Автореферат и диссертация по медицине (14.00.22) на тему:Ультрасонография дистракционного регенерата при удлинении голени по Илизарову

с

су л;

На правах рукописи

/

Ермак

Елена Михайловна

УЛЬТРАСОНОГРАФИЯ ДИСТРАКЦИОННОГО РЕГЕНЕРАТА ПРИ УДЛИНЕНИИ ГОЛЕНИ ПО

(клинико-экспериментлльное исследование) 14.00.22. - травмотология и ортопедия 14.00.19. - лучевая диагностика и лучевая терапия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

ИЛИЗАРОВУ

Курган - 1996

Работа выполнена в Российском научном центре "Восстановительная травмотология и ортопедия" имени академика Г. А. Илизарова Министерства здравоохранения н медицинской промышленности РФ (генеральный директор - доктор медицински* наук, профессор, академик АМТН Шевцов В. И.)

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор, академик АМТН

В. И. Шевцов

Научный консультант: кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник

А. М. Чиркова

Официальные оппоненты:

1. Доктор медицинских наук

2. Член-корреспондент АЕ, доктор медицинских наук

И. А. Стахсев Г. В. Дьячкова

Ведущая организация: Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт травмотологнн и ортопедии им. Н. Н. Приорова

Защита диссертации состоится " _1996 г. на заседании диссертаци-

онного совета К.084.78,01. при Российском научном центре "Восстановительная травмотология и ортопедия" имени академика Г. А. Илизарова (г. Курган, ул. Марии Ульяновой, 6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского научного центра "Восстановительная травмотология и ортопедия" имени академика Г. А. Илизарова

Автореферат разослан "

1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета К.084.78.01., канд. мед. наук

А. Н. Дьячков

общая характеристика работы

актуальность проблемы. Рентгенологические и морфологические исследования, большая часть in которых выполнена в РНЦ "вто", позволили изучить особенности формирования и органогипнческой перестройки регенерата (Илизаров Г.А., 1992; Имерлишяили И.А с соавт.. I9S0, I9S4; Шрейнер A.A., 1979, Шрейнер A.A. с соавт.. 1085: Стецула В.И. с соавт., 19371. Было установлено, что на протяжении всего перпола листракшш в центральной части регенерата сохраняется соединнгелыюгклнная прослойка. на основе зо.токон которой »дет рос г костных о г дело в. Активность осгеогснею. определяющая строение этой зоны, зависит от комплекса биологических и механических факторов. составляющих основу метода Илизароза

Традиционным источником и.чф'ормаиии о характере репаративного процесса до настоящего времени является рентгенографический метод получения изображений. Основных! недостатком метода является невозможность визуализации ренггенонеконграстных тканей, в частности регенерата на ранних этапах дистракчши и его неминерализованной части на последующих этапах удлинения. Это исключает возможность раннего прогнозирования активности остеогенеза на основе данных рентгенографии и проведения своевременной коррекции режима удлинения.

В связи с этим, особую актуальность приобретает проблема получения объективной информации о структуре регенерата на раннем этапе дистракции.

Сохраняет актуальность также проблема количественной оценки активности репаративного процесса. Традиционная рентгенография является х1етодом получения аналоговых изображений, что исключает возможность проведения количественной опенки визуализируемой ткани.

Актуальным остается также вопрос об уменьшении количества рентгенографии в процессе удлинения конечностей с целью сокращения времени пребывания пациента в зоне ионизирующего излучения, так как известно, что при неоднократных диагностических исследованиях проявляются повреждающие свойства рентгеновского излучения.

Ультрасоно!рафия - высокоинформативный неинвазивный метод получения матричных изображений - является наиболее перспективной в плане решения вышеперечисленных проблем.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработать объективную методику ультрасоно графического исследования дистракционного регенерата и определить критери; активности остеогенеза и зрелости регенерата в процессе удлинения нижне! конечности по методу Илпзарова в клинике и эксперименте.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

I -стандартизировать методику ультрасонографнческого исследовани остеогенеза с разработкой оптимального режима ультрасонографии, определение?! оптимальных срезов для динамического наблюдения, кратности ультрасонографш на разных этапах удлинения.

2-изучить динамику изменения акустических свойств и характер изображения днстракиионного регенерата на этапах удлинения, разработат ультрасонографическую семиотику при различной активности репаративног процесса и критерии зрелости регенерата;

3-выработать систему интерпретации ультрасоно графическог изображения удлиняемого участка кости на основе морфологическо идентификации визуализируемых структур;

4-провести сравнительный анализ ультрасонографнческого изображени дистракционного регенерата с его рентгенологическим изображением;

5-определить отличительные ультрасонографические признак формирования дистракционного регенерата при использовании высокочастотно (автоматической) дистракции;

6 -разработать количественные критерии оценки активности остеогенеза н этапе удлинения;

ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ ПОЛОЖЕНИЯ.

1. Ультрасонографическое исследование регенерата - объективный спосс определения активности остеогенеза на раннем этапе дистракции.

