Рассуждение о морфомеханике. 6.4.17 Современные факты и мнения об управляемой метаплазии

6.4.17 Современные факты и мнения об управляемой метаплазии

Современные взгляды, на действие аппаратов внешней фиксации уже сложились. Хорошо изучены эффекты, порождаемые при этом в тканях. Ниже, мы кратко представим общеизвестные факты и мнения, касающиеся разбираемого вопроса. Естественно, весь их спектр охватить невозможно, наша задача здесь лишь обозначить нынешние представления о влиянии аппаратов на ткани.

«Метод чрескостного остеосинтеза по Илизарову обладает широкими возможностями для управляемого стимулирования регенеративного процесса костной ткани» (Шевцов В.И., Попков А.В., 1998). Основное действие аппарата внешней фиксации направлено не на костные фрагменты, а на ткани их окружающие. Известно, что манипуляции с аппаратом приводят к формированию, так называемого костного регенерата между фрагментами костей.

Регенерат «…представляет собой молодую ткань, богатую костеобразовательными элементами с высокими регенеративными потенциями» (Шевцов В.И. и соавт., 1997).

По гистологическим данным В.И.Шевцова и соавт. (1995) соединительнотканная прослойка дистракционного регенерата состоит из «…продольно ориентированных пучков коллагеновых волокон, фибробластических элементов и многочисленных капилляров».

Важным фактором, определяющим формирование костного регенерата при чрескостном остеосинтезе, является реакция тканей на растяжение. Напряжение растяжения тканей оказывает стимулирующее воздействие на процесс перестройки костного регенерата при удлинении костей. Морфологическими и клиническими исследованиями установлено, что к восьмому дню дистракции регенерат образует соединительная ткань с продольной ориентацией клеточных элементов и волокнистых структур по обе стороны, которой располагаются костные балки. На 4-6 неделе дистракции отмечается новообразование кости и формирование компактной пластинки. К 7-9 неделе начинает формироваться костномозговая полость. На втором месяце фиксации регенерат имеет губчатую структуру. На третьем месяце продолжается формирование костномозговой полости и компактной пластинки. Через 5 лет отмечается восстановление микроархитектоники и органотипической структуры костного регенерата (Илизаров Г.А., 1984).

Удлинение кости по методу Илизарова сопровождается формированием дистракционного регенерата в межкостном диастазе. Дистракционный регенерат состоит из двух костных частей и соединительнотканной прослойки между ними. Костные части есть результат остеогенной реакции «…возникающей сначала в отломках кости, а затем смещающейся вследствие эпиморфоза в межкостный диастаз и поддерживаемой в последующем дозированной дистракцией». Это обеспечивает апофизарный рост частей кости друг навстречу другу, причем активность новообразования кости постепенно угасает после прекращения дистракции. Слияние костных частей завершается формированием кортикальной пластинки, костномозговой полости, органотипической перестройкой (Ларионов А.А., Лапынин А.И., 1994).

«На протяжении всего периода дистракции в центре регенерата сохраняется своеобразная «зона роста», обеспечивающая синтез коллагеновых волокон, на основе которых со стороны отломков продолжается оппозиционный рост грубоволокнистой костной ткани» (Оноприенко Г.А., 1993).

Под дистракцией понимается дозированное перемещение костного фрагмента. На пятый день дефект между костями заполнен свернувшейся кровью, в которую «…врастала молодая, богатая капиллярами соединительная ткань».* На седьмые сутки отмечено формирование костного регенерата, дефект «…заполнен скелетогенной тканью». На десятые сутки отмечается наличие грубоволокнистой костной ткани в области дефекта. (Шевцов В.И. и соавт., 1994).

По методике, предложенной Илизаровым кость пересекается через маленький разрез. Отломки стабилизируются аппаратом внешней фиксации. Примерно через неделю (шесть дней), когда гематома вокруг концов костных фрагментов организуется и начинается процесс дистракции. При этом продольное растяжение костной мозоли приводит к удлинению кости. В течение дистракции фибробласты и сеть коллагена между концами кости подвергнуты напряженности. Ткани реагируют на этот стимул, формируя остеобласты. Растяжение пациенты делают самостоятельно 1 мм в сутки (0.25 мм каждые 6 часов). Как показали эксперименты, данный темп является оптимальным для регенерации кости. Однако лучшие результаты достигаются при удлинении в автоматическом режиме (Giebel G., 1992).

