Особенности восстановления бедренной кости при диафизарных переломах в условиях чрескостного и интрамедуллярного блокируемого остеосинтеза (экспериментальное исследование)

УДК[616.718.45-0015-089.227.84-003.93]-092.9

Еманов А.А., Горбач Е.Н., Антонов Н.И. ФГБУ "Российский научный центр
"Восстановительная травматология и ортопедия" им. академика
Г.А. Илизарова" Минздрава России, г. Курган

На переломы бедренной кости приходится основная масса всех переломов длинных трубчатых костей у собак - более 50% [5]. Частая встречаемость переломов крупных трубчатых костей и в частности бедренной кости, с анатомическими особенностями органокомплекса, стимулирует ветеринарных врачей-ор-топедов разрабатывать новые методики, оптимизирующие лечение пациентов.

Остеосинтез бедренной кости по ГА Илизарову с 90-х прошлого столетия вошёл в ортопедическую практику [3. 8, 10] Преимуществами чрескостного остеосинтеза являются: малая травматичность, хорошая управляемость процессом консолидации, создание условий для биологического остеосинтеза Недостатками спице-стержневого аппарата внешней фиксации, особенно при лечении переломов диа-физа бедренной кости, являются: прорезывание мягких тканей вокруг фиксаторов, псевдоартрозы, трудоёмкость остеосинтеза, неудобства для животного и его владельца, что сдерживает более широкое применение чрескостного остеосинтеза.

Внешний чрескостный остеосинтез, обеспечиваемый спицестержневыми конструкциями, неоднократно являлся предметом экспериментальных исследований [9, 11, 12]. Изучение воздействий травмирующего и временного фактора при диафизарных переломах бедренной кости в эксперименте выявило увеличение срока заживления перелома и замедление остеогенеза в условиях отсроченного чрескостного остеосинтеза [2].

В последние годы наибольшее распространение при выборе тактики лечения диафизарных переломов бедренной кости приобрел интрамедуллярный остеосинтез штифтами. Ветеринарные ортопеды за рубежом и в России для лечения переломов бедренной кости отдают предпочтение методам погружной фиксации [1, 5, 6, 7, 13, 14, 15, 16, 17]. Однако и при погружном остеосинтезе нередко возникают разного рода осложнения: миграция стержня, лизис кости, ротационное смещение оси более 10°, повреждения седалищного нерва, переломы пластин, штифтов и винтов, замедленное сращение переломов, рефрактуры [1, 4, 13, 14, 15]. Следует отметить, что важной причиной осложнений, как при внешнем, так и при погружном остеосинтезе в первую очередь является - не отточенные до совершенства навыки хирурга, выполняющего операцию.

Исследование особенностей заживления переломов в различных биомеханических условиях с целью дальнейшей их оптимизации до настоящего времени остается актуальным.

Целью исследования стало выявление особенностей сращения диафизарных переломов бедренной кости в эксперименте в условиях внешней спице-стержневой фиксации и интрамедуллярного блокируемого остеосинтеза.

Материалы и методы. Эксперименты проведены на 12 взрослых беспородных собаках обоего пола в возрасте от 1 года до 1,5 лет, с массой тела 16±3 кг, содержащихся в стандартных условиях вивария. На животных выполнена релевантная модель диафизарного поперечного перелома бедренной кости. Содержание животных и операции осуществлялись в соответствии с Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных целей (Страсбург, 1986).

Животные во время эксперимента были поровну разделены на две группы: в первой группе (п = 6) осуществляли чрескостный остеосинтез аппаратом спице-стержневой фиксации (рисунок 1а); во второй (п = 6) - интрамедуллярный блокируемый остеосинтез системой ILoc (Biomedtrix, USA) (рисунок 1б).

Рис. 1. Экспериментальная модель повреждения и остеосинтез бедренной кости в разных условиях восстановления: а - спицестержневая фиксация аппаратом, б - интрамедуллярный блокируемый остеосинтез системой ILoc, разработанной компанией BioMedtrix (США). Рентгенограммы выполнены в боковой проекции сразу после операции

Для рентгенографии использовали рентгеновский аппарат "Compact", (Милан, Италия). Рентгенографию в процессе лечения переломов диафиза бедренной кости проводили до и после оперативного вмешательства, а далее на 14-, 28-, 42-, 70- и 100-е сутки после начала остеосинтеза. Рентгенограммы выполняли в стандартной боковой и прямой проекции.

