещение дефекта путем дистракции аутотранспланта-та, по Илизарову) и замедленном темпе созревания дистракци-онного регенерата в периоде фиксации нами была выполнена трансплантация в середину регенерата аутотрансплантата (губчатая кость из крыла подвздошной кости). Размеры трансплантата соответствовали размерам средней зоны регенерата, а толщина его не превышала 7 мм.

Эффект от трансплантации в регенерат губчатой аутоткани был замечен через 1 месяц. Костеобразовательный процесс возникал с новой силой, и уже через два месяца после проведения клинической пробы на подвижность отломков мы демонтировали аппарат и расширили режим нагрузки на конечность. Ни в одном случае мы не имели «усадки» регенерата или перелома новообразованной кости. Таким образом, мировая новизна патента РФ № 2157129 нами обоснована не только экспериментально, но и клиническими наблюдениями.

Что же выступает основным звеном в стимуляционной терапии при полнокомпонентном костном трансплантате? Минералы или органический матрикс?

Возможность прямого участия органического матрикса костной ткани изучена в серии опытов с трансплантацией в середину регенерата деминерализованного костного трансплантата.

Так же как и в предыдущей серии, после удлинения сегмента конечности мы выполняли еще одну операцию - трансплантацию ДКТ в регенерат. Клинико - рентгенологически к 20-му дню фиксации можно было констатировать отсутствие подвижности в зоне удлинения и выполнение диастаза длиной в 10 мм костным веществом однородного строения. Микроскопически костные части регенерата на отдельных участках были связаны соединительной тканью в виде узкой полосы до 0.1 - 0.5 мм. Зона связи двух тканей содержала остеогенные клетки и единичные хондроциты. Отсутствие полиморфизма клеточных элементов и продольно-петлистая ориентация трабекул в средней зоне свидетельствуют о продолжении десмального типа костеобразо-вания при пластике в регенерат ДКТ с участками хондрального костеобразования. Наличие очагов хондрального остеогенеза, находящихся по периферии регенерата, в соединительной ткани надкостницы можно объяснить уровнем обменных процессов. Стимулирующий эффект от пластики ДКТ получен в те же сроки, что и при трансплантации в середину регенерата аутотранс-плантата. Важным в этой серии было представить себе и оппонентам топографическую фиксацию минералов по длиннику кости, в регенерате и в неоперированной конечности. Ведь локального депо минералов в середине регенерата не создавалось, так как вводили только органический матрикс кости.

Исследования МПКТ голени на 10-е сутки периода фиксации показали, что она различна. Самыми плотными участками удлиненной большеберцовой кости явились III, IV и V зоны (рис. 2). МПКТ была выше дооперационных значений на 39 -52% (PcO.Ol). Пиковые значения МПКТ отмечены в ITI зоне (проксимальная переходная зона) - 151.9% ±0.1 (Р < 0.01), а в

левой неоперированной голени III зона содержала 174.6% (Р<0.01), то есть на 74.6% (Р<0.01) больше дооперационных значений. При сравнивании МПКТ в опытной и контралате-ральной голенях содержание МПКТ в интактной болыпеберцо-вой кости было в среднем на 16.2% (Р<0.01) выше за исключением VII зоны. Максимальное расхождение значений правой и левой голеней приходилось на I зону (25.1%, Р<0.01), III -22.7% и IV - 19.7% (Р<0.01). Общий процесс минерального обмена не материализовался по МПКТ в зеркально топографическое отображение. На 10-й день фиксации доминантной была неоперированная голень, но по накоплению минералов новой кости имелась одна и та же тенденция в сторону увеличения МПКТ.

-контроль —10-дней фиксации

20-дней фиксации —10-дней после демонтажа АВФ

Рис. 2. Графическая характеристика МПКТ в костях голени после пластики в регенерат ДКТ

К 20-м суткам фиксации прирост МПКТ в II и III зонах продолжается, нарастает плотность, и в регенерате стабилизация ее отмечена в IV и V зонах. В интактной голени в III и V

зонах содержание МПКТ снижается; без колебаний концентрации минералов остается только II зона. Однако во всех зонах оперированной голени разница значений с дооперационными показателями была больше, чем разница значений интактной голени с исходными цифрами на 4.6 - 25% (PcO.Ol). В I и VII зонах отмечалось снижение на 17% и 8% (Р<0.01) от исходных значений (остеопения), а если сравнивать с 10-м днем фиксации, эти показатели снижены на 51% и 40.2% (Р<0.01).

МПКТ регенерата на 15% превосходит ее содержание в трубчатой части кости от исходных значений и соответствует таковой по содержанию губчатой кости (зона II и VI).

К завершению опыта (10 дней после снятия аппарата) по насыщению минералов проксимальный отломок удлиненной голени отличается от исходного уровня в сторону большего содержания МПКТ; так, конец отломка, граничащий с регенератом, содержит 0.435 ± 0.08 г/см2, (Р<0.01), или 147.5% (Р<0.01), а вторая его зона 0.396 ± 0.09 г/см2, (Р<0.001) - (169.5%, Р<0.01). Колебания МПКТ по сравнению с 20-м днем фиксации незначительны. В дистальном отломке отмечается тенденция к снижению содержания МПКТ по сравнению с 20-м днем только у его конца, прилежащего к регенерату; в других зонах - без существенных изменений. В целом содержание МПКТ в отломках превышает исходные значения в зонах I и VII на 12 - 18% (Р<0.01), VI и V - на 51.2 - 69.5% (р<0.01); V и III на 30.8 - 47.5% (р<0.01) . В регенерате МПКТ составила 0.312 г/см2, (р<0.001), или 88.9 % (Р<0.01), от ее содержания в трубчатой кости этого же уровня. Снижение ее мы связываем с процессом перестройки. В губчатой структуре регенерата уменьшается количество

трабекул на единицу площади, формируется костномозговой канал трубчатой кости.

В неоперированной конечности МПКТ по содержанию повторяет таковую в оперированной, но в отдельных зонах ее показатели ниже, чем в удлиненной голени. Зона VI - на 38.5% (Р<0.01); зона V - на 11% (Р<0.01); зона IV - на 4% (Р<0.01); зона - III - на 17% (PcO.Ol); зона II - на 29% (Р<0.01) . В течение всего периода фиксации МПКТ интактной конечности меняет профиль минералов, повторяя или превышая содержание последних в симметричных зонах. Симметричность общего процесса минерализации, по нашим данным, носит закономерный характер, но количественно есть различия. Эти различия объяснимы условиями кровоснабжения, главным образом, за счет а. nutricia и ее ветвей.

В первой половине периода фиксации интактная конечность доминантна по отношению к удлиняемой. Количественно - 20% (PcO.Ol) в зоне формирования регенерата (III и IV зоны) и 16% (PcO.Ol) - в проксимальном метадиафизе. Во второй его половине симметрично-следовые закономерности фиксации минералов в отломках остаются в меньшем диапазоне (до 17 %, Р<0.01). Зеркальные повторения локализации фиксации минералов по длиннику костей голени в удлиненной и интактной можно использовать для диагностических целей, законченности или разгара костеобразовательного процесса (деструкция, регенерация, перестройка).

Трансплантация в срединную зону регенерата полнокомпонентного аутотрансплантата и ДКТ небольших размеров (соответствие величины по высоте соединительнотканной прослойки и размера трансплантата) обладает одинаковым эффектом сти-

муляции костеобразования с ускорением созревания регенерата на 10 дней. Ответ на категорично поставленный нами вопрос: является ли трансплантат только депо минералов или еще базой белков, энзимов? В первом случае ответ будет положительным (полнокомпонентный трансплантат), во втором (ДКТ) - стимулирующим началом служит органический матрикс. Разная структурная организация имплантируемых тканей обуславливает и посттрансплантационный остеогенез. Модификация его отчетлива и более заметна при пластике ДКТ. Замещение прослойки в регенерате идет с участием как продолженного дес-мального, так и хондрального типов костеобразования.