Через две недели после остеоклазии межотломковая щель частично заполнена клеточно-волокнистой тканью с сетью капилляров. «В процессе дистракции костных фрагментов межотломковое пространство заполняется костным регенератом с соединительнотканной прослойкой в середине. Под влиянием сил натяжения, формирующиеся балочные и сосудистые структуры приобретают продольную ориентацию … остеогенез в зоне репарации тканей поддерживается постоянно действующими дистракционными силами» (Оноприенко Г.А., 1993).

Соединительнотканная прослойка после дистракции замещается костью. При дистракции непрерывность вытягиваемых из прослойки волокон сохраняется вследствие их «самосборки» из первичных коллагеновых фибрилл (Минеев К.П., 1992).

В.П.Штин (1976) при растяжении соединительной ткани между отломками костей обнаружил что, волокнистые структуры ее ориентировались в продольном направлении, отмечено образование коллагеновых волокон, удлиненных костных балочек. Постепенно соединительнотканная прослойка замещалась костной тканью.

«У концов фрагментов располагается костная ткань с трабекулами, ориентированными параллельно оси дистракции, а в средней части – коллагеноволокнистая ткань (зона роста), функционирующая в регенерате как источник аппозиционного костеобразования» (Барабаш А.П. и соавт., 1985).

С течением времени растет предел прочности, модуль упругости и степень минерализации дистракционного регенерата. При этом его жесткость и прочность, не достигают 100% даже через 450-810 дней после снятия аппарата (Никитенко Е.Т. и соавт., 1975).

«В процессе сращения кости в значительной степени (в десятки тысяч раз) увеличивается жесткость костного регенерата, причем по строго определенной закономерности. Одновременно не менее чем в десять раз уменьшается величина допускаемых перемещений, при которых не происходят грубые механические повреждения регенерата» (Пуритис Ю.П., Янсон Х.А., 1982).

В литературе активно обсуждается не только вопрос о сроках начала дистракции, а также темпе. Так рекомендуется дистракцию начинать через 7-9 дней, с темпом 0.75–1 мм в сутки (Лечебная физкультура…,1981). Дистракцию необходимо начинать на 6-7 сутки темпом 1 мм в сутки на каждом уровне (Функциональные нарушения…, 1992). Дистракцию начинают на 5-8 сутки, при этом скорость не должна превышать 1-1.5 мм в сутки указывал А.П.Барабаш и соавт. (1995).

С.В.Гюльназарова и соавт. (1991), показала, что различный темп дистракции не одинаково отражаются на сроках образования и перестройки дистракционного регенерата. Для оптимизации этого процесса необходим индивидуальный темп дистракции.

Под дистракцией понимается медленное дозированное, не более 1 мм в сутки растяжение отломков, начинающееся обычно на 7-8 сутки. Через неделю после остеотомии в эксперименте, зона остеотомии заполнена кровью, каплями жира и костными опилками. Через 7 суток после начала дистракции интермедиарная часть костной мозоли представляет собой остатки гематомы и частично коллагенизированной грануляционной тканью. Позднее, через 2 недели дистракции, в зоне регенерата отмечалось образование фиброзной ткани. Ее коллагеновые волокна имели продольную ориентацию, отмечались «молодые балочки» проникающие в зону диастаза. На 21 день обнаруживались балочки грубоволокнистой структуры, которые, как и коллагеновые волокна были вытянуты вдоль продольной оси кости (Девятов А.А., 1990).

При удлинении конечностей по Илизарова с растяжением регенерата темпом 1 мм в сутки отмечалась ориентация его волокон по направлению продольной оси кости, «…по направлению силового вектора» (Шевцов В.И., Ермак Е.М., 1995).

Аппарат внешней фиксации создает значительные усилия в области регенерата. Предприняты попытки его рассчитать. Однако точные данные о внутренних силах внутри регенерата получить достаточно сложно ввиду слишком большого числа условий и неизвестных… Замечено, что одни и те же значения напряжений оказывают различное индуцирующее воздействие на дистракционный регенерат у различных субъектов. Это свидетельствует о неком индивидуальном индексе, чувствительности тканей к напряжениям.

В процессе формирования дистракционного регенерата усилия поддерживаются в интервале 300-400 Н (Голубев Г.Ш. и соавт., 1995).