2. Ультрасонографическое исследование регенерата - дополнительна источник информации об активности остеогенеза, скорости органной перестройь и степени зрелости регенерата на всех этапах удлинения конечности по Илизаров;

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Впервые разработаны экспериментально обоснованы ультра сонографические качественные количественные критерии нормальной, повышенной и пониженной активное остеогенеза на различных этапах удлинения голени по Илизарову, разработай варианты прогноза активности остеогенеза на основе качественных признаков

количественных характеристик. Разработаны критерии определения зрелости регенерата. На основе сравнительного анализа ультрасонографическего изображения дистрак ционного регенерата с его рентгенологическим изображением и гистологической структурой создана обоснованная система интерпретации ультрасонографического изображения регенерата.

Впервые проведен сопоставительный анализ рентгенологических, \льтрасонографических и морфологических данных, позволяющий судить о динамике развития дистракционного регенерата и степени его зрелости. На основании »тих сочетаниых данных впервые установлено, что у.тьграсомографическое исследование информативно в ранние сроки удлинения, К1К как дает возможность прогнозировать течение остеогенеза.

На основании ультрасонографического исследования впервые определены отличительные признаки формирования дистракционого регенерата при удлинении конечности в автоматическом режиме.

С целью объективизации оценки активности остеогенеза на раннем этапе удлинения впервые введены ультрасонографнческие количественные критерии -объем, эхо- плотность, эхо-масса дистракционного регенерата..

С целью объективизации количественной оценки активности остеогенеза на более позднем этапе удлинения введ'ен коэффициент активности репаративного процесса, характеризующий соотношение структурных слоев эхопоэитив ной зоны регенерата, а для объективизации процесса органной перестройки - коэффициент органной перестройки, характери зуюший соотношение эхопозитивной и эхонегативной зон регенерата.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Внедрение ультрасоно-графической диагностики состояния удлиняемого участка кости значительно расширит возможности клиницистов в получении объективных данных об активности репаратипного процесса, начиная с первых дней дистракции, позволит получать сопоставимые результаты при исследовании реларативного процесса в динамике, обоснованно их интерпретировать, оценивать репаративный процесс качественно и количественно на основе разработанных критериев. Это позволит проводить своевременную коррекцию режима удлинения с учетом индивидуальных особенностей течения репаративного процесса. Кроме того, замена рентгенографического способа контроля за состоянием регенерата

/

ультрасонографическим позволит значительно сократить количеств рентгенографии в процессе лечения.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ РЕЗУЛЬТАТО ИССЛЕДОВАНИЯ. Основные положения работы на протяжении 1989-1996 голе докладывались: 1) на заседании областного Курганского общества ортопедо! травматологов (1989), 2) на международной конференции "Метод Илизаров теория, эксперимент, клиника" (Курган, 1991), 3) на XXV юбилейной научн< практической конференции врачей Курганской области (г. Курган 1993), 4) ^ конференции с участием иностранных специалистов "Метод Илизаров достижения, перспективы" (Курган, 1993), 5) на Всероссийской конференш "Фишотерапевтическая аппаратура. Применение и перспективы развития 1 современном этапе" (Харьков, 1993), 6) на заседании областного Курганско! общества рентгенологов (1995), 7) на научно-практической конференци посвященной 50-летию Курганской областной клинической больнии "Современные проблемы медицины и биологии" (1996).

Результаты исследований по теме диссертации отра-жены в 9 печатнк работах, оформлено 6 рационализаторских предложений.

ОБЪЁМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Изложена на 1 страницах машинописного текста без списка литературы и приложения, диссертации 35 рисунков и 18 таблиц. Список литературы включает источников, из них отечественных - 81, иностранных - 17.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. Во введении дается обоснование актуальное темы, сформулированы задачи и положения, которые выносятся на заши-определяется новизна и практическая ценность работы.

Глава I "Возможности ультрасонографии как метода контроля формированием дистракшюнного регенерата при удлинении конечностей помощью наружных фиксаторов" посвящена анализу литературы, отражают состояние ультрасонографической диагностики костеобразования при удлинен конечностей с помощью наружных фиксаторов.

Основное внимание обращено на отсутствие стандартизованной методи ультрасонографического исследования костеобразования и обоснованной систс интерпретации ультрасонографического изображения удлиняемого участка кос а также отсутствие единых качественных критериев оценки активное

жспериментального материала и использованных методов исследования.

Исследование состояло из двух частей - экспериментальной и клинической.

I) Для идентификации ультрасонографической струк туры регенерата и зработки системы интерпретации его ультрасонограф;:ческого изображения 'сведено зкспери ментальное ультрасонографическое, рентгенологическое и сто.101 ическое исследование 11 фрагментов большеберцовой кости с 1страктнжным регенератом, полученным при удлинении голени по Илизарозу сг.ерпментальным живо тным. Животные были разделены на 4 группы. В грзой II второй группах животных (по 3 собаки) для нарушения целостности пьшеберцовой кости использована методика закрытой флексиомной .•теоклазии.

