Ультразвуковые особенности репаративного остеогенеза у больных ахондроплазией в возрасте 6-9 лет

© Т.И. Менщикова, А.М. Аранович, 2013 УДК 616.71-007.157-003.93-073.43-053.5

Ультразвуковые особенности репаративного остеогенеза у больных ахондроплазией в возрасте 6-9 лет

Т.И. Менщикова, А.М.Аранович

Ultrasound features of reparative osteogenesis in patients at the age of 6-9 years

with achondroplasia

T.I. Menshchikova, A.M.Aranovich

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" имени академика Г. А. Илизарова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Курган

Цель исследования. Определение особенностей репаративного остеогенеза у больных ахондроплазией в возрасте 6-9 лет в процессе дистракции большеберцовой кости. Материалы и методы. Проведено комплексное динамическое ультразвуковое обследование (Voluson - 730 PRO, Австрия) 25 больных ахондроплазией в возрасте от 6 до 9 лет через 10, 20, 30, 60 дней дистракции. Представлены качественные и количественные ультразвуковые критерии, отражающие «бурное» течение остеогенеза у детей. В режиме ЦДК и ЭД показаны особенности васкуляризации в зоне удлинения. Результаты. Установлено, что для детей 6-9 лет с ахондроплазией характерен высокий уровень репаративного остеогенеза, что требует проведения динамического УЗИ и своевременного внесения корректив в темп дистракции. Заключение. Метод УЗИ у больных ахондроплазией в возрасте 6-9 лет позволяет своевременно выявлять качественные и количественные эхопризнаки «бурного» остеогенеза на протяжении всего периода дистракции и вносить коррекцию в тактику лечения, что способствует благоприятному течению остеогенеза и получению запланированной величины удлинения.

Ключевые слова: ахондроплазия, дети, рост, ультразвуковое исследование, дистракция, репаративный остеогенез, регенерат, большеберцо-вая кость.

Purpose. To determine the features of reparative osteogenesis in 6-9-year-old patients with achondroplasia during tibial distraction. Materials and Methods. Complex dynamic ultrasound examination (Voluson - 730 PRO, Austria) performed in 25 patients at the age of 6-9 years with achondroplasia after 10, 20, 30, 60 days of distraction. Qualitative and quantitative criteria presented which reflects a rapid course of osteogenesis in children. Vascularization features in the zone of lengthening demonstrated in CDS and ED modes. Results. Reparative osteogenesis of high level established to be characteristic of children at the age of 6-9 years with achondroplasia requiring to perform dynamic USE and timely adjustments of distraction rate. Conclusion. USE technique in patients at the age of 6-9 years with achondroplasia allows timely identification of qualitative and quantitative echo-signs of rapid osteogenesis throughout the period of distraction and adjusting treatment tactics thereby promoting favorable osteogenesis process and achievement of required lengthening amount. Keywords: achondroplasia, children, growth, ultrasound examination, distraction, reparative osteogenesis, regenerated bone, tibia.

ВВЕДЕНИЕ

Больные ахондроплазией являются уникальной биологической моделью по изучению процессов роста костной и мягких тканей в условиях, когда имеются нарушения в зоне хрящевой пролиферации и естественный рост практически отсутствует, а увеличение длины конечностей осуществляется с помощью метода чрескостного дистракционного остеосинтеза [1]. Эффект «напряжения растяжения» в костной и мягких тканях, поддерживаемый с помощью аппарата Илиза-рова, позволяет получить продольное увеличение сегмента конечности при использовании методик моно- и билокального остеосинтеза. При создании с помощью чрескостного дистракционного остеосинтеза «зоны роста», наряду с общностью процессов генеза тканей, характерных для естественного роста в онтогенезе [3], имеется и ряд особенностей. Так, качество формирующегося дистракционного регенерата во многом определяет темпы дистракции, величину удлинения, необходимость увеличения или уменьшения нагрузки на удлиняемую конечность, проведения дополнительных реабилитационных мероприятий, а также сроки лече-

ния [4]. В настоящее время в клинике используются методики би- и монолокального удлинения сегментов конечностей, последовательность удлинения бедра и голени согласовывается с пациентом. Наряду с методом рентгенографии для оценки костного регенерата все большее предпочтение отдается методу ультразвукового исследования, который является неинвазивным и не несет лучевой нагрузки [4, 5, 6, 7]. В последнее время в клинику РНЦ «ВТО» им. акад. Г. А. Илизарова для увеличения роста поступают больные ахондропла-зией различного возраста, в том числе и дети 6-9 лет. Дети дошкольного и младшего школьного возраста нуждаются в особенно тщательном наблюдении за структурным состоянием удлиняемой кости. Именно метод ультразвуковой диагностики позволяет комплексно в динамике оценить течение репаративного остео-генеза.