«В период дистракции … образующийся регенерат подвергается усилиям растяжения, которые достигают порой 50-70 кгс» (Шевцов В.И., Попков А.В., 1998).

При удлинении костей по методике Г.А.Илизарова в автоматическом режиме, дистракционное усилие нарастает, плавно достигая 500–600 Н. При этом регенерат, образованный незрелой соединительной тканью «…богато капиляризированной, с большим числом малодифференцированных клеточных элементов…» трансформировался в губчатую костную ткань. После дистракции, по периферии регенерата появлялась непрерывная кортикальная пластинка, а перестройка губчатой ткани происходила с формированием остеонов и костномозговой полости (Шевцов В.И. и соавт., 1995).

Аналогичные явления наблюдали А.В.Попков, С.Д.Мурадисинов (1995), при удлинении большеберцовой кости в автоматическом режиме в зоне остеотомии отмечались процессы костеобразования и рост костного регенерата в длину. В периоде фиксации формировалась кортикальная пластинка. После демонтирования аппарата и ходьбе с полной нагрузкой, плотность костного регенерата увеличивалась, формировался костномозговой канал, при этом площадь поперечного сечения большеберцовой кости в зоне удлинения увеличивалась.

По данным А.М.Чирковой, С.А.Ерофеева (1994) при автоматической дистракции через 14 суток, зона регенерата состояла из незрелой соединительной ткани, богато капиляризированной, с большим числом малодифференцированных клеточных элементов и тонкими пучками коллагеновых волокон. На 28 сутки дистракции диастаз между отломками заполнялся губчатой костной тканью. На 30-35 сутки фиксации определялась костномозговая полость, а также непрерывная корковая пластинка. Дистракция начиналась на 5 сутки, темпом 1 мм в сутки.

За рубежом свой метод автоматической непрерывной дистракции разработал Tepic (1989) (Мюллер М.Е. и соавт., 1996).

До конца не решенным остается вопрос о причинах стимуляции регенерации и оптимальных условиях ее течения.

«При дистракции оптимальные условия для репаративной регенерации костной ткани создаются в условиях неподвижности отломков и медленной дистракции. При несоблюдении этих условий диастаз заполняется волокнистой соединительной тканью, постепенно превращающейся в фиброзную ткань, а при выраженной подвижности отломков образуется также хрящевая ткань и формируется ложный сустав. При дозированной дистракции и неподвижности отломков диастаз между костными концами заполняется низкодифференцированной скелетогенной тканью». «Дистракцию начинают не сразу после операции, а только после соединения костных отломков новообразованной соединительной тканью» (Ткаченко С.С., 1987).

Постепенное натяжение волокнистой ткани является фактором, поддерживающим костеобразовательный процесс (Штин В.П., 1976).

Повышение напряжений в регенерате индуцирует образование костной ткани в центральной его части. По периферии периостального регенерата рост остеогенной ткани происходит в продольном направлении. Под влиянием напряжения, возникающего при растяжении тканей, клетки, образующие инфильтрационный вал, ориентируются продольно, параллельно длинной оси удлиняемого сегмента. В этом же направлении формируются новые коллагеновые волокна (Попсуйшапка А.К., 1992).

«Эффект стимуляции костеобразования, проявляющийся увеличением объема и повышением плотности регенерата, может быть вызван при гипопластических регенератах только многократно повторяющейся травматизацией регенерата». Это подтверждено экспериментально, так М.И.Пустовойт (1990) показал, «…что на дистракционный регенерат стимулирующий эффект оказывают повторяющиеся механические воздействия» (Стецула В.И. и соавт., 1992).

Замечено, что «…переменное силовое воздействие оказывает более выраженное влияние на трансформацию формы растущей кости по сравнению с постоянными» (Омельчук В.П., Струтинский Я.И., 1993).

По данным В.И.Стецула и соавт. (1987), дозированное динамическое нагружение способствует активизации процессов оссификации и перестройки регенерата, а при повышении осевой нагрузки происходит увеличение поперечных размеров дистракционного регенерата.

Считается, что компрессионно-дистракционные методы изменяют биомеханические условия в зоне регенерации и, соответственно, меняют электрический потенциал ткани (Pollack S.R. et.al., 1977; Perren S.M.,1979), это, в свою очередь, влечет за собой модуляции биосинтетических функций клеток (Слуцкий Л.И., Севастьянова Н.А., 1986).