К настоящему времени репаративную регенерацию костной ткани ведущие школы ортопедов рассматривают как сложный стадийный процесс, сопровождающийся изменениями общего и локального порядка. Отмеченные локальные проявления по-сттрасплантационного остеогенеза, несомненно, протекают с напряжением адаптационных механизмов: травматический стресс, катаболический распад полипептидов и изменение микроэлементного состава в тканях и жидких средах организма. Концентрация макро- и микроэлементов в крови опытных животных свидетельствовала о включении общих реакций, сопровождающих костеобразовательный процесс и участвующих в нём. Степень их напряжения была разной. Маркер костеобразования - ЩФ, играющая важную роль в процессе минерализации кости, после операции постепенно увеличивалась; концентрация ее достигала максимальных значений в первые 10 дней периода фиксации и превышала на 41.7% (Р<0.01) показатели модельного опыта. Направленность изменений Са в модельном опыте и при трансплантации ДКТ была одинаковой и превышала доопе-

рационные показатели на 50% (Р<0.01), однако при "ДКТ" концентрация была выше на 4 - 18% (Р<0.01). Не отмечено существенных колебаний в содержании хлоридов и цинка. Одинаковые по профилю реакции замечаются по отношению Ре, М§, Си и К. Количественные показатели выше при пластике в регенерат ДКТ. Значительное сравнительное повышение содержания Ъх\ на 21 - 27% (Р<0.01) и понижение Си на 21.6% (Р<0.01) в периоде дистракции мы рассматриваем как прогностические признаки моделирующего действия на перекисное окисление липи-дов. Торможение свободно радикального окисления в клетках наиболее выражено при удлинении голени с трансплантацией в регенерат ДКТ.

Особую роль трансплантации в регенерат ДКТ мы отводим в тех клинических случаях, когда ортопедическое пособие выполняли на фоне посттравматического остеомиелита и в организме имелись признаки вторичного иммунодефицита или дисбаланса в иммунном статусе клеточного и гуморального звеньев.

Трансплантация ДКТ в регенерат у 8 больных со сложной патологией (ложные суставы на фоне нарушения кровоснабжения конечности, посттравматическое укорочение свыше 7 см, осложненные хроническим остеомиелитом и т.п.) свидетельствовала об эффективности стимуляционной терапии. Сроки лечения приближались, а в отдельном случае опережали таковые при компрессионно-дистракционном остеосинтезе. На 1 см новообразованной костной ткани требовалось 9-10 дней фиксации.

Стимуляционный эффект при замедленном костеобразова-нии можно получить и без оперативного вмешательства, а путем инъекционной трансплантации в компрометированную зону фетальных тканей (О.А. Малахов с соавт., 2001, 2004). Нам

представляется, что это направление в травматологии и ортопедии требует еще детального обоснования и разработки соответствующей технологии лечения больных.

Эксперименты по инъекционной трансплантации феталь-ных тканей (костной и нервной) по выявлению эффекта стимуляции и проверке выявленных закономерностей минерализации, а также вскрытию особенностей остсогенеза выполнены в очередных сериях опытов (по 18 в каждой). Образование новой кости в диастазе после введения в регенерат фетальной костной ткани (ФКТ) в периоде фиксации протекает интенсивно. На 10-й день регенерат представлен рыхлыми и плотно расположенными балками. У проксимальной части костного регенерата определяются активные остеогенные клетки и хондроциты; в средней зоне - очаговый полиморфизм клеточных элементов с преобладанием хондробластов. Через 20 дней клинико-рентгеноло-гически регенерат представлен костной тканью с ячеистым расположением балок и замыкательной пластиной по его периферии. Подвижности в зоне удлинения голени нет. Функция опоры не страдает. Аппарат демонтируется. Сроки образования новой кости в этой серии опытов по сравнению с моделью также сокращаются на 10 дней. Микроскопически в регенерате - очажки соединительно I канной прослойки, пронизанные трабекулами, на их концах - остеобласты, хондроциты. По периферии под формирующейся надкостницей - скопление очагов хондроцитов. К 30-му дню фиксации регенерат представлен костной тканыо.

Таким образом, одноразовая инъекция 0.7 мл суспензии фетальной костной ткани (20 мг) в соединительнотканную прослойку регенерата активизирует костеобразование. Тип образования кости в диастазе в целом смешанный. В начале (период

дистракции) - десмальный, затем (период фиксации) - хонд-ральный.

Учитывая стандартные условия фиксации удлиненной голени и другие внешние параметры, хондральный тип костеобра-зования в прослойке можно объяснить онтогенетической детерминацией остеогенеза и уровнем обменных процессов в регенерате.

Отвлекаясь от динамики МПКТ в предыдущей серии (трансплантация ДКТ в регенерат), мы решили обсудить процесс минерализации, опираясь на данные только интактной голени, проверяя диагностическую ценность и возможность метода денситометрии по закону симметрии.

Количественное содержание МПКТ на 10-й день фиксации (рис. 3) в интактной конечности после инъекции в середину регенерата фетальной костной ткани на всем протяжении костей

-контроль • 10-дней фиксации (правая) 10-дней фиксации - (левая)

Рис. 3. Графическая характеристика МПКТ в костях голеней на 10-й день периода фиксации

голени выше, чем исходные значения, колебания МПКТ в пределах 9 - 37% (Р<0.01), а в сравнении с серией ДКТ она ниже в указанных параметрах на 24 - 37% (Р<0.01), колебание в серии ДКТ - 33 - 74.5% (Р<0.01). Максимальное содержание МПКТ остается в Ш зоне (137%), аналогичные показатели и в удлиненной голени - 133 % (Р<0.01). IV зона в интактной конечно-

Л

сти содержит 0.394±0.06 г/см , (Р<0.01) а в удлиненной -0.417±0.01 г/см2, (Р<0.01). Концы отломков, обращенные к регенерату (III и IV зоны), в обеих голенях накапливают почти одинаковое количество минералов, т.е. только по одной интактной конечности можно судить об активности процесса минерализации, а наши суждения о зеркальности локализации микроэлементов состоятельны.

-До операции • Правая Левая

Рис. 4. Графическая характеристика МПКТ в костях голени на 40-й день опыта (10 суток после снятия аппарата)

В целом динамика распределения минералов отражает процесс регенерации кости после инъекционного введения феталь-ной костной ткани и имеет особенности как по срокам эксперимента, так и по фазам морфологического образования новой кости в диастазе. Ко дню снятия аппарата (30-й день опыта) (рис. 4) МПКТ регенерата достигает 95% (Р<0.01) от МПКТ диафиза большеберцовой кости. Отломки ее содержат по всем зонам (за исключением эпифизарных отделов, зоны I и VII) одинаковое количество минералов. На протяжении всего эксперимента в эпифизах МПКТ снижена на 6 - 9% (Р<0.01) от исходного уровня. В интактной голени в этих же зонах снижения МПКТ не происходит. Здесь показатели выше исходных на 3 -9% (Р0.01).

Другой особенностью является то, что после демонтажа аппарата через 10 дней в удлиненной голени в дистальном отломке не происходило снижения МПКТ; она оставалась на прежнем уровне и в отдельных зонах повышалась до 10% (Р<0.01).

В интактной же голени в обеих отломках МПКТ прирастала на 4 - 12% (Р<0.01). Доминантную фиксацию минералов в интактной конечности можно связать с перестройкой новообразованной костной ткани, убылью минералов с удлиненной голени, с поступлением их в кровоток и готовностью другой голени к повторению прежнего состояния первой половины периода фиксации.

Профиль микроэлементов (9 наименований) в сыворотке крови этой серии экспериментов был разнонаправленным. Концентрация С1 снижалась на 10% (Р<0.01), Fe - на 27% (Р<0.01), индекс Са/Р остается неизменным, а Си повышается до 32%

{ тос нацщжаль«**

I ВИБЛИОТеКА j 33 I СПетtp#m { ! о» «О «ж» J

(Р<0.01). Содержание ШФ уменьшается в 1.5 раза и к снятию аппарата сравнивается с показателями модельного опыта.

Трансплантация в регенерат суспензии феталыюй нейрот-кани головного мозга по сравнению с костной тканью отличается направленностью некоторых биохимических показателей в сыворотке крови и процессом регенерации. Формирование новой кости в диастазе в периоде фиксации проходит через образование хрящевой ткани и завершается к 20-м суткам периода фиксации. Прекращение фиксации (снятие аппарата с удлиненной голени) в опытах с аутотрансплантатом, деминерализованным костным трансплантатом и фетальными тканями в одни и те же сроки с почти однотипной клинико-рентгенологической семиотикой свидетельствовало о завершении посттрансплантационного остеогенеза и структурной однородности морфологического строения регенерата за исключением трансплантации в регенерат аутотрансплантата. Следует признать, что минерализация хрящевой ткани и преобразование её в костную ткань требуют одних и тех же сроков, - 20 дней.