Для гистологического исследования выпиливали фрагмент диа-физа бедренной кости, включающий зону перелома и прилежащие концы отломков не менее 15 мм. Забор гистологического материала производили на 42-, 70- и 100-е сутки после начала остеосинтеза. Материал фиксировали в 10%-ном растворе нейтрального формалина, декальцинировали в смеси соляной и муравьиной кислот, дегидратировали и заливали в целлоидин. Изготавливали целлоидиновые срезы на микротоме фирмы "Riechard" (Германия), затем окрашивали гематоксилином и эозином, и по Массону. Исследование препаратов производили с использованием светового микроскопа "Никмед-5" (Россия). Для получения микрофотографий гистопрепаратов использовали аппаратно-программный комплекс "ДиаМорф" (Россия), смонтированный на базе большого исследовательского фотомикроскопа "OPTON" (Германия).

Результаты и обсуждения. Сравнение результатов оценки опорной и двигательной функций оперированной тазовой конечности собаки в условиях чрескостного остеосинтеза аппаратом спицестержневого типа и блокируемого интрамедуллярного остеосинтеза при лечении простых диафизарных переломов бедренной кости выявило некоторые различия в сроках восстановления функций и анатомических изменений.

В условиях внешней фиксации аппаратом в двух случаях из шести наблюдали снижение опорной способности и двигательной функции оперированной конечности в течение 35 суток. В четырёх остальных случаях двигательная и опорная функции были выражены удовлетворительно уже на третьи сутки после остеосинтеза. Признаки атрофии мышц бедра в виде уменьшения объёма и снижения тонуса выявлены после 28-ми суток у трёх из шести животных.

При интрамедуллярном блокирующем остеосинтезе значительной разницы показателей между животными группы не наблюдали. Восстановление опорной и двигательной функций оперированной тазовой конечности определяли в сроки от 3-х до 14-ти суток. Явных признаков атрофии мышц тазовой конечности не наблюдали. Амплитуда движения в смежных суставах собак обеих групп на протяжении всего периода эксперимента находилась в пределах нормы.

Повреждение мягких тканей конечности в условиях внешней фиксации проявлялись в виде прорезывания кожи и подкожной клетчатки спицами, фиксирующими проксимальный отломок кости, а также незначительные иногда наблюдаемые истечения лимфы.

В ходе выполнения интрамедуллярного остеосинтеза при за-сверливании отверстий для блокировки штифта в дистальном отломке неоднократно происходили промахи направителя сверла, несмотря на строгое выполнение всего алгоритма процесса, вследствие чего приходилось не раз повторять попытки.

Рентгенографически в обеих группах эксперимента на 14- и 28е сутки после начала остеосинтеза во всех группах отмечали правильную ось сегмента. В первой группе в зоне перелома в трёх случаях отмечали компактные, малого размера периостальные тени (рисунок 2а). В трёх других случаях определяли некомпактные тени периоста, как слабо, так и бурно выраженные на концах отломков. На рентгенограммах второй группы животных выявлены в равной степени слабые и выраженные тени периостальной реакции в зоне повреждения (рисунок 2б).

Рис. 2. Сращение бедренной кости на 14-е сутки после остеосинтеза. Фрагменты рентгенограмм, выполненных в боковой проекции: а - первая группа; б - вторая группа

К 42-м суткам после остеосинтеза в первой группе линию перелома не визуализировали в трёх случаях. Определяли рентгенографические признаки формирования единых кортикальных пластинок (рисунок 3а), что свидетельствовало о консолидации перелома. После проведения клинической пробы аппарат демонтировали. В остальных случаях наблюдали компактизировавшиеся слабо выраженные периостальные тени в местах соприкосновения отломков.