В первой группе дистракцию осуществляли в автоматическом режиме с гмпом 1 мм за 60 приемов.

Во второй группе дистракиию проводили в ручном режиме с темпом I мм за приема.

В третьей группе (3 собаки) удлинение проводили после остеотомии средней эети большеберцовой кости. Темп дистракции составлял 0.75 мм за 3 приема.

В четвертой группе (2 собаки) резецировали 3 см днафиза большеберцовой ости, затем проводили остеотомию проксимального фрагмента и помещали олиэтиленовую пленку между отломками. Дистракцию проводили в режиме I мм 1 4 приема.

Собак выводили из опыта передозировкой барбитуратов через 14, 28 дней истракции, через 30 дней фиксации (I и 2 группы), через 50 и 90 дней фиксации (3 4 группы).

Результаты комплексного (ультрасонографического. рентгенологического и истологического) исследования регенерата при удлинении конечностей по 1лизарову в условиях эксперимента отражены в главе 3 "Ультрасоно графические, ентгенологические и гистологические параллели в оценке ксстеобразования при ллинекии конечности по Плизарову".

Проведенные нами ультрасонографическое, рентгено логическое и исгологическое исследования дистракииотюго регенерата в условиях

эксперимента позволили идентифицировать ультрасонографическую структур; регенерата и на основе полученных данных вырабо-тать систему интерпретацш его ультразвукового изображения.

В частности, установлено, что в первые две недели дистракции диаста заполнен эхопозитивным регенератом, имеющим зональное строение Находящаяся в середине диастаза зона малодифференцированной соединительно ткани ("зона роста") визуализируется на ультрасонограмме как гипоэхогенна полоса неправильной формы, состоящая из продольно ориентированны линейных структур, соответствующих пучкам кол лагеновых вопокоь Новообразованные грубоволокнистые трабекульг зндостальных регенерато ультрасонографически визуализируются как линейные продольн ориентированные структуры повышенной эхогенности. Рентгенологическ структура прослойки и эндостальных регенератов не дифференцируются. Прочее органотипической перестройки дистракционного регенерата сопровождаете изменением акустических свойств и появлением "эхонегативных" отделе регенерата, в которых доступными визуализации остаются только периостальная интермедиарная его части.

Прослойка волокнистой соединительной ткани и прилежащие к не продольно ориентированные новообразованные грубоволокнистые трабекул представ ляющие апикальные отделы регенератов, являются акусткчеа благоприятной средой и отчетливо визуализируются в течение всего перио; дистракции. Рентгенологически структура прослойки и зон активного остеогене' - наиболее важных в функциональном отношении зон регенерата- определяет наименее четко. Отделы регенерата, прилежащие к отломкам и состоящие новообразованной мелкопетлистой губчатой кости, имеют свойства акустичеа неблагоприятной среды. Визуализации доступна только расположенная над ни» в виде продольно ориентированного непрерывного сигнала повышена эхогенности интермедиарная часть регенерата. Соотношение эхопозитивной "эхонегативной" зон регенерата в дистракционном периоде различно. Гак, п пониженной активности остеогенеза большая часть регенерата остает эхопозитивной. формируется широкая гипоэхогенная полоса. Грубоволокнист трабекулы приобретают вид утолщенных, удлиненных линейных структур средне повышенной и высокой эхогенности. Новообразованный участок диафи имеющий органотипическое строение, представляет собой акустичес

неблагоприятную среду и визуализации доступна только корковая пластинка, имеющая вид линейного непрерывного гиперэхогенного сигнала. Участки фиорози-ропанной прослойки имеют вид утолщенных линейных структур средней и повышенной зхогенности. средней звукопроводи-мости, с нечетко выраженной продольной ориентацией. Отсутствие охопозитивных участков в зоне регенерата и визуализация по всем сканируемым поверхностям сформированной корковой пластинки в виде непрерывного линейного гиперэхогенного сигнала с акустической тенью является ультрасонографическим критерием зрелости регенерата. При отсутствии тканевого субстрата в середине диастаза ультрасонографически определяются свободные от эхосигнала зоны, недифференцируемые рентгенологически. Гиперэхогенный контур, закругленный по направлению от интермедиарной части регенерата к центру его эндостальной части, представляющий собой формирующуюся замыкательную пластинку, является признаком образования ложного сустава.

Таким образом, проведенные исследования подтвердили сопоставимость ультрасонографической структуры дистракционного регенерата с его морфологической структурой, что позволило отнести визуализируемые структурные элементы регенерата к определенной гистологической категории.

2) Для изучения динамики репаративного процесса, разработки качественных и количественных критериев активности костеобразования проведено 1050 ультрасоно графических исследований формирующегося регенерата в верхней трети большеберцовой кости в процессе удлинения нижних конечностей по методу Илизарова 101 пациенту с различными формами заболеваний (ахондроплазией, врожденным укорочением нижней конечности, укорочением нижней конечности приобретенного характера) в условиях применения методик остеосинтеза по Нлизарову.

