Сокращение аппаратного периода при удлинении конечности методом дистракционного остеосинтеза остается одной из актуальных задач современной травматологии и ортопедии. Одним из вариантов решения этой проблемы является повышение суточного темпа удлинения. Известно, что удлинение голени с темпом 3 мм в высокодробном режиме может сократить аппаратный период до 30% [1]. Армирование в обозначенных условиях регенерата внутрикостными эластичными стержнями позволяет сократить период фиксации конечности в аппарате до двух недель [2]. Однако данная методика в ряде случаев требует повторного оперативного вмешательства, связанного с удалением армирующих элементов. Для коррекции деформации костей и при удлинении конечностей некоторые хирурги применяют косую остеотомию [3].

Есть данные, что такой способ повреждения кости может способствовать более быстрому замещению диастаза костной тканью при устранении деформаций длинных костей и при удлинении конечностей [4-6]. Основным методом контроля течения регенераторного процесса удлиняемой кости является рентгенологическое обследование, которое многократно повторяется в период лечения [7]. В последнее время появилась возможность получения дополнительных знаний путем количественного анализа цифровых изображений рентгенограмм на рабочем месте врача ортопеда-травматолога [8].

Учитывая, что плотность регенерата зависит от степени его минерализации, одним из объективных критериев оценки состояния костной ткани является оптическая плотность - важнейший диагностический признак, который позволяет прогнозировать течение заболевания и контролировать эффективность лечения [9].

Цель исследования – провести сравнительный анализ оптической плотности цифровых изображений рентгенограмм дистракционных регенератов на этапах автоматического удлинения голени с темпом 3 мм в сутки.

Материал и методы исследования. Исследование выполнено на 14 взрослых беспородных собаках в возрасте 1-3 года, массой от 24±3,1 кг, с длиной голени в среднем 18,6±1,3 см, которым в условиях операционной на голень монтировали аппарат Илизарова и нарушали целостность кости: в 1 серии - путем флексионной остеоклазии на уровне средней трети, во II серии – путем косой остеотомии. Затем в течение 10 суток осуществляли удлинение голени методом чрескостного дистракционного остеосинтеза с использованием автоматических приводов с суточным темпом 3 мм со 120-кратной дробностью. Величина удлинения составила 15,7± 1,3%.

Эксперимент на животных (содержание, операции и эвтаназию) осуществляли согласно «Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных», утвержденных Приказом МЗ СССР No 755 от 12 августа 1977 г., а также «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях».

Исследование по определению оптической плотности выполняли на оцифрованных рентгенограммах, сделанных через 10 суток дистракции, по окончании периода фиксации (срок фиксации в I серии составил 30 суток, во II – 15 суток в связи с наступлением опороспособности регенерата) и через 30 суток после демонтажа аппарата. Рентгенографические снимки оперированных голеней животных выполняли однотипно в прямой и боковой проекциях с использованием рентгеновского аппарата «VEP X Technology Premium VET» (Испания). Оцифровку рентгенограмм осуществляли путем их сканирования с помощью сканера серии «hp scanjer 7400c» (Hewlett Packard, Калифорния), а затем сохраняли в памяти компьютера.

Интенсивность (Ii) теней различных участков регенерата оценивали в программе Hi – scene, предназначенной для чтения и компьютерной обработки цифровых результатов рентгенологического исследования [10]. Измерения Ii на этапе дистракции проводили в периостальной, эндостальной и интермедиарной областях регенерата с передней, задней, латеральной и медиальной поверхностей в проксимальном и дистальном костных отломках, проксимальном и дистальном костных отделах и в зоне соединительнотканной прослойки (рис. 1). В последующие периоды эксперимента интенсивность теней измеряли в проекции аналогичных участков регенерата. Далее рассчитывали оптическую плотность по формуле ODi = lg((Ii-Im)/I0), где Ii – интенсивность i-го элемента изображения, Im – cредняя интенсивность тени мягких тканей, I0 – средняя интенсивность фона. Статистическую обработку выполняли в программе Attestat, версия 1.0 [11]. Достоверность различий оценивали методами вариационной и непараметрической статистики в зависимости от характера распределения выборок использовали критерий Вилкоксона или критерий Стьюдента.