Целью данного исследования является определение особенностей репаративного остеогенеза у больных ахондроплазией в возрасте 6-9 лет в процессе дистрак-ции большеберцовой кости.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование выполнено на ультразвуковом аппарате Voluson-730PRO (Австрия) с помощью линейного и секторного датчиков с частотой 7,5 мГц. Для иссле-

дования дистракционного регенерата датчик устанавливали над областью, соответствующей остеотомии, определяли соногеометрические параметры зоны уд-

линения; с помощью стандартной программы строили гистограммы и оценивали показатель эхоплотности (ПЭХ), отражающий акустические свойства костного регенерата. Контролем служил участок метафиза боль-шеберцовой кости (ПЭХ=210±10 усл. ед.). В режиме цветного допплеровского картирования (ЦДК) и энергетического допплера (ЭД) оценивали наличие сосудов в зоне удлинения, измеряли их спектральные и скоростные характеристики. В режиме 3D-реконструкции оценивали объем кистоподобных участков, зон активного остеогенеза, васкуляризацию регенерата.

В процессе дистракции обследовано 25 больных с ахондроплазией в возрасте от 6 до 9 лет. Удлинение сегментов конечностей проводили с помощью аппарата Илизарова, применяли методики моно- и билокаль-ного удлинения нижних конечностей, величина удлинения голени равнялась 9,6±0,8 см. Ультразвуковые исследования дистракционного регенерата у больных ахондроплазией осуществляли через 10, 20, 30, 60 дней от начала дистракции. Период дистракции составил 60±5 дней, период фиксации - 62±5 дней.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

При ультразвуковом исследовании через 7-10 дней от начала дистракции на продольном скане проксимальный и дистальный концы материнской кости определялись в виде линейной непрерывной гиперэхоген-ной структуры, интермедиарная зона регенерата была заполнена неорганизованными структурами различной эхоплотности и являлась акустически благоприятной средой. Ширина эхопозитивной зоны регенерата через 10 дней дистракции с темпом 1/4*4 раза в день соответствовала достигнутой величине удлинения -1,0±0,02 см (р<0,05), глубина проникновения ультразвука равнялась 0,15±0,04 см (р<0,05). На рисунке 1 представлена схема основных этапов формирования дистракционного регенерата большеберцовой кости (с учетом диастаза, сформированного во время остеотомии между проксимальным и дистальным концами материнской кости, рис. 1, а) в процессе дистракции по данным УЗИ (визуализация при проведении продольного сканирования).

При следующем контроле через 20 дней дистрак-ции между проксимальным и дистальным концами материнской кости четко определялась цепочка из гиперэхогенных глыбок, а по контуру эндостального регенерата - тонкие гиперэхогенные наслоения. Визуализируемые гиперэхогеные структуры соответствовали вновь образованным грубоволокнистым костным трабекулам. Ширина эхопозитивной зоны регенерата соответствовала достигнутой величине удлинения -2,0±0,03 см. Визуализируемые качественные эхоприз-наки свидетельствовали о бурном течении остеогенеза. Для количественной интерпретации остеогенеза использовали оценку акустических свойств регенерата. Показатель эхоплотности вновь образованных костных трабекул составлял 78,0±5,0 % (р<0,05) от плот-

ности материнской кости; ПЭХ регенерата составлял 51,5±4,5 % от исходного значения ПЭХ кости.

Через 30 дней дистракции (рис. 1, б) ширина эхопозитивной зоны регенерата равнялась 3,0±0,04 см, однако у проксимального и дистального концов материнской кости имелись гиперэхогенные наслоения, ПЭХ которых практически соответствовала ПЭХ материнской кости. Данный эхопризнак свидетельствовал о начале сужения эхопозитивной зоны регенерата. В интермедиарной зоне регенерата также преобладали гиперэхогенные структуры, малодифференцированная соединительная ткань была представлена небольшими гипоэхогенными островками (рис. 2, а). ПЭХ регенерата составлял 68±4,60 % (р<0,05) от плотности материнской кости. Звукопроводимость регенерата авнялась 1,14±0,4 см (р<0,05).

Основной проблемой такого «бурного» течения остеогенеза является возможность преждевременной консолидации кортикальной пластинки, до того как будет достигнута запланированная величина удлинения сегмента.