Группа больных ахондроплазией состояла из 38 человек, группа больных с врожденным укорочением нижней конечности - из 51 человека, группа больных с укорочением нижней конечности приобретенного характера - из 12 человек. Возраст больных во всех группах колебался от 7 до 19 лет.

Для удлинения применялась щадящая методика частичной кортикотомии после предварительного остеосинтеза сегмента аппаратом Илизарова. Дистракция начиналась на 5 сутки после операции в режиме 1 мм в сутки за 4 приема при ручном режиме и 1 мsf в сутки за 60 приемов при автоматической дистракции.

Ультрасонографическис исследования дистракционного регенерата на этапе дистракции проводили I раз в неделю, начиная с первой недели дистракции, на этапе фиксации 2 раза в месяц. Исследования осуществляли на эхокамере "А1ХЖ.А 550-630" в режиме реального времени при помощи иммерсионного варианта датчика с частотой излучения 7,5 мГц. С целью улуч шения качества изображения нами разработано устройство для исследования дистракционного регенерата.

Проводили продольное и поперечное сканирование из нескольких проекционных позиций. Просматривали значи тельное число срезов регенерата. Для динамического наблю дения и анализа выбирали стандартный срез на уровне остео то.мин, наружным ориентиром для которого в большинстве случаев служил кожный рубеи Угол наклона датчика к исследуемой поверхности составлял 90 градусов. Часть ультрасонографий проводили в один день с рентгенологическим контролем, а затем осуществляли сравнительный анализ полученных данных. Отдаленные результаты наблюдали через 2 и 6 месяцев после снятия аппарата.

В зависимости от активности репаративного процесса больные были разделены на три группы. За критерий активности приняли срок фиксации в расчете на 1 см удлинения до появления ультрасонографических (УС) признаков консолидации. Первую группу (высокая и повышенная активность репаративногс процесса) составили больные, у которых УС-признаки консолидации появлялись I срок, соответствующий 10 и меньше дням фиксации на 1 см удлинения. Вторук группу (средняя активность репаративного процесса) составили больные, которых УС-признаки консолидации появлялись в срок, соответствующий 11-2 дням на I см удлинения. В третью группу (пониженная и низкая активност репаративного процесса) включены больные, у которых эти признаки появлялись срок, соответствующий 21 и более дням фиксации в расчете на 1 см.

Для анализа выбрали 7 УС-признаков:

1 - наличие между отломками э.хогенного субстрата,

2-появление трехслойной структуры регенерата с гипоэхогенной полосой центральной части,

3 -однородный субстрат.

4 -наличие боковых анэхогенных полос у краев костных фрагментов,

5 - наличие периостальных наслоений в зоне регенерата, :

6 - появление пятислойной структуры регенерата,

7 -появление анэхогенных участков в центральной части регенерата.

Та 1 ИС I ИЧиСЛ; ги v/^4v^l•^^ ----- - ,

степенью активности репаративного процесса устанавливали путем расчета коэффициента корреляции по формуле О.Браве в варианте К.Пирсона (Славин N1.Б.,1989):

1<>1

(ц: - а)

х.- значение УС-признак-а в ¡-том наблюдении,

ь

у.- активность репаративного процесса в ¡-том наблюдении,

х,у - средние значения УС-признаков и групп активности во всех

проведенных наблюдениях.

При наличии признака значение х принимали равным 1, при отсутствии

признака - 0.

Коэффициент корреляции между УС-признаками активностью репаративного процесса определяли поэтапно на 1-8, 9-16, 17-24, 25-32 дни дистракции.

Методика количественной оценки активности остеоггнеза на раннем этапе дистракции (5-16 дни) включала в себя измерение объема и эхо-плотности дистракционного регенерата при помощи автоматической компьютерной обработки его изображения, а также вычисление на основе полученных данных введенного нами нового количественного критерия активности репаративного процесса - эхо-массы дистракционного регенерата (ЭМ).

С целью прогнозирования объема регенерата при определенном диаметре кости разработана шкала "Нормальные показатели объема регенерата в зависимости от диаметра материнской кости в зоне кортпкотомин и величины

достигнутого диастаза".

Проведенные исследования по изучению структуры регенерата на разных этапах удлинения показали, что на раннем этапе дистракции (1-16 дни) регенерат представляет собой акустически благоприятную среду и эхопозитивен на всем протяжении. Структура ультразвукового изображения регенерата и ее эхогенность зависят от активности остеогенеза.

Конструкция применяемого нами ультразвукового диагностического аппарата предусматривает возможность анализа акустической плотности изображения посредством гистографии. Гистограмма, отражающая распределение эхо-плотности в зоне интереса, строится компьютером на основе дифференциации им точек с различной степенью отраженного эхо-сигнала (от 1 до 64 по "сероР шкале"). Уровень эхогенности от 51 до 63 по серой шкале характеризовался нахп как высокий, от 36 до 50 - как повышенный, от 26 до 35 - как средний, от 16 до 25 • как пониженный, от 1 до 15 - как низкий. Гистография в каждом случае проводилась при стандартной настройке прибора.