С практической точки зрения при удлинении конечностей, когда костеобразование замедляется, коллагено-волокнистая прослойка стареет, превращаясь в грубо волокнистую ткань, -сроки фиксации затягиваются. Успех оперативного лечения подвергается сомнению. В этих случаях необходимо прибегать к трансплантационной терапии, стимулирующей остеогенез.

Взятие аутотрансплантата влечет всегда за собой новую агрессию, поэтому несмотря на благоприятные исходы лечения 18 больных, мы предпочли повторную операцию с использованием у 8 больных ДКТ. Инъекция в регенерат суспензий фетальных тканей выгодно отличает этот вид трансплантаций. Клиниче-

ский опыт O.A. Малахова с соавторами (1998) у 63 пациентов по введению гомогената эмбриональной костной ткани (ГЭКТ) в зону остеотомии, подкожно и в регенерат был направлен на поиск методики введения ГЭКТ, ибо одноразовая подкожная инъекция давала стимулирующий эффект, ограниченный во времени. Из 63 пациентов лишь одному ГЭКТ вводилось в регенерат. В последующем авторы изменили методику трансплантации и сделали её этапной. У 34 пациентов во время остеотомии в зону костной раны укладывали ГЭКТ; после завершения удлинения в регенерат повторно вводили эмбриональную костную ткань и ещё через 2 недели подкожно вводили фетальные клетки печени, мезенхимы, бедренной кости, желудка и кишечника для иммунологической стимуляции организма. Процесс удлинения конечности у детей и подростков поддерживался и медикаментозной терапией кальций - фосфорного обмена.

Эффективность применения фетальных тканей возросла: хорошие результаты получены у 23 пациентов (69,3%), удовлетворительные - у 10 больных (28%), неудовлетворительные - у 1 пациента (2,7%) (Р<0.01).

Высказаться о целесообразности использования в клинической практике медикаментозной терапии, регулирующей кальций - фосфорный обмен, весьма затруднительно, но, надо полагать, вреда она не принесла. К тому же в то время ещё не было работ по определению МПКТ по длиннику кости. Денситомет-рия по методике фирмы «Lunar» отражала содержание МПКТ во всем скелете, отдельно - в позвоночнике, головке бедренной кости, пятке.

Наш экспериментальный опыт свидетельствует о том, что при инъекционной трансплантации суспензии фетальной ней-

роткани головного мозга в регенерат содержание МПКТ в удлиненной конечности и интактной повышается от 4% в эпифизах до 18.5% (Р<0.01) в метафизах. Минерализация регенерата протекает интенсивно. На 10-й день фиксации средняя зона регенерата содержит 0.197 г/см2, (Р<0.001), на 20-й день 0.418 г/см2, (Р<0.001), и на 10-й день после демонтажа аппарата -0.284 г/см2 (Р<0.001), что на 25% (Р<0.01) больше, чем в опытах с трансплантацией в регенерат фетальной костной ткани.

Макро- и микроэлементный состав красной крови в ходе эксперимента не был нарушен, существенно не менялся и «работал» в пределах нормореакций организма на агрессию.

Таким образом, опыты, выполненные на животных (105 кроликов), представляют собой фундаментальное исследование. Клинический, рентгенологический, денситометрический, световая и электронная микроскопия, биохимический (определение макро- и микроэлементов в сыворотке крови) методы и статистическая обработка цифровых данных позволили нам обосновать теоретические предпосылки некоторых положений в репа-ративном костеобразовании. В частности, широко распространенное мнение о стимулирующем влиянии дистракции на ос-теогенез верно лишь при определенной её скорости. Эмпирически в клинических условиях это составляет до одного миллиметра в сутки дробно. Регенерат в диастазе при удлинении конечности образуется по типу десмального остеогенеза. Органический матрикс регенерата выполняет функцию амортизатора, через волокна которого передаются усилия на концы слабо минерализованных трабекул, где, по данным А.П. Барабаша (1985), В.П. Штина (1985), расположены "фронты" активных остеобластов, или так называемые "зоны роста", которых в дист-

ракционном регенерате всегда две. Величина средней зоны регенерата не должна превышать 1/5 от величины диастаза. Увеличение её в размерах до 1/3 - это уже первый признак диссоциации роста новых трабекул и фибриллогенеза. Десмальный остеогенез в этих случаях замедляется, дистракция как дискретный фактор раздражения замедляет фазу минерализации. Превышение темпа дистракции в два раза в наших опытах приводило к формированию фиброзного ложного сустава.

Выбранная нами трансплантационная терапия биотканями (аутотрансплантат, ДКТ, фетальные ткани) подтвердила ранее известные положения о стимулирующем влиянии костной ткани и её компонентов на остеогенез и показала перспективность использование фетотканей. При этом найдены ранее не известные механизмы кинетики минералов и их фиксации по длиннику удлиненных, а также интактных костей. Явления симметричного участия, накопление минералов в костях при участии общей ответной реакции на агрессию минерального обмена необходимо рассматривать как закономерность. Третья фаза - фаза минерализации - в репаративном остеогенезе далеко не местный процесс, и он находится под доминирующим влиянием общих реакций организма; с этой позиции создавать депо минералов в очаге замедленного костеобразования не всегда оправдано. Замещение органического матрикса в дистракционном регенерате костным трансплантатом затратно; достаточно небольшого по размерам трансплантата, который повышает степень минерализации новообразованных трабекул на 25% (Р<0.01), и не более. Новые знания получены при трансплантации в середину регенерата органического матрикса, влияющего на последующие образования новой кости. При костной аутотрансплантации дес-

мальный тип костеобразования продолжается, трансплантат йстраивается в новообразованную костную ткань за счёт прямого ангиогенного остеогенеза. При трансплантации ДКТ и феталь-ных тканей в регенерате образуется хрящевая ткань с последующей оссификацией. Морфологическая картина посттрансплантационного остеогенеза повторяет образование кости в онтогенезе и не зависит от вида эмбриональных тканей. Профиль содержания макро- и микроэлементов, маркера костеобразования (ЩФ) имеет особенности в количественном отношении при трансплантации ДКТ, фетальной костной ткани и нейроткани, но тенденции их - однонаправленные и не выходят за рамки нормореакции организма.

Клинические примеры (26 пациентов) не только подтвердили целесообразность стимуляции замедленного костеобразования биотканями, но и поставили перед нами новые задачи по совершенствованию методов трансплантации. Настоящее исследование открывает путь к разработке малоинвазивных технологий в лечении больных с ортопедической патологией. Имеются в виду время повторного вмешательства, комбинации трансплантационного материала и его форм, дробность и методики введения в организм человека.

ВЫВОДЫ

1. Удлинение конечности у животного со скоростью 2 мм дробно' в день сопровождается нарушением минера-

лизации органического матрикса, дистракционного регенерата, вследствие чего костеобразовательный процесс замедляется. По мере увеличения срока фиксации коллагено-волокнистая прослойка регенерата трансформируется в грубую фиброзную

ткань, образуется ложный сустав. Однотипность морфофунк-ционального состояния дистракционного регенерата в диастазе удлиненной конечности верифицирована на световом, электрон-носкопическом уровнях, электронно-зондовым сканированием в лучах кальция и достоверно укладывается в модельный опыт компрометированного костеобразования. Время создания модельного опыта составляет 10 дней.

2. Свободная аутотрансплантация полнокомпонентной костной тканью в середину дистракционного регенерата размерами, сопоставимыми с величиной срединной его зоны (патент РФ № 2157129, от 10.10.2000 г.) стимулирует костеобразование. На коллагено-волокнистой ткани, образованной десмальным путем, достраивается костная ткань.

В аутотрансплантате синхронно протекают процессы резорбции и репарации по прямому ангиогенному типу остеогене-за. За 20 дней периода фиксации, после трансплантации новообразованная костная ткань в диастазе имеет сформированную кортикальную пластинку.

В целом репаративный остеогенез при удлинении конечности с трасплантацией в регенерат аутокости протекает по дес-мальному и ангиогенному типам.