Через 59±5 дней (р<0,05) (рис. 1, в) дистракции, как правило, достигалась величина удлинения, равная 6,0±0,04 см (р<0,05). Отмечалось значительное сужение эхопозитивной зоны регенерата до 33±5,8 % (р<0,05) от достигнутой величины удлинения, так как апикальные участки регенерата, представленные линейными гиперэхогенными наслоениями, по эхоплот-ности были сопоставимы с эхоплотностью материнской кости. Регенерат визуализировался в форме трапеции. Звукопроводимость в зоне удлинения уменьшалась до 0,9±0,12 см (рис. 2, б). При поперечном сканировании регенерат имел округлую форму с прерывистым контуром из гиперэхогенных структур, что соответствовало перестраивающимся отделам регенерата.

Рис. 1. Схема основных этапов формирования дистракционного регенерата большеберцовой кости в процессе дистракции по данным УЗИ (продольное сканирование): а - после остеотомии; б - первый месяц дистракции; в - второй месяц дистракции. Обозначения: 1 - диастаз между проксимальным и дистальным концами материнской кости; 2 - эндостальная реакция; 3 - вновь образованные костные трабекулы; 4 - проксимальный и дистальный концы материнской кости; 5 - вновь образованные фрагменты кортикальной пластинки; Н1 и Н2 - ширина верхнего и нижнего оснований «трапеции»; Н3 - высота «трапеции»

а б в

Рис. 2. Сонограммы дистракционного регенерата большеберцовой кости больной З., 7 лет. Диагноз: ахондроплазия, низкий рост: а -период дистракции 30 дней; б - период дистракции 60 дней; в - период дистракции 60 дней, режим трехмерной реконструкции + ЭД

На протяжении всего периода дистракции в регенерате визуализировались эхоплотные структуры, превышающие общую эхоплотность регенерата на 45,6±5,3 % (р<0,05). Максимальная эхоплотность вновь образованных костных трабекул относительно регенерата выявлена через 30 дней от начала дистракции. С увеличением эхоплотности дистракционного регенерата разница между ПЭХ структур и всего регенерата уменьшалась до 35 % (рис. 3).

щ дистракционный регенерат пт] вновь образованные ^ большеберцовой кости I— эхоплотные структуры 120 т --.-----,--

период дистракции период фиксации аппарата

Рис. 3. Динамика показателя эхоплотности (М±т) дистрак-ционного регенерата большеберцовой кости и вновь образованных эхоплотных структур в процессе дистракции, фиксации и в ближайшие сроки после снятия аппарата (в %) относительно эхоплотности интактной кости

Наряду с исследованием структурного состояния дистракционного регенерата оценивали его васкуля-ризацию. При оценке васкуляризации зоны удлинения установлено, что в первые дни дистракции визуализируются мелкие сосуды в мягких тканях, окружающих регенерат, и непосредственно над областью отломков материнской кости.

По мере дистракции появлялись единичные сосуды в области, соответствующей периостальной реакции, веточки, отходящие от передней большеберцовой артерии. Пульсаторный индекс (PI) и индекс резистив-ности (RI) через 20-30 дней дистракции равнялись соответственно 1,0±0,22 и 0,68±0,13 (р<0,05).

Через 50-60 дней дистракции в области регенерата происходило увеличение количества визуализируемых сосудов, их диаметра (от 0,10±0,03 см), повышались показатели пульсаторного индекса и индекс резистив-ности до 2,25±0,32 и 0,82±0,16 (р<0,05) соответственно, что свидетельствовало об увеличении зрелости сосудов и регенерата в целом. Наличие крупных гиперэхоген-ных структур и ускоренное образование кортикальной пластинки не позволяли полностью визуализировать сосуды в конце периода дистракции. Использование режимов ЦДК и ЭД позволили выявить, что на различных этапах дистракции в васкуляризации регенерата принимают участие веточки передней большеберцовой артерии, прорастающие из мягких тканей, эпифизарные артерии, артерии периостальной области и медуллярные артерии. По мере созревания регенерата визуализировалось увеличение количества сосудистых веточек и значения их периферических индексов (табл. 1). Однако ускоренное формирование костных трабекул, формирование их в цепочки и крупные фрагменты, наличие гиперэхогенных наслоений у концов материнской кости способствовало формированию эхонегативных зон регенерата, в результате визуализации были доступны лишь часть сосудов. Необходимо также отметить, что значительное прорастание артерий из окружающих мягких тканей, наличие анастомозов, затрудняет диф-ференцировку сосудов в процессе дистракции.

Таблица 1

Динамика индексов PI и RI в процессе дистракции и фиксации у больных ахондроплазией в возрасте 6-10 лет

Этапы лечения PI RI n

Дистракция 30 дней 1,0±0,22* 0,68±0,13* 15

Дистракция 60 дней 2,25±0,32* 0,82±0,16* 14

Фиксация 30 дней 4,9±1,051* 1x0,46* 14

Примечание: * - р<0,05.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным качественным критерием при ускоренном заполнении регенерата является формирование цепочки из гиперэхогенных фрагментов между проксимальным и дистальным концами материнской кости уже через 20 дней дистракции. Через 30 дней дистрак-ции в зоне удлинения преобладают гиперэхогенные наслоения из вновь образованных костных трабекул, участки соединительнотканной прослойки, которые гистологически соответствуют зоне роста регенерата [2] и визуализируются в виде небольших островков.