Показатели эхо-массы дистракционного регенерата рассчитывались пс аналогии с вычислением массы физических тел по формуле:

ЭМ = ЭП х V

V - объем регенерата в куб. мм;

ЭП - средняя эхоплотность нескольких УС-срезов регенерата (в усл. ед.);

На основе полученных данных составлена таблица диапазона значений эхо массы регенерата при нормальном течении репаративного процесса.

Для определения степени активности остеогенеза в период с 15 по 60 дш дистракции введен коэффициент активности остеогенем(Й) , показывающие соотношение структурных слоев эхопозитивной части регенерата.

а-"высота" эхопозитивной зоны на уровне его эндостальной части (в см), в-"высота" гипоэхогенной полосы на том же уровн<

(в см).

для объективизации оценки органной перестройки дистракционногс регенерата введен новый количественный критерий - коэффициент органно! перестройки (П), характеризующий соотношение эхопозитивной и эхонегативно/ зон регенерата.

А- -В

(1 - "высота" диастаза, а - "высота" эхопозитивной зоны.

Результаты клинической части исследования представлены в главе 4 У'льтрасонографические признаки регенерации верхней трети большеберцовой ости при удлинении нижних конечностей по Идизарову в клинике (в эпоставлении с рентгенологической картиной)".

Наши исследования показали, что ультрасонографкческие признаки егенерации кости появлялись с первых дней дистракции.

К 5 дню дистракции с темпом 1 мм в сутки за 4 приема при продольном канированни по всем поверхностям зоны удлинения визуализировали диастаз ротяженностью 5 мм, заполненный субстратом, состоящим из нежных линейных труктур различной эхогенности, расположенных параллельно друг другу и рпентпрованных в направлении продольной оси кости. Поперечные срезы истракционного регенерата представляли собой округлые эхопозитивные бразования с нечеткими границами и неоднородной структурой.

С 9 по 16 дни дистракции во всех наблюдениях определяли диастаз, аполненный эхопозитивным субстратом. При продольном сканировании область >егенерата имела очертания прямоугольного или трапецевидного образования, юковые стороны которого, соответствующие вершинам костных отделов, остояли из линейных структур средней и повышенной эхогенности, фиентированных в направлении продольной оси кости. В средней части фодольного среза регенерата располагалась извилистая гипоэхогенная полоса, остоящая из продольно ориентированных линейных структур средней и юниженной эхогенности. Протяженность и форма гипоэхогенной полосы (арьировали.

При поперечном сканировании регенерат представлял собой серию 1X0позитивных срезов округлой или овальной формы с нечеткими контурами и (еоднородной вну тренней структурой: очаги повышенной и высокой эхогенности (ередовались с участками пониженной эхогенности.

Определяемая эхографически длина регенерата точно соответствовала размеру диастаза, определяемому рентге нологически с помощью масштабной шнейки.

Интермедиарная часть регенерата чаще всего имела пониженную «огенность. По периферии интермедиарной зоны визуализировали наслоения в зиде тонких линейных продольно ориентированных структур повышенной

зхогенности, что расценивали как эхографическин признак периостальш реакции. Рентгенологически структура регенерата не дифференцировалась.

В нескольких наблюдениях в центре диастаза визуализировали учасп низкой эхогенности с нечеткими контурами, не дифференцируем! рентгенологически. В процессе дистракции эти участки становились анэхогенны; и сохраняли тенденцию к увеличению.

В период с 17 по 24 днн дистракции регенерат представлял соб акустически неоднородную среду. В центре диастаза визуализирова гипоэхогенную полосу, имеющую неправильную форму, различную ширину состоящую из линейных продольно ориентированных структур средней пониженной эхогенности. Эта зона соответствовала прослойке волокнист соединительной ткани. Проксимальнее и дистальнее находились зоны, состоят из линейных гиперэхогенных структур, ориентированных по направлен! продольной оси кости и расположенных слоями друг над другом. Эта час регенерата имела хорошую звуко проводимость и соответствовала зон; остеогенеза.

Проксимальнее и дистальнее визуализировали зоны, имеющие низк; звукопроводимость вследствие формирования периостальной и интермедиарн частей регенерата, которые имели вид гиперэхогенных продоль ориентированных тяжей ("эхонегативные" зоны).

В нескольких наблюдениях в центре диастаза визуа лизировали анзхогенн кистоподобные участки, не дифференцируемые рентгенологически, налич которых расценивали как признак локального отсутствия регенерации.

В течении 25-32 дней дистракции во всех наблюдениях регенерат состоял э.хопозитнвной и "эхонегативной" частей. В 80% случаев эхопозитивная час являлась акустически неоднородной средой. Вершины костных отдел визуализировались в виде продольно ориентированных гиперэхогенных лннейн структур, расположенных слоями.