3. Пересадка в регенерат аллогенного органического мат-рикса деминерализованного костного трансплантата сопровождается образованием в срединной зоне регенерата хрящевой ткани с последующей ее оссификацией. Содержание минеральной плотности костной ткани (МПКТ), формирующейся в диастазе на 20-й день фиксации, достигает 0.407 г/см2, (Р<0.01), что составляет 115% (Р<0.01) от диафиза длинной кости. Трансплантация ДКТ в очаг замедленного костеобразования сокращает срок фиксации удлиненной конечности на 10 дней.

4. Одноразовая инъекция суспензии фетальных тканей (костная, нейро-ткань головного мозга) в регенерат обладает стимулирующим действием. Сроки образования новой кости в диастазе по сравнению с модельным опытом сокращаются на 10 дней. Образование кости идет через фазу хрящевой ткани. Детерминированные признаки построения кости в онтогенезе проявляют себя в посттрансплантационном остеогенезе и не зависят от вида пересаженных эмбриональных тканей. Насыщение минералами новой кости не отличается от общей тенденции при других видах пластики, но протекает активнее. Признаков кратковременной остеопении эпифизарных зон костей удлиненной голени не бывает при инъекции в регенерат нейроткани головного мозга.

5. Шаговое измерение содержания минеральной плотности костной ткани по длиннику трубчатой кости (240 сегментов конечности) разделяет по плотности (г/см2) кости голени на 7 автономных зон: - три парных и одну непарную.

Миграция и фиксация минералов в отломках костей начинаются с эпифизов в метафизарные зоны и затем в концы отломков образующих диастаз, где происходит построение новой кости. Аналогичное явление кинетики минералов отмечено и в контрлатеральных конечностях. Топографическая симметричность содержания МПКТ - есть проявление общей реакции организма по типу обратной связи от местного очага к общей напряженности минерального обмена. Доминантный и следовой принципы накопления МПКТ в одноименных костях зависят от активности построения кости и могут быть использованы как диагносшческий признак поиска очага деструкции или репарации.

6. Активность остеогенетического процесса в стадии минерализации по содержанию ЩФ при пластике в регенерат деминерализованного костного трансплантата (ДКТ) увеличивается в 3.3 - 3.7 раза: аллогенной фетальной нейроткани головного мозга - в 2.5 раза; фетальной костной ткани на - 2 - 5% (Р<0.01).

7. Вид трансплантационного материала, помещенного в дистракционный регенерат, не влияет на содержание макроэлементов (Са, Р) в сыворотке крови и их соотношения. При пластике ДКТ (по содержанию N3 и Са) наблюдается кратковременное уменьшение внутриклеточного осмотического давления на 5% (Р<0.01) с повышением его вне клетки на 12% (Р<0.01). Хлориды при этом отвечают содружественной реакцией.

Микроэлементы, участвующие в поддержании гомеостаза

Mg), отвечают на хронический стресс постоянством нормо-реакции или незначительным увеличением их содержания при пластике ДКТ до 15% (Р<0.01), с увеличением концентрации железа (Ре) в 1.6 - 1.9 раза.

8. Исходы трансплантационной терапии замедленного кос-теобразования при удлинении и замещении дефектов костей у 26 больных по нашей технологии были благоприятными. Длительность периода фиксации колебалась от 37 до 90 дней. Сроки фиксации после костной аутопластики на 1 см удлиненной конечности составили 9,8 дня; при среднестатистической норме разных учреждений - в 10 дней.

Пластику в регенерат ДКТ целесообразно выполнять сразу по завершении периода дистракции.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

При дистракционном, дистракционно-компрессионном ос-теосинтезах кроме технического планирования операции необходима диагностика степени компенсации или недостаточности кровоснабжения удлиняемого сегмента конечности, нейротро-фического дефицита и уровня содержания минералов. Скорость дистракции подбирается индивидуально. Диапазон скорости 0.5 - 1.0 мм в день с дробностью - 4 раза в сутки.

В процессе удлинения рекомендуем ежемесячный рентгенологический и денситометрический контроль. При длительной дистракции после удлинения необходимо обратить внимание на динамику образования костного вещества в диастазе. Отсутствие ее в последний месяц удлинения или сомнение в увеличении плотности кости, в снижении показателей МПКТ с образованием широкой полосы просветления в средней части регенерата свидетельствуют о замедлении костеобразования в диастазе. При замещении дефекта кости дистракцией аутотрансплан-тата следует обращать внимание на перемещаемый фрагмент. Степень регионарного остеопороза, возникающая при его перемещении, трактуется нами как благоприятный признак продолжающегося репаративного костеобразования. Критериями применения трансплантации биотканей в регенерат служат:

- замедленное костеобразование ятрогенного генеза;

- удлинение на большие величины сегмента конечности посттравматического происхождения.

Время трансплантации - сразу после завершения дистракции или спустя 1 месяц. Размеры имплантируемой биоткани, как правило, не превышают 4 - 5 см в длину. Ширина должна

соответствовать поперечнику удлиняемой кости (1.5 - 2.5 см) и толщине - 2-3 мм. Методика помещения ДКТ и аутотрансплан-татов может быть однотипной. Из продольного разреза мягких тканей в любой анатомически обоснованной плоскости и дальнейшего продольного рассечения широким долотом прослойки наполовину готовится ложе для помещения трансплантационного материала. Трансплантировать ДКТ можно фрагментами по троакару при определенном навыке его пространственного нахождения в регенерате.

После трансплантации важно обеспечить стабильно-функциональное состояние удлиненного сегмента конечности за счет усиления степени неподвижности отломков. Не исключаются перепроведение спиц, замена их на стержни. Нагрузка на конечность должна быть полной или приближенной к таковой.

Клиническая проба на предмет сращения (оссификации соединительнотканной прослойки регенерата) проводится врачом ежемесячно. Демонтировать аппарат даже при отсутствии подвижности отломков целесообразно спустя еще 1 месяц после нейтральной фиксации удлиненной конечности. Ориентировочные сроки снятия аппарата после пластики в регенерат - 60 - 90 дней. В показанных случаях (нарушение кровообращения, белкового дисбаланса его фракций, воспаление, иммунодефицит) рекомендуется целевое медикаментозное лечение. При исходе лечения в форму ложного сустава можно продолжить реабилитацию пациента в амбулаторных условиях, вводя в регенерат суспензию лиофилизированной эмбриональной костной ткани (производитель ЦНИЛ Самарского медицинского университета) в дозе 20 мг на 1 кг массы пациента.

1. Тактика и техника замещения диафизарных дефектов длинных костей / А.П. Барабаш, Ю.А. Барабаш, A.A. Барабаш и др.// Травматология и ортопедия России. - 1995. - № 4. - С. 17-23.

2. Барабаш, A.A. Новые методы лечения дефектов длинных костей с реконструкцией концов отломков / А.П. Барабаш, О.М. Махоткина, A.A. Барабаш // Травматология и ортопедия России. - 1995. - № 4. - С. 67-69.

3. Барабаш, A.A. Удлинение голени у теплокровных животных в эксперименте / A.C. Махоткин, A.A. Барабаш // Материалы I междунар. конф. травматологов и ортопедов Крыма. -Ялта, - 1996,- С.60-61.

4. Барабаш, A.A. Рентгенологическая картина зоны регенерата при удлинении голени в эксперименте / A.A. Барабаш, Н.П. Барабаш // Вопросы травматологии и ортопедии: Материалы юбилейной науч.-практ. конф. - Иркутск. - 1996. - С. 28-29.

5. Барабаш, A.A. Методика операции удлинения голени у теплокровных животных в эксперименте / A.A. Барабаш, A.C. Махоткин // Вопросы травматологии и ортопедии: Материалы юбилейной науч.-практ. конф. - Иркутск. - 1996. - С. 29-30.

6. Барабаш, A.A. Новые методы лечения односторонних дефектов длинных костей / А.П. Барабаш, A.C. Махоткин, A.A. Барабаш // Вопросы травматологии и ортопедии: Материалы юбилейной науч.-практ. конф. - Иркутск. - 1996. - С.37-38.

