Влияние разных ритмов дистракции на костеобразование, концентрацию циклических нуклеотидов и гемодинамику в удлиняемой кости

© Группа авторов, 1996.

Влияние разных ритмов дистракции на костеобразование, концентрацию циклических нуклеотидов и гемодинамику в

удлиняемой кости

А.Д. Наумов, Н.И. Гордиевских, С.А. Ерофеев, A.A. Свешников, Н.В. Офицерова

Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им. академика Г.А. Илизарова, г. Курган

Эксперименты выполнены на 57 собаках, у которых через 5 дней после флексионной остеоклазии берцовых костей осуществляли удлинение голени в течение 4-х недель с темпом 1,0 мм в сутки, но разным ритмом дистракции: за 1 раз, за 4 раза, за 60 раз. Исследовали костеобразование. гемодинамику, циклические нуклеотиды, внутрикостное давление. Установлено, что при любом ритме удлинения увеличивался объем сосудистого русла, периферическое сопротивление сосудов, уменьшалось пульсовое кровенаполнение, эластичность интрамедуллярных сосудов. Рентгенологические данные и содержание циклических нуклеотидов свидетельствуют о более активном течении костеобразования при автоматическом удлинении, что сочетается при этом с более быстрым восстановлением пульсового и диастолического кровенаполнения и более медленным изменением тонуса интрамедуллярных сосудов в периоде фиксации. Ключевые слова: дистракция. ритм, костеобразование. гемодинамика, радиология.

При удлинении конечности существенное значение имеет ритм (дробность) дистракции, на что неоднократно указывал Г.А. Илизаров [1, 2, 3]. Поэтому мы решили провести иссле-

дования кровообращения в удлиняемой кости, концентрации меседжеров гормонов в венозной крови и интенсивности остеогенеза при разных ритмах удлинения.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты выполнены на 57 взрослых собаках, у которых через 5 дней после закрытой флексионной остеоклазии берцовых костей на уровне середины диафиза [4] осуществляли удлинение голени в течение 4 недель с темпом 1,0 мм в сутки. Собаки были разделены на 3 группы. В 1-й группе (14 животных) удлинение проводили путем ежедневного одномоментного разведения отломков. Во 2-й группе (23 животных) указанная величина дистракции достигалась за 4 приема в день при разовой величине удлинения 0,25 мм. В 3-й группе (20 животных) удлинение осуществляли с помощью автоматических дистракторов, разработанных Г.А. Илизаро-вым и соавт. [5], за 60 приемов в течение суток, разовая величина — 0,017 мм. Последующий период фиксации продолжался в течение месяца.

О костеобразовании судили по результатам рентгенологических исследований. Гемодинамику в большеберцовых костях изучали методами импедансной плетизмографии и измерением внутрикостного давления. Канюли для этой цели изготавливали из обыч-

ной инъекционной иглы. С помощью дрели их засверливали в проксимальный и дисталь-ный отломки кости на расстоянии 1 - 2 см от края остеотомии. Канюли подсоединяли к датчику давления и запись проводили на "Мингограф-82". Давление фиксировали в мм рт. ст. Для анализа реограммы использовали наиболее информативные, устойчивые и легко определяемые показатели [6]: базисное сопротивление (Я), реографический индекс (РИ), индекс эластичности (ИЭ), индекс периферического сопротивления (ИПС). Содержание циклических нуклеотидов определяли в сыворотке крови оперированной конечности. Использовали наборы фирмы "Амершам" (Англия). Подсчет активности производили на гамма-счетчике фирмы "Тракор Европа" (Голландия). Исследования проводили до операции, через 4 недели дистракции и 1 месяц фиксации. Контролем служили исследования до начала эксперимента. Полученные данные обработаны методом вариационной статистики для связанных между собой наблюдений [7].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты изучения активности костеобразования, более подробно описанные нами ранее [8], показали, что при однократном растяжении отломков на 1 мм в течение суток

костеобразование было замедленным, что характеризовалось наличием высокой прослойки к концу дистракции. Через месяц фиксации она сохранялась, регенерат напоминал

форму "песочных часов", отсутствовали корковые пластинки. Во второй серии остеогенез протекал в более благоприятных условиях, о чем свидетельствовали относительно невысокая прослойка в конце дистракции и частичное замещение ее костной тканью через месяц фиксации, а также формирование с 1 - 2 сторон непрерывных корковых пластинок. В условиях автоматической высокодробной дистракции костеобразование на протяжении всего эксперимента было активнее, чем в предыдущих сериях. Полученный диастаз полностью замещался костной тканью через месяц фиксации.