Волокнистая соединительная ткань, расположенная в центре эхопозитивн зоны, имела вид гипоэхогенной полосы, ширина и форма которой варьировг. Отделы регенерата, расположенные между эхопозитивной зоной и костны отломками имели свойства акустически неблагоприятной среды. Визуализаи были доступны только периостальная и интермедиарная части регенера имеющие вид линейного'гиперэхогенного сигнала с акустической тенью за ш

Периостальпую реакцию над зопои диастаз пиш.™».,., „ ,. гонких линейных эхосигналов высокой эхогенности.

Рентгенологически к 30 дню дистракции при диастазе высотой 3 см, определяли наличие регенерации костной ткани у концов фрагментов в виде нежных теней высотой от 0,5 до I см с зоной просветления в центре.

В нескольких случаях в центре регенерата визуализировали анэхогенные участки овальной формы с четкими контурами, свидетельствующие о локальном отсутствии регенерации. Рентгенологически при этом отмечали появление оливообразных рентгенонегативных очагов на фоне облаковидных тенен регенерата.

При поперечном послойном сканировании регенерата по мере формирования его костных отделов в ходе дистракции обнаруживали разный характер изображения каждого слоя. Поперечные срезы зоны остеогенеза имели округлую форму, неоднородную структуру средней эхогенности с гиперэхо-генными очажками.

Поперечные срезы перестраивающихся отделов регене рата имели гиперэхогенный ближний контур и дорожку акустической тени за ним. Перестроившиеся отделы регенерата визуализировали в виде полуокружности с несколько неровным гиперэхогенным контуром и дорожкой акустической тени за ним.

В течение второго месяца дистракции (с 33 по 60 дни) в большинстве наблюдений отмечали тенденцию к сужению эхопозитивной зоны регенерата, повышению ее зхоплотности за счет увеличения количества гиперз.чогенных линейных структур, в большинстве своем пересекающих гипоэхогенную полосу. Над эхопозитивной зоной со стороны дистального и прокси мального отделов визуализировали формируй щуюся корковую пластинку в виде гиперэхогенного тяжа толщиной 3-4 мм с акустической тенью. Количество поперечных срезов с гипгр-э.хогенным фрагментиропаиным ближним контуром и пони женной звукопроводимостью, соответствующих перестраи ваюшимся отделам регенерата, увеличивалось. Диаметр их чаше всего превышал диаметр материнской кости. Рентгенологически диастаз был заполнен регенератом с выраженной продольной ориентацией структур, оптическая плотность костных отделов регенерата приближалась к плотности "материнской" кости. Формировался корковый слой. Поперечник регенерата превышал поперечник материнской кости. В части

м

наблюдений величина э.хопозитивной зоны оставалась стабильно! зву копроводимость ее была высокой, в центре четко опреде-лялась гипоэхогенна полоса. Центр интермедиарной части регенерата был заполнен су бстратом низко или пониженной эхогенности. Рентгенологически в этих случаях определял истончение центральных зон регенерата, отсутствие грубой тяжистосп сохранялась облаковидность теней, в редких случаях визуализировали кистознь изменения.

Период фиксации характеризовался прогрессирующим сужение э.хопозитивной зоны, понижение ее звукопро водимости за счет формироват гиперэхогенных структур в центре интермедиарной части.

К 30 дню фиксации наблюдали сужение эхопозитивной зоны регенерат понижение ее звукопроводимости, увеличение количества гилерэхогеннь линейных структур. При этом по некоторым поверхностям определя: формирующийся корковый слой в виде линейного гиперэхогенного сигнала акустической тенью.

К 60 дням фиксации происходило резкое снижение звукопроводимос эхопозитивной зоны регенерата за счет формирования его интермедиарной часп виде гиперэхогенных структур в форме "ковша".

К концу периода фиксации эхопозитивные участки в зоне регенерата определялись, во всех проекциях визуализировалась сформированная корков пластинка в виде непрерывного линейного гиперэхогенного сигнала.

Для удлинения верхней трети большеберцовой кости в режи автодистракции было характерно раннее появление периостальных наслоен! отсутствие гипоэхогенной полосы в течении всего периода дистракции, быстр нарастание эхогенности и понижение звукопроводимости срединной зоны за с1 увеличения количества гиперэхогенных линейных продольно ориентированн структур.

Пятая глава посвящена описанию ультрасоно-графических качественны: количественных критериев активности костеобразования, разработанных основе анализа проведенного клинико-экспериментального исследования.

Для объективизации критериев активности остеогенеза и возможно« прогнозирования течения репаративного процесса нами разработаны метод! количественной оценки регенерата на этапе дистракции. Метод: количественной оценки активности остеогенеза на раннем этапе дистракции (5

дни) включает измерение эхо-плотности, объема и эхо-массы дистракционного регенерата.

Эхо-платность дистракционного регенерата

На основе анализа данных проведенных нами клинико-экспериментальных исследований установлены показатели эхо-плотности тканевого субстрата, заполняющего диастаз. Так, новообразованные грубоволокнистые трабекулы имеют высокую эхогенность и показатели эхо-плотности в пределах от 51 до 63 условных единиц. Пучки коллагеновых волокон имеют пониженную эхогенность и показатели эхо-плотности от 16 до 25 \сл.ед. При отсутствии тканевого субстрата эхо-плогносп» снижалась до 1 >сл.ед.