7. Барабаш, A.A. Характеристика обменных процессов на этапах формирования костного регенерата при дистракционном остеосинтезе в условиях йодной недостаточности и дефицита

соответствовать поперечнику удлиняемой кости (1.5 - 2.5 см) и толщине - 2-3 мм. Методика помещения ДКТ и аутотрансплан-татов может быть однотипной. Из продольного разреза мягких тканей в любой анатомически обоснованной плоскости и дальнейшего продольного рассечения широким долотом прослойки наполовину готовится ложе для помещения трансплантационного материала. Трансплантировать ДКТ можно фрагментами по троакару при определенном навыке его пространственного нахождения в регенерате.

После трансплантации важно обеспечить стабильно-функциональное состояние удлиненного сегмента конечности за счет усиления степени неподвижности отломков. Не исключаются перепроведение спиц, замена их на стержни. Нагрузка на конечность должна быть полной или приближенной к таковой.

Клиническая проба на предмет сращения (оссификации соединительнотканной прослойки регенерата) проводится врачом ежемесячно. Демонтировать аппарат даже при отсутствии подвижности отломков целесообразно спустя еще 1 месяц после нейтральной фиксации удлиненной конечности. Ориентировочные сроки снятия аппарата после пластики в регенерат - 60 - 90 дней. В показанных случаях (нарушение кровообращения, белкового дисбаланса его фракций, воспаление, иммунодефицит) рекомендуется целевое медикаментозное лечение. При исходе лечения в форму ложного сустава можно продолжить реабилитацию пациента в амбулаторных условиях, вводя в регенерат суспензию лиофилизированной эмбриональной костной ткани (производитель ЦНИЛ Самарского медицинского университета) в дозе 20 мг на 1 кг массы пациента.

1. Тактика и техника замещения диафизарных дефектов длинных костей / А.П. Барабаш, Ю.А. Барабаш, A.A. Барабаш и др.// Травматология и ортопедия России. - 1995. -№ 4. - С. 17-23.

2. Барабаш, A.A. Новые методы лечения дефектов длинных костей с реконструкцией концов отломков / А.П. Барабаш, О.М. Махоткина, A.A. Барабаш // Травматология и ортопедия России. - 1995. - № 4. - С. 67-69.

3. Барабаш, A.A. Удлинение голени у теплокровных животных в эксперименте / A.C. Махоткин, A.A. Барабаш // Материалы I междунар. конф. травматологов и ортопедов Крыма. -Ялта. - 1996.-С.60-61.

4. Барабаш, A.A. Рентгенологическая картина зоны регенерата при удлинении голени в эксперименте / A.A. Барабаш, Н.П. Барабаш // Вопросы травматологии и ортопедии: Материалы юбилейной науч.-практ. конф. - Иркутск. - 1996. - С. 28-29.

5. Барабаш, A.A. Методика операции удлинения голени у теплокровных животных в эксперименте / A.A. Барабаш, A.C. Махоткин // Вопросы травматологии и ортопедии: Материалы юбилейной науч.-практ. конф. - Иркутск. - 1996. - С. 29-30.

6. Барабаш, A.A. Новые методы лечения односторонних дефектов длинных костей / А.П. Барабаш, A.C. Махоткин, A.A. Барабаш // Вопросы травматологии и ортопедии: Материалы юбилейной науч.-практ. конф. - Иркутск. - 1996. - С.37-38.

7. Барабаш, A.A. Характеристика обменных процессов на этапах формирования костног о регенерата при дистракционном остеосинтезе в условиях йодной недостаточности и дефицита

микроэлементов во внешней среде / В.П. Гордиенко, И.Н. Лукьянов, A.A. Барабаш // Дальневосточный медицинский журнал. -1997.-№3,-С. 13-18.

8. Барабаш, A.A. Динамика биохимических показателей в крови при удлинении голени в эксперименте / А.П. Барабаш, A.A. Барабаш, JI.B. Родионова // Материалы науч.-практ. конф. -Казань, - 1997.-С. 109-110.

9. Барабаш, A.A. Микроэлементы в сыворотке крови при удлинении голени в эксперименте / A.A. Барабаш, JT.B. Родионова // Материалы науч.-практ. конф. - Казань. - 1997. - С.110-111.

10. Барабаш, A.A. Костеобразование при удлинении голени у кроликов / A.A. Барабаш // Материалы науч.-практ. конф. -Казань, - 1997.-С.116-117.

11. Барабаш, A.A. К вопросу обоснования модели компрометированного костеобразования при дистракционном остео-синтезе / Н.П. Барабаш, A.A. Барабаш // Материалы III пленума ассоциации ортопедов и травматологов России. - Уфа. - 1997. -С. 350-351.

12. Барабаш, A.A. Стимуляция костеобразования при дистракционном остеосинтезе / А.П. Барабаш, Ю.М. Ирьянов, A.A. Барабаш // Материалы III пленума ассоциации ортопедов и травматологов России. - Уфа. - 1997. - С. 351-354.

13. Мироэлементы при удлинении голени в эксперименте / А.П. Барабаш, Ю.М. Ирьянов, A.A. Барабаш, JI.B. Родионова // Новые имплантаты и технологии в травматологии и ортопедии: Материалы конгр. травматологов - ортопедов России с между-нар. участ. - Ярославль. - 1999. - С. 690-692.

14. Динамика морфологических изменений костной ткани при монолокальном дистракционно-компрессионном остеосин-тезе / В.В. Бинеманский, A.C. Махоткин, A.A. Барабаш, Ю.А. Барабаш // Новые имплантаты и технологии в травматологии и ортопедии: Материалы конгр. травматологов - ортопедов России с междунар. участ. - Ярославль. - 1999. - С. 693-694.

15. Динамика ренгенологических изменений при монолокальном дистракционном остеосинтезе по Илизарову у кроликов / Н.П. Барабаш, Ю.А. Барабаш, A.A. Барабаш, A.C. Махоткин // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 1999. - Т.1, № 1(9). - С.28.

16. Барабаш, A.A. Замещение дефектов длинных трубчатых костей с использованием чрескостного остеосинтеза / Ю.А. Барабаш, В.П. Гордиенко, A.A. Барабаш // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 1999. - Т.1, № 1(9). - С. 64-66.

17. Барабаш, A.A. Сравнительная рентгенологическая динамика формирования дистракционного регенерата в различных условиях удлинения голени кролика в эксперименте / A.A. Барабаш, Ю.А. Барабаш // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 1999. -Т.2, № 1(9).-С. 24-32.

18. Морфофункциональное состояние костной ткани при хронической интоксикации фтором / В.П. Бенеманский, И.А. Очиров, А.П. Барабаш, A.A. Барабаш // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН, - 1999,- Т.1, № 1(9).-С. 22-23.

19. Барабаш, A.A. Стимуляция костеобразования в процессе удлинения конечностей / A.A. Барабаш, Ю.М. Ирьянов, А.П. Барабаш // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 1999. - Т.1, № 1(9). -С. 29-32.

20. Морфологические и биохимические изменения в организме кролика при хронической интоксикации фторидом натрия

/ В.П. Бенеманский, C.B. Руковишников, И.А. Очиров, А.П. Ба-рабаш, A.A. Барабаш // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 1999. -Т. 2, № 1(9).-С. 116-119.

21. Барабаш, A.A. Свободная костная пластика в дистрак-ционный регенерат при замедленном костеобразовании / A.A. Барабаш // Вестник травматологии и ортопедии им. H.H. Приорова. - 2000. - № 2. - С. 5-10.

22. Барабаш, A.A. Удлинение голени при замедленном костеобразовании и способы его стимуляции / A.A. Барабаш // Новое в решении актуальных проблем травматологии и ортопедии: Тез. докл. конф. молодых учен. - М. - 2000. - С. 141-142.

23. Барабаш, A.A. Новые способы лечения больных при замедленном костеобразовании / А.П. Барабаш, Ю.А. Барабаш, A.A. Барабаш // Сб. науч. тр. - Л.-Кузнецк. - 2000. - С. 132-133.

24. Барабаш, A.A. Экспериментальное обоснование стимулирующего влияния внутриочаговой костной аутотранспланта-ции на заживление костной раны / А.П. Барабаш, Ю.А. Барабаш, A.A. Барабаш // Сб. науч. тр. - Л.-Кузнецк. - 2000. - С. 133-134.