Изучение гемодинамики и содержания циклических нуклеотидов показало, что у животных первой группы (1 мм за 1 прием) внутрикостное давление в проксимальном и дистальном отломках большеберцовой кости в конце дистракции и на протяжении фиксации составляло 35 - 41% дооперационных значений. Базисное сопротивление на 4-й неделе удлинения было снижено в 2 раза и оставалось на этом уровне до конца фиксации. Географический индекс составлял 31% и не изменялся до конца эксперимента. Индекс эластичности интрамедуллярных сосудов во время дистракции снижался до 32% и оставался без изменений до конца фиксации. Периферическое сопротивление внутрикостных сосудов было выше дооперационных значений на 29%, во время фиксации — на 47%. Концентрация циклического аденозинмоно-фосфата (цАМФ) в венозной крови оперированной конечности в конце периода удлинения более чем в 2 раза превышала доопера-ционное содержание. В периоде фиксации содержание цАМФ незначительно снижалось. Концентрация циклического гуанинмоно-фосфата (цГМФ) в конце дистракции превышала в 1,5 раза исходные значения и снижалась практически до нормы в конце фиксации (табл. 1).

Во второй группе (1 мм за 4 приема) внутрикостное давление (37 - 44 мм рт. ст. до операции) к концу периода удлинения было значительно ниже : в проксимальном отломке — 22 мм рт. ст., в дистальном — 20. Во время фиксации оно оставалось на низком уровне (соответственно 12 и 17 мм рт. ст.). По данным реовазограммы РИ и Я изменялись синхронно, уменьшаясь к концу дистракции и особенно к концу фиксации. ИЭ к моменту окончания удлинения был значительно ниже дооперационного, но на фиксации приближался к исходному. Периферическое сопротивление внутрикостных сосудов при удлинении возрастало на 41%, на фиксации постепенно снижалось и к концу эксперимента приближалось к дооперационному значению. Содержание цАМФ в венозной крови опери-

рованной конечности к концу 4-й недели дистракции в 2 раза превышало исходный уровень, а в конце периода фиксации в 1,5 раза было больше дооперационных значений. Концентрация цГМФ в конце периода дистракции на 40% превышала первоначальную величину. В конце эксперимента содержание цГМФ достигало исходных значений (табл.).

В условиях автоматической высокодробной дистракции (третья группа опытов) внутрикостное давление в проксимальном отломке во время дистракции составляло 53%, в дистальном — 41% от исходных значений, в периоде фиксации в проксимальном продолжалось снижение, в дистальном отмечена тенденция к увеличению до 49%. Базисное сопротивление и реографический индекс оставались сниженными на протяжении всего эксперимента. Во время фиксации наметилась тенденция к их увеличению. Индекс эластичности во время удлинения снижался до 34%. Тенденция к увеличению наметилась на фиксации, но к концу эксперимента этот показатель составлял лишь 50% от исходной величины. ИПС на протяжении всего периода наблюдения был выше исходной величины. Максимальный уровень цАМФ во время эксперимента был значительно ниже, чем в предыдущих группах, интенсивнее происходило снижение его концентрации во время фиксации. Меньшим было увеличение концентрации цГМФ во время дистракции, а при фиксации его содержание снизилось до 82% дооперационных значений (табл.).

Таким образом, при любом ритме удлинения объем сосудистого бассейна в конце дистракции значительно превышал доопераци-онный. Однако у животных с автоматической дистракцией в последующем быстрее возникала тенденция к нормализации, чем у других собак. У всех животных отмечено уменьшение пульсового кровенаполнения, но при автоматической дистракции четче видна тенденция к восстановлению после удлинения. Во всех группах собак наблюдалось уменьшение эластичности интрамедуллярных сосудов и повышение их периферического сопротивления во время дистракции . У собак 3-й группы в отличие от животных 1-й и 2-й групп эти показатели были без резких колебаний и имели только тенденцию к восстановлению в периоде фиксации. Рентгенологические данные и содержание циклических нуклеотидов свидетельствуют о более активном течении костеобразования при автоматической дистракции, что сочетается при этом с более быстрым восстановлением пульсового и диастолического кровенаполнения и более медленным изменением тонуса интрамедуллярных сосудов.

Таблица.

Показатели гемодинамики большеберцовой кости и концентрация циклических нуклеотидов в венозной крови конечности при ее удлинении с различными ритмами дистракции.