При нормальной активности остеогенеза, когда коллагенообразование и остеогенез протекали синхронно, регенерат имел повышенную эхогенность и показатели эхо-плотности 36-40 усл.ед.. При высокой активности остеогенза регенерат имел высокую эхогенность и показатели эхо-плотности 50-63 усл.ед.. При усилении коллатенообразования и снижении активности остеогенеза регенерат имел среднюю и пониженную эхогенность и показатели эхо-плотности 16-30 усл.ед.

Объём дистракционного регенерата.

Проведенные исследования показали, что объем дистракционного регенерата зависит как от диаметра материнской кости в месте удлинения, так и от активности репаративного процесса. Так при высокой активности репаративного процесса объем регенерата увеличивался за счет периостальной части. При пониженной активности репаративного процесса • уменьшался за счет интермедиарной и эндостальной частей, что сопровождалось последующим формированием краевого дефекта. С целью прогнозирования нормального объема регенерата при данном диаметре кости в зоне кортикотомии нами разработана номограмма для определения показателей объема регенерата в зависимости от диаметра материнской кости в зоне кортикотомии и величины достигнутого диастаза при нормальной активности остеогенеза.

Соответствие показателей объема регенерата данным номогрммы расценивали как свидетельство нормальной активности остеогенеза на уровне всех час I ей регенерата. Увеличение указанных показателей свидетельствовало о повышенной активности остеогенеза на уровне периостальной части регенерата.

С целью объективизации количественной оценки дистракционного регенерата в течении первых двух недель дистракции нами разработан дополнительный количественный критерий для оценки активности остеогенеза. -эхо-масса дистракционного регенерата - который характеризует качество субстрата, заключенного в данном объеме. Проведенные исследования и дополнительные расчеты с использованием компьютерных программ прибора позволили разработать номограмму показателен эхо-массы дистрашпонкого регенерата при нормальной активности остеогенеза. Значения эхо-массы ниже минимальных расценивали как свидетельство понижения активности остеогенеза. Значения эхо-массы выше максимальных расценивали как свидетельство повышения активности остеогенеза.

Количественная оценка активности остеогенеза на следующих этапах дистракции (30-60 Они),

С целью объективизации количественной оценки активности остеогенеза в течении 30 -60 дней дистракции нами введены новый параметр - коэффициент активности остеоге неза- А, характеризующий соотношение структурных слоев эхопозитивной зоны регенерата. Диапазон значений коэффициента активности остеогенеза представлен в таблице 1.

Таблица 1.

Значения коэффициента А при различной активности остеогенеза.

Активность "Высота" "Высота" Коэфф.

остеогенеза эхопозитивной гипоэхогенной А

зоны (мм) зоны(мм)

нормальная 20-25 3,0-4,0 0.81-0,88

повышенная 15-20 0-2,0 0,89-1,0

пониженная 25-30 5.0-10,0 0,6-0,79

Для объективизации оценки органотипической перестройки дистракционного регенерата нами введен новый количественный критерий -коэффициент органотипнческой перестройки дистракционного регенерата,

характеризующий соотношение эхопозитивной и эхонегативной зон регенерата -П. Диапазон значений коэффициента П представлен в таблице 2.

Таблица 2.

Значения коэффициента органной перестройки дистракционного регенерата.

Органная перестройка диет. | регенерата "Высота" эхопозитивной зоны Коэфф. П при диастазе

30 мм 60 мм

1 нормальная 20-25 0,17-0.331 0.58-0,67

|ускоренная 15-20 0,37-0,51 0.68-0,75

|замедленная 25-30 0-0.13 0.5-0.57

ВЫВОДЫ.

1. Ультрасонографпческое исследование регенерата при удлинении нижней конечности по методу Илизарова необходимо проводить в динамике на уровне кортикотомии с продольным и поперечным сканированием в сроки 5-7, 14-16. 3032 дни дистракции и далее 1 раз в месяц до момента снятия аппарата.

2. Основными качественными ультрасонографическими критериями активности остеогенеза являются ширина гипоэхогенной полосы (соединительнотканной прослойки), степень продольной ориентации линейных гиперэхогенных структур (новообразованных грубоволокнистых трабекул), периостальная реакция, соотношение структурных зон регенерата;

3. Основными количественными критериями оценки активности репаративного процесса в начале дистракции являются объем, эхо-плотность и эхо-масса регенерата; на следующем этапе дистракции - коэффициент активности остеогенеза и органотипической перестройки регенерата.

4. Для количественной оценки объема дистракционного регенерата нами разработана номограмма, позволяющая судить о нормальной, повышенной и пониженной активности репаративного процесса на уровне эндостальной, интермедиарной и периостальной частей регенерата в зависимости от диаметра материнской кости в зоне кортикотомии и величины достигнутого диастаза:

5. Эхо-масса регенерата, рассчитанная по разработанной нами номограмме характеризует объемную эхо-плотность дистракционного регенерата и позволяет в ранние сроки количественно оценивать активность остеогенеза.