Рис. 3. Сращение бедренной кости на 42-е сутки после остеосинтеза. Фрагменты рентгенограмм, выполненных в боковой проекции: а – первая группа; б – вторая группа

На гистотопограммах в первой группе к окончанию периода фиксации (42-е сутки эксперимента) в интермедиарной зоне межот-ломковой области бедренной кости отмечали формирование непрерывной кортикальной пластинки (рисунок 4а), объединяющей концы отломков, состоящей из компактизирующейся губчатой кости (рисунок 4б). В эндостальной зоне межотломкового пространства к этому периоду определяли формирование крупноячеистой сети костных трабекул. В межтрабекулярных промежутках визуализировали гемо-поэтический костный мозг с участками волокнистой соединительной ткани и большое количество микрососудов с расширенными просветами, в которых содержались клетки крови (рисунок 4в).

Выше и ниже места перелома в костномозговой полости определяли густую капиллярную сеть и гемопоэтический костный мозг, содержащий колонии жировых клеток (рисунок 4г). В эндостальной области наблюдали достаточно крупные, продольно ориентированные 16 сосуды артериального типа с утолщенным мышечным и адвентициальным слоями. В сосудистых каналах наблюдали клетки крови (рисунок 4д). В надкостнице, которая к этому сроку была лишь незначительно утолщена, отмечали наличие микрососудов капиллярного, венозного и артериального типов.

а б в г д

Рис. 4. Гистоструктурные особенности регенерата бедренной кости первой группы эксперимента через 42 суток фиксации в аппарате:а - гистото-пограмма регенерата; б - участки кортикальной пластинки, формирующейся в диастазе между отломками; в - участки ретикулярной ткани и гемопоэти-ческого костного мозга в межтрабекулярных промежутках губчатой кости в эндостальной области зоны сращения перелома г - густая капиллярная сеть и гемопоэтический костный мозг, содержащий колонии жировых клеток в костномозговой полости проксимального костного отломка; д - поперечный срез артерии, расположенной в эндостальной области регенерата. Препараты окрашены: а, б, г - по Массону; в, д - гематоксилином и эозином. Увеличение: а - 1,5*; б, в, д, - 100*.

Во второй группе в одном случае наблюдали рентгенографические признаки начала формирования корковой пластинки в виде едва заметной линии перелома (рисунок 3б). В остальных исследованиях отмечали четкую линию перелома и выраженные, высотой до 10-12 мм, тени компактизированного периоста над зоной перелома по всему диаметру кости.

В костных регенератах первой группы отмечали формирование единой костномозговой полости (рисунок 5а). В области сращения отломков микроскопически определяли компактизирующуюся костную ткань пластинчатого типа (рисунок 5б). В костномозговом канале в проекции перелома формировался гемопоэтически-жировой костный мозг с преобладанием жировых клеток над кроветворными и обнаруживались не крупные единично расположенные костные трабекулы (рисунок 5в). По направлению от эндостальной выстилки к центру костномозговой полости доля жирового костного мозга увеличивалась (рисунок 5г). Стенки микрососудов мышечного типа оставались утолщенными (рисунок 5д).

а б в г д

Рис. 5. Гистоструктурные особенности регенерата бедренной кости первой группы эксперимента через 70 суток фиксации в аппарате: а - гистотопог-рамма регенерата; б - участок новообразованной пластинчатой костной ткани в межотломковой области; в - гемопоэтически-жировой костный мозг области эндоста; г - пристеночно расположенный вдоль корковой пластинки костных отломков гемопоэтический костный мозг с преобладающей долей жирового в направлении к центру костномозговой полости; д - артерия среднего калибра в эндостальной области проекции перелома. Препараты окрашены - гематоксилином и эозином. Увеличение: а - 1,5*, б, г - 25*, в - 63*, д - 160*

На поверхности трабекул в эндостальной области регенерата отмечали прикрепленные остеокласты, что свидетельствовало об осте-окластической резорбции эндостально образованной костной ткани.

К 70-м суткам после остеосинтеза на рентгенограммах трёх животных первой группы наблюдали признаки окончательного формирования корковых пластинок, близких по плотности к материнской кости, после чего аппараты были демонтированы (рисунок 6а).