Ритм удлинения

Показатель 1 мм за 1 прием 1 мм за 4 приема 1 мм за 60 приемов

Этапы остеосинтеза

Дистракция Фиксация Дистракция Фиксация Дистракция Фиксация

К О К О К О К О К О К О

R М 950 476** 950 474* 735 434** 880 295** 1009 500** 1009 581**

±ш ~> л jj 20 33 29 36 71 45 30 22 28 22 43

РИ М 0,22 0,07** 0,22 0,06* 0,17 0,09 0,26 0,09** 0,17 0.07** 0,17 0,08**

±ш 0,05 0,01 0,05 0,01 0,03 0,03 0,05 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02

ИЭ М 1,16 1,05 1,16 1,06 1,07 1,04 1,05 1,05 1,14 1,05* 1.14 1,07*

±ш 0,06 0,02 0,06 0,02 0,02 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02

ипс М 0,37 0,52* 0,37 0,59** 0,35 0,49 0,43 0,49 0,34 0,50 0,34 0,51**

±ш 0,06 0,03 0,06 0,04 0,06 0,08 0,05 0,05 0,08 0,07 0,08 0,04

ВКД пр М 49,10 20,20** 49,00 20,00** 36,80 22,10 44,44 13,60** 43,40 23,20** 43,40 19,10**

±ш 6,46 2,46 6,45 1,68 6,86 8,81 9.26 1,80 6,27 2,58 6,27 1,55

вкд М 56,90 22,60** 56,90 20,00** 43,8 20,40 32,40 17,00* 49,20 20,20** 49,20 23,8**

диет ±гп 4,92 1,79 4,92 2,80 14,2 3,55 6,37 2,64 5,88 3,37 5,88 4,73

цАМФ М 22,70 51,60** 22,60 71,30** 23,40 43,80** 23,30 35,80** 19,4 35,2** 19,20 26,30*

±ш 1,14 2,47 1,31 1,96 0,99 1,31 0,80 1,97 1,56 2,24 2,37 1,06

цГМФ М 2,70 3,99** 2,70 3,04 2,55 3,59** 2,59 2,74 2,50 3,02 2,59 2.11

±ш 0,06 0,19 0,07 0,10 0,11 0,15 0,13 0.07 0,24 0,15 0,33 0,07

Обозначения: * р < 0,05; ** р < 0,01; О — опыт; К — контроль.

ЛИТЕРАТУРА

1. Илизаров Г.А. Значение комплекса оптимальных механических и биологических факторов в регенеративном процессе при чрескостном остеосинтезе // Эксперим. - теорет. и клин, аспекты разрабатываемого в КНИИЭКОТ метода чрескост. остеосинтеза: Тез. докл. Всесоюз. симпозиума. — Курган, 1983. —С. 5-15.

2. Илизаров Г.А. Значение факторов напряжения растяжения в генезе тканей и формообразовательных процессах при чрескостном остеосинтезе // Чрескост. остеосинтез в ортопедии и травматологии: Сб. науч. тр. — Вып. 9. — Курган. 1984. —С. 4-41.

3. Илизаров Г.А. Некоторые теоретические и клинические аспекты чрескостного остеосинтеза с позиций открытых нами общебиологических закономерностей //Эксперим.-теорет. и клин, аспекты чрескост. остеосинтеза, разрабатываемого в КНИИЭКОТ: Тез. докл. международной конф. (Курган, 3 - 5 сентября 1986 г.). — Курган, 1986. — С. 7-12.

4. Илизаров Г.А., Шрейнер A.A. Закрытая остеотомия трубчатых костей в эксперименте // Теорет. и практ. аспекты чрескост. компрес. и дистракц. остеосинтеза: Тез. докл. Всесоюз. науч. - практ. конф. (Курган, 22 - 23 июня 1976 г.). — Курган, 1976. —С. 38-40.

5. A.C. 14213114 СССР, МКИ5 А 61 В 17/58. Привод к компрессионно-дистракционному аппарату / Г. А. Илизаров, А. П. Предеин, В. М. Быков (СССР). — № 3601258/13; Заявлено 06.04.83; Опубл. 15.09.88. — Бюл. № 34. — С. 24.

6. Реография и импедансная плетизмография / Под ред. Г.И.Сидоренко. — Минск: Беларусь, 1978. — 158 с.

7. Урбах В.Ю. Статистический анализ в биологических и медицинских исследованиях. — М: Медицина, 1975. — 295 с.

8. Зависимость репаративной регенерации кости и функционального состояния удлиняемой конечности от дробности дистракции (эксперим. исслед.) / Г.А.Илизаров. С.А.Ерофеев, А.А.Шрейнер и др. // Гений Ортопедии. — 1995. — № 1. — С. 8-12.

Рукопись поступила 18.04.96 г.