6. Коэффициент активности остеогенеза, характе ризующий соотношен структурных слоев эхопозитивной зоны регенерата, при нормальной активное остеогенеза к 30 дням дистракции имеет значения 0,81-0,88; при повышенна активности 0,89-1.0: при пониженной активности - 0,6-0,79.

7. Ультрасонографическая структура дпетракционного регенера сопоставима с его морфологической структурой, что позволяет отнес визуализируемые структурные элементы регенерата к определены гистологической категории:

S. Высокочастотная (автоматическая) дистракция характеризует ультрасонографическими признаками повышенной активности остеогенеза.

9. У.илрасонографическим критерием зрелости регенерата являет отсутствие эхопозитивных участков и визуализация по всем сканируемь поверхностям сформированной корковой пластики в виде непрерывно линейного гиперэхогенного сигнала с акустической тенью;

10,Использование ультрасонографии в качестве метода контроля состоянием дпетракционного регенерата в процессе удлинения конечностей Илизарову позволяет объективно оценивать ткань регенерата in vivo, начина; первых дней дистракции.

11 .Разработанные качественные и количественные критерии активное остеогенеза позволяют прогнозировать течение репаративного процесса на ранн этапах дистракции (первые 3 недели), проводить своевременную коррекш режима удлинения при отклонении репаративного процесса от нормы;

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ермак Е.М. Эхографический метод исследования костного регенера при удлинении голени по Илизарову// Материалы XXV юбилейной науч.-пра конференции врачей Курганской обл. (Курган, 28-29 декабря 1992 г.).- Кург; 1992. - С. 20-22

2. Ермак Е.М. Основные особенности эхографического изображеь костного регенерата на различных этапах его формирования при удлинен голени по Илизарову у детей II Метод Илизарова-достижения и перспектш Тез.докл.между-народн. конф... Курган. 1993 - с. 137-139.

3. Ermak E.M. Main Pecuiiarites of Bone Regenerate Echographic Picture on Different Forming Stages in Case of Tibia Elongation After Ilizarov in Children // Ilizarov metod: achievements and prospectives.-Kurgan, 1993.-P.67-69.

4. Ермак E.M. Эхографические критерии* оценки степени активности костеобразования при удлинении нижних конечностей по Илизарову различными епособами//Материалы XXVI1 научно-практ. конф. врачей Курганской обл.-Кургаи. 1995.-С. 112-113.

5. Ермак Е.М. Основные особенности эхографического изображения дистракционного регенерата при удлинении нижней конечности в автоматическом режиме // Совр.аспекты травматол. и ортопедиию Тез.докл.-Казань, 1994.-С. 107-10S.

6. Ilisarov G.A., Ermak E.M. Possibilities of Echcgraphin Evalution of distractional Regenerate Condition at Different Stages of its Formation // Method of Ilisarov: Theory, Experiment, Clinic: Abstr. Annivers. Sci. Conf.- Kurgan, 1991.-P.218-220.

7. Шевцов В.П., Ерохин А.Н., Наумов Е.Д., Ермак Е.М. Перспективы применения физиотерапевтических воздействий в условиях чрескостного остеосинтеза по Илизарову //Сб. тр. Всероссийской конф. "Физиотерапев-тическая аппаратура: применение, перспективы развития на современном этапе" (г. Москва 6-8 июля 1993 г.).- М., 1993,- С.47-48.

8. Шевцов В.И., Ермак Е.М. Возможности ультразвуковой эхографии в оценке репаративного костеобразования при удлинении конечностей по Илизарову//Травматол. отропед. России. - 1995. - N2. - С.13-16.

9. Эхографические, морфологические и рентгено логические параллели в оценке костеобразования при удлинении конечностей по Илизарову / Ермак Е.М., Чиркова A.M., Ерофеев С.А. // Гений ортопедии. - 1996.- N2.- С.53-58.

СПИСОК ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ НА УРОВНЕ РАЦИОНАЛИЗАТОРСКИХ ПРЕДЛОЖЕНИЙ

1. Удостоверение на рационализаторское предложение N19/90 "Насадка для ультразвукового датчика"

2. Удостоверение на рационализаторское предложение N27/95 "Способ оценки степени активности репаративной регенерации кости при удлинении конечностей по Илизарову"

?п

3. Удостоверение на рационализаторское предложение N28/9 "Эхографкческий критерии оценки степени активности репаратквной регенераци: кости при удлинении конечностей по Илизарову"

4. Удостоверение на рационализаторское предложение N28/94 "Спосо1 определения длины костного регенерата"

5. Удостоверение на рационализаторское предложение N5/ .96 "Спосо ранней диагностики кист в регенерате"

6. Удостоверение на рационализаторское предложение N6/96 " ^04иче.стьеиный ирите.ри.й оценки сосТРЛНЧЛ аисфакццонноьо риг-енерата» *

Соискатель