25. Барабаш, A.A. Инъекционная трансплантация аллоген-ных фетотканей головного мозга в компрометированный очаг костеобразования / А.П. Барабаш, A.A. Барабаш, Ю.А Барабаш // Биоимплантология на пороге XXI века: Тез. докл. симп. с междунар. участ . - М. - 2001. - С. 57-58.

26. Барабаш, A.A. Костная трансплантация в дистракцион-ный регенерат как способ лечения и исследования костеобразования / А.П. Барабаш, A.A. Барабаш, Ю.А Барабаш // Биоимплантология на пороге XXI века: Тез. докл. симп. с междунар. участ . - М. - 2001. - С. 57-58.

27. Барабаш, A.A. Минеральная плотность костной ткани при биостимуляции замедленного костеобразования / А.П. Барабаш, A.A. Барабаш // Тез. докл. VII съезда травматологов-ортопедов России. - Т.2. - Новосибирск. - 2002. - С. 325.

28. Барабаш, A.A. Клиническое применение костнопластической стимуляции компрометированного костеобразования / А.П. Барабаш, A.A. Барабаш // Тез. докл. VII съезда травматологов-ортопедов России. - Т.2. - Новосибирск. - 2002. - С. 323-324.

29. Барабаш, A.A. Топография и кинетика минерального состава костной ткани при удлинении конечностей (экспериментальное исследование) / Ю.А. Барабаш, A.A. Барабаш, А.П. Барабаш // Тез. докл. VII съезда травматологов-ортопедов России. - Т.2. - Новосибирск. - 2002. - С. 324-325.

30. Рентгеноморфологическая характеристика замедленного костеобразования и методы его стимуляции / A.A. Барабаш, А.П. Барабаш, К.А. Жандаров и др. // Актуальные вопросы травматологии и ортопедии: Сб. науч. трудов, посвящ. памяти проф. В.В. Бодулина. - Саратов: Изд-во. СГУ. - 2002,- С. 67-71.

31. Барабаш, A.A. Минерализация регенерата при хронической интоксикации организма соединениями фтора / Ю.А. Барабаш, A.A. Барабаш, А.П. Барабаш // Материалы междунар. конф. травматологов-ортопедов. - М. - 2003. - С. 18-20.

32. Барабаш, A.A. Явления доминантной и следовой симметрии минерализации костной раны / A.A. Барабаш, Ю.А. Барабаш, А.П. Барабаш II Современные технологии в травматологии, орюпедии: Материалы междунар. конгресса. - М. - 2004. -С. 14.

33. Барабаш, A.A. Минеральная плотность костей голени кролика при их удлинении в условиях хронической интоксика-

ции соединениями фтора / Ю.А. Барабаш, А.А Барабаш // Сибирский медицинский журнал. - Иркутск. - 2004. - № 5. - С. 24-29.

34. Барабаш, A.A. Костеобразование и перестройка дист-ракционного регенерата при замедленном остеогенезе после имплантации в него аллогенного ДКТ / А.А Барабаш // Сибирский медицинский журнал. - Иркутск. - 2004. - № 6. - С. 24-29.

35. Барабаш, A.A. Инъекционная трансплантация костной фетоткани в очаг замедленного костеобразования / A.A. Барабаш, А.П. Барабаш // Клинические и фундаментальные аспекты тканевой терапии: Тез. докл. II симп. с междунар. участ. - Самара, 2004. - С. 5.

36. Барабаш, A.A. Регенеративный процесс после трансплантации в регенерат биотканей / А.П. Барабаш, A.A. Барабаш // Клинические и фундаментальные аспекты тканевой терапии: Тез. докл. II симп. с междунар. участ. - Самара, 2004. - С. 6.

37. Барабаш, A.A. Модель замедленного десмального и хондрального костеобразования для оценки посттрансплантационного остеогенеза / A.A. Барабаш, Ю.А. Барабаш // Клинические и фундаментальные аспекты тканевой терапии: Тез. докл. II симп. с междунар. участ. - Самара, 2004. - С. 7-8.

Изобретения

1. Патент № 2058119, РФ, МКИ6 А 61 В 17/66 Аппарат для чрескостного остеосинтеза /А.П. Барабаш, В.Ф Кулеша., И.В. Кулеша, A.A. Барабаш (РФ) - № 4941484; Заявл. 03.06.91; Опубл. 20.04.1996, Бюл. №11.

2. Патент № 2157129, РФ, МКИ6 А 61 В 17/56 Способ замещения дефекта длинных костей /А.П. Барабаш, A.A. Барабаш, Ю.А. Барабаш (РФ). - № 98104055/14 (003309); Заявл. 18.02.98; Опубл. 10.10.2000, Бюл. № 28.

3. Патент № 2164392, РФ, МКИ6 А 61 В 17/56 Способ чрескостного остеосинтеза переломов и последствий переломов плечевой кости / А.П. Барабаш, J1.H. Соломин, A.A. Барабаш (РФ). - № 99100217/14(000384); Заявл. 10.01.99; Опубл. 27.03.2001. Бюл. № 9.

4. Барабаш А.П., Барабаш A.A., Пусева М.Э. Способ взятия аутотрансплантатов для костной аутопластики // заявка на выдачу патента RU № 99111391/01729 от 25.05.1999 г.

Подготовлен к печати 11 апреля 2005 года. Тираж 100 экз.

Объём 2 печ. л. Заказ № 1719

Отпечатано в ООО «Типография МАРС» 410005, г. Саратов, ул. Пугачевская, д.159, к. 804

IP - 98 5Г

РНБ Русский фонд

2006-4 6054

Актуальность проблемы

Обеспечение врачами - ортопедами благоприятных условий заживления костной раны при компрометированном костеобразовании является основным мероприятием в процессе реабилитации больных после травм.

Техническое совершенствование различного рода скрепителей, устройств, имплантатов - это лишь одна (медико-техническая) сторона в решении проблемы оптимизации условий заживления костной раны. Медико-биологический аспект иногда не зависит от врача. Неблагоприятные условия среды, где проживает человек (экологический фактор), требуют от организма повышенного напряжения адаптивных систем. Срыв их или хронизация патологического воздействия неблагоприятных факторов отражаются на различных уровнях, системах и органах человека.

Исследования последних лет подтверждают влияние неблагоприятных условий среды и образа жизни на исходы травм. Так, в Южно — Уральском регионе сроки заживления костной раны длинных костей составляют- от 60 до 90 дней; в Дальневосточном-регионе - от 63 до 105 дней; в Восточно - Сибирском регионе - 75 - 120 дней, а в отдельных городах - до 300 дней (Попова Л.А., 1981,1994; Тишков Н.В., 1995; Зырянова Т.Д., 1996; Сысенко Ю.М., 2000; Бара-баш Ю.А., 2001). В тридцати процентах случаев основной причиной инвалиди-зации населения с переломами длинных костей является нарушение процесса костеобразования (Барабаш Ю.А., 2001). Доля же ятрогенного фактора в лечении переломов костей составляет 11.9% (Р<0.01). Таким образом, почти 42% пострадавших в силу медико-биологических условий - потенциальные кандидаты в инвалиды, где врачу не удастся оптимизировать регенеративный процесс. На полное восстановление анатомического образа кости, физиологии и её функции влияют и осложнения, связанные с далеко не идеальными современными конструкциями скрепления отломков. Погружной остеосинтез даёт до 5 -7% осложнений, транссегментарное проведение спиц (аппараты внешней фиксации) в 46.3% случаев приводит к полифокальным миофасцидозам (Тишков

Н.В., 1995), а воспалительные явления мягких тканей составляют 27 — 34% (Сысенко Ю.М., 2000).

Стимуляционная терапия замедленного костеобразования может строиться на основе стабильно-функционального остеосинтеза ("комплекс" условий для заживления костной ткани), сберегательного отношения к трофическим тканям и параметров закономерности формообразования новой ткани натяжением-напряжением (Илизаров F.A., 1979 -1985).