На рентгеновских снимках второй экспериментальной группы к 70-м суткам также выявляли признаки сращения кости. В одном случае образованные корковые пластинки были однородны по сравнению с материнской костью (рисунок 6б). В других случаях прослеживали едва заметную линию перелома и наблюдали минимизированные компактные остатки теней периоста (рисунок 6в).

Рис. 6. Сращение бедренной кости на 70-е сутки после остеосинтеза: а - в первой группе после демонтажа конструкции; б, в - во второй группе. Фрагменты рентгенограмм, выполненных в боковой проекции

Во второй группе через 70 суток после начала остеосинтеза в межотломковой области отмечали формирование непрерывной корковой пластинки (рисунок 7а). В интермедиарной области формировалась компактная кость пластинчатого строения (рисунок 7б).

а б в г

Рис. 7. Гистоструктурные особенности регенерата бедренной кости у животных второй группы эксперимента через 70 суток после остеосинтеза: а - гистотопограмма регенерата; б - участок новообразованной костной ткани в межотломковой области; в - строение стенки интрамедуллярного канала, г - состояние внутрикостных микрососудов. Препарат окрашен гематоксилином и эозином. Увеличение: а - 1,5*, б-г - 63*.

Периостальная мозоль отсутствовала. Канал, сформированный вокруг вынутого штифта, был выстлан продольно ориентированной хорошо васкуляризованной плотной соединительной тканью, вокруг которой сформировался достаточно плотный футляр, образованный пластинчатой костной тканью в виде губчатого образования мелко и среднеячеистого строения (рисунок 7в). В зазоре между костным футляром и корковой пластинкой обнаруживали гемопоэтически-жи-ровой костный мозг. Микрососуды были незначительно расширены (рисунок 7 в,г).

На 100-е сутки опыта в первой группе опыта у трёх животных через 30 суток после снятия аппарата рефрактуры не отмечали. Рентгенографически определяли формирование единой костномозговой полости (рисунок 8а). Во второй группе на рентгенограммах ещё выявляли слабозаметную демаркационную линию между отломками (рисунок 8б).

Рис. 8. Сращение бедренной кости: а - через 30 суток после снятия аппарата в первой группе, б - через 100 суток фиксации во второй группе. Рентгенограммы выполнены в боковой проекции

Полученные результаты сроков сращения костных отломков бедренной кости и условий, влияющих на восстановление ее целостности после перелома, подтверждают ранее полученные данные экспериментальных и клинических наблюдений [1, 2, 5, 6, 8, 10, 11, 12, 13, 16].

Проведенные рентгенологические исследования показали, что первые признаки регенерации при лечении переломов бедренной кости в условиях чрескостного и интрамедуллярного блокирующего остеосинтезов проявлялись к 14-м суткам после операции. Динамика костного сращения в обеих группах опыта была очень похожа. Сроки фиксации аппаратом спице-стержневого типа составили в равной степени 42 и 70 суток. На увеличение сроков фиксации влияло сопоставление отломков и индивидуальная нагрузка на травмированную конечность.

Таким образом, обе методики заслуживают внимания ветеринарных ортопедов. Интрамедуллярный БОС, можно рассматривать, как методику, обеспечивающую адекватную фиксацию костных отломков, позволяющую консолидировать диафизарные переломы бедренной кости с формированием регенерата, представленного как эндостальным, так и периостальным компонентом с незначительным преобладанием последнего, исключить формирование контрактур смежных суставов и в короткие сроки восстановить функцию поврежденной конечности.

Внешний чрескостный остеосинтез при лечении диафизарных переломов бедра аппаратом со спице-стержневой фиксацией является малоинвазивным, биологическим и управляемым. Повреждение мягких тканей конечности в условиях внешней фиксации относительно разрушения внутрикостных структур при интрамедуллярном остеосинтезе являются несравнимо минимальными.

Выводы. Полученные данные свидетельствуют, о том, что при лечении диафизарных переломов бедренной кости происходит достаточно длительное формирование костных структур до уровня опороспособного участка кости в зоне повреждения, способного выдерживать нагрузки. В связи, с чем применение блокирующего интрамедуллярного остеосинтеза оправдано. Более раннее восстановление функций повреждённой тазовой конечности выявлено в условиях применения интрамедуллярного блокируемого остеосинтеза. Однако, более ранняя органотипическая перестройка вновь образованного участка кости и приближенность его гистоструктурной организации к неповрежденным аналогичным структурам (включая и костномозговую полость) свидетельствует о целесообразности лечения данной травмы методом чрескостного остеосинтеза.