Как можно заметить при дистракции происходят явления метаплазии. Сначала кровь в межфрагментарной зоне преобразуется в сгусток. Он впоследствии замещается грануляционной тканью, которая затем трансформируется в фиброзную ткань и далее в кость.

«Образование новой кости при дистракционном остеосинтезе является результатом роста, удлинения и созревания ткани костной мозоли, первоначально полученной в преддистракционном периоде. Раздвигание опорных элементов конструкции приводит к растяжению ткани в центральной зоне» (Логвенков С.А., 1997). Процессы, происходящие при растяжении фрагментов костей, в целом напоминают таковые при обычном течении заживления перелома.

После перелома «обыкновенно в продолжение нескольких дней (4-5) кровь обычно остается жидкой в большей своей части, смешиваясь с серозным экссудатом в месте перелома. К 10-12-му дню кровь уже не в жидком состоянии, а свернута, причем не только на месте перелома, но и на значительном расстоянии от него. Около обоих костных отломков, если они не особенно смещены, обнаруживают грануляционную мягкую, сильно кровоточащую ткань, пропитанную кровью, которая в виде футляра способствует соединению обоих отломков». «Через несколько дней после травмы прочность этой грануляционной ткани увеличивается, и она постепенно превращается в фиброзную ткань» (Бойчев Б., 1967).

По данным, которые приводил D.H.Collins (1966) через 12 часов между фрагментами сломанной кости отмечается экссудат и сгустки крови. Спустя сутки наблюдается острое воспаление с миграцией полиморфно-ядерных лейкоцитов и макрофагов. Через 48 часов формируются грануляции, а через 5 дней отмечается раннее костеобразование (Ревелл П.А., 1993).

В ранней стадии процесса репаративной регенерации между отломками обнаруживается экстравазат частично жидкий, частично виде сгустков. Появляется грануляционная ткань, которая окружает гематому. Ее волокна на 10-15 день начинают пронизывать сгустки крови (Сиваш К.М., 1979).

Грануляционная ткань характеризуется интенсивным новообразованием капилляров, скоплением плазматических, эндотелиальных клеток, гигантских многоядерных клеток, и фибробластов, активно синтезирующих коллаген, ретикулиновые волокна, эластические волокна и гликозаминогликаны (гиалуроновая кислота, хондроитинсерные кислоты, глюкозамин, галактозамин, гепарин), в их синтезе участвуют и тучные клетки. Наиболее полное развитие грануляционной ткани наблюдается на 6-7 сутки после травмы (Саркисов Д.С. и соавт., 1990).

На ранней фазе регенерации кости происходит наращивание специализированных клеток, в последующем «…зона дефекта выполняется органической основой, состоящей главным образом из коллагена и гликозаминогликанов» (Белоус А.М., 1970).

Как известно через 7-8 дней после перелома, «…в результате организации кровоизлияния в глубине, линия перелома уже выполнена молодой мезенхимального типа тканью, обнаруживающей отдельные следы мелкой фибриллярности и богатой развивающимися кровеносными сосудами». «Организация кровяного сгустка происходит путем врастания в него фибробластов … организовавшийся кровяной сверток состоит в основном из коллагеновых фибрилл» (Богданов Ф.Р., 1949).

«Гистологическая картина в начальной стадии образования костной мозоли напоминает организующийся воспалительный экссудат. Экссудат этот частично находится в жидком состоянии, частично в виде кровяного сгустка между костными отломками под приподнятой надкостницей и в прилегающих тканях. Быстро растущая грануляционная ткань окружает гематому, проникает в нее, создавая картину гиперемии с расширенными застойными капиллярами» (Уотсон-Джонс Р., 1972).

Из приведенных выше фактов явствует, что в целом сращение перелома кости и образование дистракционного регенерата протекает по одним законам. Формирование первых трабекул начинается примерно в одно и то же время. Основным отличием, является наличие строгой упорядоченности волокон в костном регенерате при его растяжении. Дистракция неким образом организует соединительную ткань в соответствии с ориентацией приложенного к ней усилия.

---

* По всей видимости, здесь имеется в виду грануляционная ткань.

««назад || СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ || вперед»»

                                                                     

Автор:

Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 1. Гл. 1-4. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Примечания:

Первая крупная публикация автора, посвященная морфомеханике живых систем, биомеханике пояса нижних конечностей и связки головки бедра, ligamentum capitis femoris (LCF).

Ключевые слова

ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Биомеханика и морфомеханика