Признанной и наиболее используемой в хирургическом лечении замедленного костеобразования является биоткань. Тканевые банки РФ ежегодно отпускают учреждениям здравоохранения более 20000 костных трансплантатов. Истинную же потребность, как выяснилось, никто не изучал. Международные симпозиумы "Биоимплантология на пороге XXI века" (2001, 2004гг.) еще раз подтвердили нерешенность многих вопросов заместительной и стимуляцион-ной терапии для клинического использования трансплантации костной ткани. Применение объемных трансплантатов для стимуляции костеобразования в сочетании с остеосинтезом стало традиционным методом лечения. Существенные признаки трансплантации состоят в создании временного депо биологически активных веществ в зоне патологии и включении их в обмен веществ на клеточном уровне во времени. Несмотря на объективные трудности (пробелы в законодательстве РФ, ограниченное количество тканевых банков) научные исследования по разработке новых технологий приготовления пластического материала продолжаются и имеют тенденцию к расширению. Свидетельством этого является появление клеточных банков для трансплантации, создание новых способов консервации, выполнение экспериментальных работ и апробации новых технологий в клинической практике (Малахов O.A., 1999; Барабаш А.П. с соавт., 2001, 2004; Миронов С.П., 2001; Лепихова С.А. с соавт., 2001; Малахов O.A. с соавт., 2001, 2004; Корнилов Н.В. с соавт., 2001; Литовченко В.А. с соавт., 2004; Федоров В.Д. с соавт., 2004; Шевцов В.И., Ерофеев С.А. 2004).

Каким путём идёт остеогенез после трансплантации биотканей в компрометированный очаг костеобразования, какие компоненты трансплантата наиболее важны для стимуляции, какова роль общих и местных реакций организма в репаративной регенерации костной ткани? Ответы на эти теоретические вопросы сродни решению отдельной проблемы. Конечно, отрывочные сведения по частному вопросу можно найти в литературе, но целостного представления по данной проблеме у ортопедов пока нет.

Очевидно, что главной проблемой для исследования и изучения является посттрансплантационный остеогенез. Специфика экспериментального доказательства стимуляционной терапии замедленного костеобразования позволила нам выбрать модель опыта и определить цель работы.

Цель работы

Исследование влияния трансплантации биотканей в дистракционный регенерат на процесс последующего костеобразования.

Задачи исследования

1.Создать модель замедленного костеобразования при удлинении конечностей.

2. Изучить влияние полнокомпонентной костной ткани (аутотранспланта-та) при её свободной трансплантации в срединную прослойку регенерата на костеобразовательный процесс.

3. Изучить особенности костеобразовательного процесса после пересадки в регенерат деминерализованного костного трансплантата.

4. Сравнить посттрансплантационный остеогенез после пересадки аутоко-сти, ДКТ и фетальных тканей.

5. Изучить кинетику минералов, их топографическую фиксацию в нижних конечностях в процессе опыта.

6. Сопоставить динамику изменений микроэлементного состава сыворотки крови в зависимости от вида трансплантационного материала.

7. Изучить клиническую эффективность трансплантации биотканей в очаг замедленного костеобразования у больных при удлинении конечности и замещении дефекта длинной кости.

Положения, выносимые на защиту

1 .Замедленное костеобразование базируется на нарушении фазы минерализации репаративной регенерации костной ткани.

2. Трансплантация в регенерат полнокомпонентной- костной ткани, ДКТ и фетальных тканей изменяет тип остеогенеза, придавая ему сходство с развитием кости в онтогенезе.

3; Доминантная и следовая симметрия в минерализации регенерата является закономерным явлением и может быть прижизненно определена, методом денситометрии.

Научная новизна и практическая значимость работы

Создана;И обоснована модель замедленного костеобразования при удлинении конечностей; Скорость растяжения тканей в аппарате, составляющая; ежесуточный: прирост 1.8% от исходной величины сегмента конечности, приводит к образованию широкой зоны роста в регенерате. Клеточно-тканевая диссоциация обуславливает превращение коллагеновых волокон в фиброзную ткань. Морфологическая структура дистракционного регенерата во всех опытах была идентичной. Содержание кальцифицированной ткани, определённое в регенерате. методом электронно-зондового сканирования, ниже нормальных величин на 25%. Модель в экспериментах на кроликах создаётся за 40 дней, для- исследовательских целей за 10 дней хронического опыта.

На уровне мировой новизны предложен и обоснован в; эксперименте и клинике способ лечения замедленного' костеобразования? при; дистракционном остеосинтезе (патент РФ № 2157129, от 2000г.). Стимулирующие свойства на остеогенез небольшого по размерам аутотрансплантата, помещаемого в зону роста (середину регенерата), доказаны клинически, рентгенологически^ и элек-тронно-зондовым сканированием. При замедленном костеобразовании. у больных при замещении дефектов, удлинении конечностей после трансплантации в регенерат аутокости фиксацию прекращали через два месяца. Фаза минерализации протекает активно с превышением нормы на 28%, но содержание кальцифицированной ткани в новообразованной кости ещё не соответствует содержанию кальция в пластинчатой кости.

Впервые определена минеральная плотность костной- ткани (МПКТ) на протяжении всей конечности, шагом 3.25 мм. Создана, топографическая карта-содержания МПКТ голеней подопытных кроликов. В отличие от анатомического деления кости на эпифизы, метафизы, метадиафизы и диафиз в трубчатой кости нами выделено ? зон (п=150, Р<0;1, г=1.012):

Впервые при удлинении конечности: прослежена динамика миграции минералов по длиннику кости. Выделены зоны наибольшей фиксации минералов: и их кинетика как на удлинённой конечности, так-и интактной голени; Выявлено явление доминантной: и следовой симметрии в процессе минерализации, образования новош кости после трансплантации; в регенерат (аутокости, ДКТ, ФКТ и ФНТ).

Обозначено преобладание общих реакций организма в местном, процессе образования кости.

Наблюдаемая деминерализация эпифизарных зон длинной кости, в оперированной конечности кратковременна и характерна только для первой половины периода фиксации. Доминантное зональное содержание МПКТ в интактной конечности связано с нормальной васкуляризацией, обозначает симметричную зону острой или хронической агрессии и может быть использовано для диагностики патологической или физиологической перестройки кости, а также в лечении заболеваний и повреждений суставов.

ВС; сравнительном эксперименте пересадки полноценного, деминерализованного костного трансплантата и фетальной костной и нервной ткани в регенерат определены: пути остеогенеза,. а также участие отдельных компонентов кости в стимуляционном процессе.

Новым следует считать то, что вид трансплантационного материала не изменяет природу остеогенеза, он её модифицирует, в большей или меньшей мере придавая новым очагам костеобразования в месте трансплантации черты онтогенетического образования-кости.

В аспекте наибольшего стимулирующего эффекта, простоты приготовления и способа введения в регенерат наиболее перспективной следует считать аллогенную фетоткань (костную и нейроткань).

Особую важность инъекционная трансплантация в очаг замедленного кос-теобразования приобретает в поликлинической ортопедии, профилактическом лечении дегенеративно-дистрофических поражениях скелета, а перспективным направлением поиска стимуляционной терапии будет комбинация вида фетот-каней.

Апробация диссертационной работы

Материалы диссертации-доложены на первой международной конференции травматологов и ортопедов Крыма (Ялта, 1996); выездной сессии СО РАМН (Благовещенск, 1999); конференции молодых ученых -"Новое в решении актуальных проблем травматологии и ортопедии" (Москва, 2000); первом* международном симпозиуме "Биоимплантология на пороге XXI века" (Москва, 2001); втором международном симпозиуме "Клинические и фундаментальные аспекты тканевой терапии" (Самара, 2004); заседании № 329 Саратовского научно-практического общества травматологов-ортопедов (Саратов, 2004); Ученом совете Саратовского НИИТО (Саратов, 2005).

Публикации

Диссертация выполнена по плану научно-исследовательских работ ИТО НЦРВХ ВСНЦ СО РАМН. Тема, № гос. регистрации 01980004926.

По материалам диссертации опубликовано 40 печатных работ, из.них 12 в центральной печати.

Внедрение результатов исследования в практику

Результаты исследования используются в учебном процессе кафедр травматологии и ортопедии с курсом военно-полевой хирургии Саратовского медицинского университета; Ставропольской медицинской академии; Военно-медицинском институте ФСБ России (Нижний Новгород); ГИДУВе г.Новокузнецка; подготовке специалистов (ординатура, аспирантура) Саратовского НИИТО; а также в работе травматологических отделений Областной клинической больницы г.Саратова, ММУ № 2, 3, 6, 9 г.Саратова. С 2003 года стимуляция замедленного костеобразования по нашему методу используется в Областном ортопедическом центре при МУЗ "Городская клиническая больница №3" г.Волгограда, а с 2005г. - в МУЗ № 2 и 4, г.Ставрополя.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и выводов. Работа содержит 243 страницы машинописного текста, иллюстрированного 81 рисунком (микрофотографиями, электронными микрофотографиями, электронными сканограммами, картами рентгеновского электронно-зондового микроанализа), 19 таблицами. Список литературы включает в себя 230 работ отечественных и 35 работ иностранных авторов.