Список литературы:

1. Денни Х.Р. Ортопедия собак и кошек / Х.Р. Денни, С.Д. Баттервоф; пе-рев. с англ. М. Дорош, Л. Евелева. - М.: ООО "АКВАРИУМ БУК", 2004. - 696 с.
2. Еманов А.А., Горбач Е.Н., Антонов НИ., Мартель ИИ. Особенности остеогенеза при лечении диафизарных переломов бедренной кости в зависимости от тяжести травмы (экспериментальное исследование) / Актуальные вопросы ветеринарной биологии. 2013. N°3 (19). С.72-77.
3. Ерофеев С.А. Репозиция костных отломков при лечении переломов бедренной и плечевой костей у собак в условиях чрескостного остеосинтеза / С.А. Ерофеев, М.А. Степанов, Е.В. Дюрягин // Материалы XII Междунар. ветеринарного конгресса. - М., 2004. С. 111-112.
4. Послов ГА. Осложнения после интрамедуллярного остеосинтеза / Г.А. Послов // Ветеринария. 2001. N°11. С. 58-59.
5. Жолнерович М.Л., Галагуцкая М.А. Интрамедуллярный остеосинтез у собак // Исследования молодых ученых в решении проблем животноводства: Матер. III-й междунар. науч. практ. конф. / УО ВГАВМ. - Витебск, 2003. - С.44-45.
6. Самошкин И.Б., Слесаренко Н.А. Реконструктивно-восстановительная хирургия опорно-двигательного аппарата у собак (клинико-морфологические параллели): Руководство для ветеринарных врачей. - М.: Советский спорт, 2008. - 200 с.
7. Сахно Н.В. Лечение переломов трубчатых костей у животных / Н.В. Сах-но [и др.]. - СПб.: Лань, 2007. 192 с.
8. Стогов М. В. Оценка репаративного остеогенеза при заживлении переломов бедра у собак / М. В. Стогов, Е. В. Дюрягин, Н. В. Тушина // Ветеринария. 2007. N° 2. С. 60-61.
9. Щудло Н.А. Спице-стержневой аппарат для компрессионно-дистракци-онного остеосинтеза бедренной кости собак / Н.А. Щудло // Гений ортопедии. 2000. N° 3. С. 106-109.
10. Шрейнер А. А. Остеосинтез спице-стержневыми конструкциями бедра и плеча у домашних животных / А. А. Шрейнер, Н. В. Петровская, С. А. Ерофеев // Гений ортопедии. - 1996. - N° 2-3. - С. 122.
11. Экспериментальное обоснование применения стержневого чрескостного остеосинтеза трубчатых костей / О.В. Бейдик, В.В. Анников, Ю.В. Трошкин, К.К. Левченко, Д.В. Афанасьев Ю.В. Голобурдин // Морфофункциональные аспекты регенерации и адаптационной дифференцировки структурных компонентов опорно-двигательного аппарата в условиях механического воздействия: материалы межд. науч. практ. конф. - Курган, 2004. С. 40-42.
12. Экспериментальное обоснование внешней стержневой фиксации трубчатых костей / О.В. Бейдик, В.В. Анников, К.К. Левченко, Ю.М. Мидаев, К. Ван, Д.В. Афанасьев, Х.М.Ф. Саккалла // Современные методы лечения больных с травмами и их осложнениями: материалы межд. науч. практ. конф. - Курган, 2006. С. 57-58.
13. Caquas D.F. Proposal of Report on a New Type of Osteosynthesis in Femur: Multiple Intramedullary Pinning Blocked / D.F. Caqufas, G.G. Repetto, E. Roston, et al. // Acta Scientiae Veterinariae. 2011. 39(3) P. 978.
14. Andrianov V. Rod-through-plate fixation of canine diaphyseal fractures / V. Andrianov, G. Tralman, R. Hoim, T. Haviko, A. Lenzner, M. Paasuke, A. Arend, M. Aunapuu // Vet Comp. Orthop. Traumatol. 2007. 20(4) P. 308-311.
15. Perren S. M. Review article. Evolution of the internal fixation of long bone fractures the scientific basis of biological internal fixation: choosing a new balance between stability and biology / S. M. Perren // J. Bone Joint Surg. [Br], 2002. 84(8) P.1093-1110.
16. Sidebotham C. A. New veterinary interlocking nail: do we need it? / URL: http://surgery.anzcvs.org.au/surgery_assets/Science%20Week%202013/Interloc king%20Nail%20Need%20130602.pdf (дата обращения: 25.05.2015).
17. Use of a novel intramedullary nail for femoral fracture repair in calves: 25 cases (2008-2009). Jacques Bellon, Pierre-Yves Mulon / Journal of the American Veterinary Medical Association 06/2011; 238(11) P. 1490-1496.