Таким образом, на протяжении всего периода дистрак-ции происходит бурное формирование костных трабе-кул в зоне удлинения и замещение ими соединительнотканной прослойки. Формирование гиперэхогенных наслоений в области периостального и эндостального регенератов приводило к появлению эхонегативных участков в регенерате. К концу второго месяца дис-тракции отмечалось выраженное сужение эхопозитив-ной зоны регенерата, в результате, визуализации доступно не более 30 % от величины удлинения.

Использование метода УЗИ уже на ранних сроках дистракции позволяло выявлять начальные признаки высокого уровня репаративного остеогенеза и корректировать темп дистракции, увеличивая его до 1/4*5 раз в день с целью предотвращения преждевременной консолидации костных отломков.

Использование допплеровского датчика позволило оценивать взаимосвязь процессов остео- и ангиоге-неза. Высокая активность остеогенеза в ряде случаев свидетельствовала о благоприятном течении метаболических процессов в организме и высоком техническом уровне проведенной операции. Имеющийся у детей с

ахондроплазией в возрасте 6-9 лет высокий потенциал адаптационно-регенераторных возможностей в процессе удлинения костей голени выражался эхопризна-ками ускоренного заполнения зоны удлинения.

Проведенные исследования показали, что у детей в возрасте 6-9 лет необходимо проводить ультразвуковой мониторинг дистракционного регенерата через каждые 10 дней в первый месяц дистракции, что позволяет своевременно выявить «бурную» репаративную активность удлиняемой кости и внести коррективы в режим дистракции для получения запланированной величины удлинения.

ВЫВОДЫ

Таким образом, метод УЗИ у больных ахондро-плазией в возрасте 6-9 лет позволяет своевременно выявлять качественные и количественные эхоприз-наки «бурного» остеогенеза на протяжении всего

периода дистракции и вносить коррекцию в тактику лечения, что способствует благоприятному течению остеогенеза и получению запланированной величины удлинения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ахондроплазия : рук. для врачей / под ред. А. В. Попкова, В. И. Шевцова. М.: Медицина, 2001. 340 с.

2. Бахлыков Ю. Н. Морфологические особенности репаративной функции зоны роста дистракционного регенерата при удлинении кости по методу Илизарова // Новые технологии в медицине. Способы контроля остеогенеза и перестройки в очагах костеобразования : тез. науч.-практ. конф. с междунар. участием : в 2 ч. Курган, 2000. Ч. 2. С. 166-167.

3. Илизаров Г. А., Попова Л. А., Шевцов В. И. Метод чрескостного остеосинтеза новый этап в развитии отечественной травматологии и ортопедии // Ортопедия, травматология и протезирование. 1986. № 1. С. 1-5.

4. Менщикова Т. И., Аранович А. М., Щукин А. А. Ультрасонографический анализ динамики структурного состояния дистракционного регенерата большеберцовой кости у больных ахондроплазией // Гений ортопедии. 2010. № 2. С. 109-113.

5. Миронов С. П., Еськин Н. А., Андреева Т. М. Состояние специализированной травматолого-ортопедической амбулаторной помощи пострадавшим от травм и больным с патологией костно-мышечной системы // Вестн. травматологии и ортопедии им. Н. Н.Приорова. 2010. № 1. С. 3-8.

6. The value of selected imaging techniques in evaluation of bone regeneration during limb lengthening / M. Synder, A.A. Hussein, K. Niedzielski, A. Grzegorzewski // Chir. Narzadow Ruchu. Ortop. Pol. 2000. Vol. 65. No 4. P. 383-390.

7. Methods for the evaluation of bone regeneration during distraction osteogenesis / M. Tesiorowski, W. Kacki, B. Jasiewicz, A. Rymarczyk, P. Sebastianowicz // Chir. Narzadow Ruchu. Ortop. Pol. 2005. Vol. 70, No 2. P. 127-130.

Рукопись поступила 22.01.2013.

Сведения об авторах:

1. Менщикова Татьяна Ивановна - ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России, лаборатория функциональных исследований, ведущий научный сотрудник, д. б. н.

2. Аранович Анна Майоровна - ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г. А. Илизарова» Минздрава России, заведующая травматолого-ортопедическим отделением № 16, д. м. н., профессор.