207 ВЫВОДЫ

1.Удлинение конечности у животного со скоростью 2 мм дробно в день сопровождается нарушением минерализации органического матрикса, дистрак-ционного регенерата, вследствие чего костеобразовательный процесс замедляется. По мере увеличения срока фиксации коллагено-волокнистая прослойка регенерата трансформируется в грубую фиброзную ткань, образуется ложный сустав. Однотипность морфофункционального состояния дистракционного регенерата в диастазе удлиненной конечности верифицирована на световом, электронноскопическом уровнях, электронно-зондовым сканированием в лучах кальция и достоверно укладывается в модельный опыт компрометированного костеобразования. Время создания модельного опыта составляет 10 дней.

2. Свободная аутотрансплантация полнокомпонентной костной тканью в середину дистракционного регенерата размерами, сопоставимыми с величиной срединной его зоны (патент РФ № 2157129, от 10.10.2000г.) стимулирует косте-образование. На коллагено-волокнистой ткани, образованной десмальным путем, достраивается костная ткань.

В аутотрансплантате синхронно протекают процессы резорбции и репарации по прямому ангиогенному типу остеогенеза. За 20 дней периода фиксации, после трансплантации новообразованная костная ткань в диастазе имеет сформированную кортикальную пластинку.

В целом репаративный остеогенез при удлинении конечности с трасплан-тацией в регенерат аутокости протекает по десмальному и ангиогенному типам.

3. Пересадка в регенерат аллогенного органического матрикса деминерализованного костного трансплантата сопровождается образованием в срединной зоне регенерата хрящевой ткани с последующей ее оссификацией. Содержание минеральной плотности костной ткани (МПКТ), формирующейся в диастазе на 20-й день фиксации, достигает

0.407 г/см , (Р<0.01), что составляет 115% (Р<0.01) от диафиза длинной кости. Трансплантация ДКТ в очаг замедленного костеобразования сокращает срок фиксации удлиненной конечности на 10 дней.

4. Одноразовая инъекция суспензии фетальных тканей (костная, нейро-ткань головного мозга) в регенерат обладает стимулирующим действием. Сроки образования новой кости в диастазе по сравнению с модельным опытом сокращаются на 10 дней. Образование кости идет через фазу хрящевой ткани. Детерминированные признаки построения кости в онтогенезе проявляют себя в посттрансплантационном остеогенезе и не зависят от вида пересаженных эмбриональных тканей. Насыщение минералами новой кости не отличается от общей тенденции при других видах пластики, но протекает активнее. Признаков кратковременной остеопении эпифизарных зон костей удлиненной голени не бывает при инъекции в регенерат нейроткани головного мозга.

5. Шаговое измерение содержания минеральной плотности костной ткани.-по длиннику трубчатой кости (240 сегментов конечности) разделяет по плотности (г/см ) кости голени на 7 автономных зон: — три парных и одну непарную.

Миграция и фиксация минералов в отломках костей начинаются с эпифизов в метафизарные зоны и затем в концы отломков образующих диастаз, где происходит построение новой кости. Аналогичное явление кинетики минералов отмечено и в контрлатеральных конечностях. Топографическая симметричность содержания МПКТ - есть проявление общей реакции организма по типу обратной связи от местного очага к общей напряженности минерального обмена. Доминантный и следовой принципы накопления МПКТ в одноименных костях зависят от активности построения кости и могут быть использованы как диагностический признак поиска очага деструкции или репарации.

6. Активность остеогенетического процесса в стадии минерализации по содержанию ЩФ при пластике в регенерат деминерализованного костного трансплантата (ДКТ) увеличивается в 3.3 - 3.7 раза: аллогенной фетальной нейроткани головного мозга - в 2.5 раза; фетальной костной ткани на - 2 - 5% (Р<0.01).

7. Вид трансплантационного материала, помещенного в дистракционный регенерат, не влияет на содержание макроэлементов (Са, Р) в сыворотке крови и их соотношения. При пластике ДКТ (по содержанию Ыа и Са) наблюдается кратковременное уменьшение внутриклеточного осмотического давления на 5% (Р<0.01) с повышением его вне клетки на 12% (Р<0.01). Хлориды при этом отвечают содружественной реакцией.

Микроэлементы, участвующие в поддержании гомеостаза (2п, Mg), отвечают на хронический стресс постоянством нормореакции или незначительным увеличением их содержания при пластике ДКТ до 15% (Р<0.01), с увеличением концентрации железа (Бе) в 1.6 - 1.9 раза.

8. Исходы трансплантационной терапии замедленного костеобразования при удлинении и замещении дефектов костей у 26 больных по нашей технологии были благоприятными. Длительность периода фиксации колебалась от 37 до 90 дней. Сроки фиксации после костной аутопластики на 1 см удлиненной конечности составили 9,8 дня; при среднестатистической норме разных учреждений-в 10 дней.

Пластику в регенерат ДКТ целесообразно выполнять сразу по завершении периода дистракции.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

При дистракционном, дистракционно-компрессионном остеосинтезах кроме технического планирования операции необходима диагностика степени компенсации или недостаточности кровоснабжения удлиняемого сегмента конечности, нейротрофического дефицита и уровня содержания минералов. Скорость дистракции подбирается индивидуально. Диапазон скорости 0.5 - 1.0 мм в день с дробностью - 4 раза в сутки.

В процессе удлинения рекомендуем ежемесячный рентгенологический и денситометрический контроль. При длительной дистракции после удлинения необходимо обратить внимание на динамику образования костного вещества в диастазе. Отсутствие ее в последний месяц удлинения или сомнение в увеличении плотности кости, в снижении показателей МПКТ с образованием широкой полосы просветления в средней части регенерата свидетельствуют о замедлении костеобразования в диастазе. При замещении дефекта кости дистракцией аутотрансплантата следует обращать внимание на перемещаемый фрагмент. Степень регионарного остеопороза, возникающая при его перемещении, трактуется нами как благоприятный признак продолжающегося репаративного костеобразования. Критериями применения трансплантации биотканей в регенерат служат:

- замедленное костеобразование ятрогенного генеза;

- удлинение на большие величины сегмента конечности посттравматического происхождения.

Время трансплантации - сразу после завершения дистракции или спустя 1 месяц. Размеры имплантируемой биоткани, как правило, не превышают 4 - 5 см в длину. Ширина должна соответствовать поперечнику удлиняемой кости (1.5 - 2.5 см) и толщине - 2-3 мм. Методика помещения ДКТ и аутотрансплантатов может быть однотипной. Из продольного разреза мягких тканей в любой анатомически обоснованной плоскости и дальнейшего продольного рассечения широким долотом прослойки наполовину готовится ложе для помещения трансплантационного материала. Трансплантировать ДКТ можно фрагментами по троакару при определенном навыке его пространственного нахождения в регенерате.

После трансплантации важно обеспечить стабильно-функциональное состояние удлиненного сегмента конечности за счет усиления степени неподвижности отломков. Не исключаются перепроведение спиц, замена их на стержни. Нагрузка на конечность должна быть полной или приближенной к таковой.

Клиническая проба на предмет сращения (оссификации соединительнотканной прослойки регенерата) проводится врачом ежемесячно. Демонтировать аппарат даже при отсутствии подвижности отломков целесообразно спустя еще 1 месяц после нейтральной фиксации удлиненной конечности. Ориентировочные сроки снятия аппарата после пластики в регенерат — 60 - 90 дней. В показанных случаях (нарушение кровообращения, белкового дисбаланса его фракций, воспаление, иммунодефицит) рекомендуется целевое медикаментозное лечение. При исходе лечения в форму ложного сустава можно продолжить реабилитацию пациента в амбулаторных условиях, вводя в регенерат суспензию лиофилизированной эмбриональной костной ткани (производитель ЦНИЛ Самарского медицинского университета) в дозе 20 мг на 1 кг массы пациента.