Резюме. Исследование особенностей заживления переломов в различных биомеханических условиях с целью дальнейшей их оптимизации до сих пор остается актуальным. Цель данного исследования - выявить особенности сращения диафизарных переломов бедренной кости в эксперименте в условиях внешней спице-стержневой фиксации и интрамедуллярного блокируемого остеосинтеза. На 12-ти взрослых беспородных собаках выполнен остеосинтез в первой группе аппаратом спице-стержневой фиксации, а во второй - системой ILoc (Biomedtrix, USA). Результаты исследований опорной и двигательной функций оперированной тазовой конечности собак в условиях фиксации аппаратом спице-стержневого типа и интрамедуллярного штифта при лечении простых диафизарных переломов бедренной кости выявили, что более раннее восстановление функций повреждённой тазовой конечности происходит в условиях применения интрамедуллярного блокируемого остеосинтеза. Проведенные рентгенологические исследования показали, что динамика костного сращения в обеих группах опыта была очень похожа. Сроки фиксации аппаратом спицестержневого типа составили от 42-х до 70-ти суток. Морфологические исследования выявили более раннюю органотипическую перестройку вновь образованного участка кости и приближенность его гистоструктурной организации к неповрежденным аналогичным структурам в условиях внешней фиксации. Полученные результаты помогут ветеринарным ортопедам с выбором методики восстановления бедренной кости при диафизарных переломах. Применение блокирующего интрамедуллярного остеосинтеза оправдано при лечении диафи-зарных переломов бедренной кости в связи с длительным периодом сращения. Использование метода чрескостного остеосинтеза при лечении данной травмы является целесообразным в виду более ранней органотипической перестройки вновь образованного участка кости и приближенность его гистоструктурной организации к неповрежденным аналогичным структурам.

Ключевые слова: собака, бедренная кость, опорно-двигательная функция, перелом, остеосинтез, спице-стержневая фиксация, интрамедуллярный блокируемый остеосинтез, репаративная регенерация, сращение диафизарных переломов, рентгенограмма.

Сведения об авторах:

Еманов Андрей Александрович, кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник ФГБУ "Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" имени академика Г.А. Илизарова" Министерства здравоохранения Российской Федерации"; 640014, г. Курган, ул. М.Ульяновой, 6; тел.: 8-3522-45-41-71; e-mail: a_eman@list.ru.

Горбач Елена Николаевна, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник ФГБУ "Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" имени академика Г.А. Илизарова" Министерства здравоохранения Российской Федерации"; 640014, г. Курган, ул. М.Ульяновой, 6; тел.: 8-3522-45-41-71; e-mail: gorbach.e@mail.ru.

Ответственный за переписку с редакцией: Антонов Николай Иванович, кандидат биологических наук, научный сотрудник ФГБУ "Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" имени академика Г.А. Илизарова" Министерства здравоохранения Российской Федерации"; 640014, г. Курган, ул. М.Ульяновой, 6; тел.: 8-3522-45-41-71; e-mail: aniv-niko@mail.ru.

	Полезные ссылки
Департамент ветеринарии Краснодарского края Ассоциация Практикующих Ветеринарных Врачей