Схема измерения оптической плотности теней в различных участках дистракционного регенерата. М - медиальная поверхность. Л – латеральная поверхность. Желтый контур в верхней части – проксимальный костный отломок, в нижней – дистальный костный отломок. Розовый контур в верхней части – проксимальный костный отдел, в нижней – дистальный костный отдел. Синий контур – зона соединительнотканной прослойки.

П – периостальная область регенерата. И – интермедиарная область регенерата.

Э - эндостальная область регенерата

Результаты и обсуждение

Выявлено, что через 10 суток дистракции у животных 2 серии оптическая плотность костных отломков уменьшалась по сравнению с первой на 12-18%, за исключением задней поверхности, где она практически не изменялась (табл. 1). В проксимальном костном отделе у животных II серии со стороны медиальной поверхности в эндостальной и интермедиарной зонах значения OD были на 8 и 20% меньше, чем в I cерии. С передней поверхности - напротив, превышали показатели у животных с флексионной остеоклазией во всех зонах в 2,5-3 раза, а с задней - в 2-3,7 раза. В дистальном костном отделе показатели ОD в 1,43 раза превышали аналогичные значения I серии только в интермедиарной зоне с латеральной поверхности. В области эндоста и периостальной поверхности достоверных отличий не выявлено.

При анализе аналогичных зон с медиальной поверхности отмечено уменьшение оптической плотности на 8-34% относительно животных с флексионной остеоклазией.

Таблица 1

Оптическая плотность в различных участках дистракционного регенерата большеберцовой кости через 10 суток дистракции

* - при р< 0,01 – различия достоверны по сравнению с животными другой серии;

** - при р< 0,05 – различия достоверны по сравнению с животными другой серии;

*** - при р≥ 0,05 – различия недостоверны по сравнению с животными другой серии.

С передней и задней поверхностей OD животных II серии увеличивалось во всех зонах в 2-7 раз. Минимальные показатели OD у животных обеих групп отмечены в зоне соединительнотканной прослойки. Причем с латеральной поверхности значения обеих групп были идентичными во всех зонах регенерата. В остальных участках значения II группы были больше в 1,5-5 раз, чем в I.

К окончанию периода фиксации сохранялось уменьшение OD в области костных отломков и всех зон регенерата с медиальной и латеральной поверхностей во II cерии в пределах 10-23% по сравнению с животными I серии (табл. 2). Во всех остальных зонах со стороны передней и задней поверхностей значения либо не имели достоверных отличий, либо в 1,2-1,4 раза были больше у животных II серии. Наибольшее увеличение показателей у животных II серии отмечались в области периоста.

Таблица 2

Оптическая плотность в различных участках дистракционного регенерата большеберцовой кости по окончании периода фиксации

* - при р< 0,01 - различия достоверны по сравнению с животными другой серии;

** - при р< 0,05 - различия достоверны по сравнению с животными другой серии;

*** - при р≥ 0,05 - различия недостоверны по сравнению с животными другой серии;

+ - при р < 0,01 - различия достоверны по сравнению с периодом дистракции;

++ - при р < 0,05 - различия достоверны по сравнению с периодом дистракции;

+++ - при р≥ 0,05 - различия недостоверны по сравнению с периодом дистракции.

Через месяц после демонтажа аппарата показатели OD во II серии на уровне костных отломков с латеральной и задней поверхностей приближались к показателям животных I серии. А со стороны медиальной и передней поверхностей оставались на 10-17% ниже, чем в отломках в I серии (табл. 3).

У животных обеих серий уменьшалась оптическая плотность в области периоста и эндоста и увеличивалась - в области интермедиарного пространства, что свидетельствовало о приобретении органоспецифического строения в новообразованном участке кости в данный период. При этом в интермедиарной зоне у животных II серии OD была снижена всего на 6-8% в проекции костных отделов и на 20-40% в проекции соединительнотканной прослойки. В области периоста в дистальном костном отделе и в проекции прослойки значения, напротив, со стороны медиальной поверхности оставались повышенными относительно животных I серии в 1,4-1,7 раза.

Таблица 3

Оптическая плотность в различных участках дистракционного регенерата большеберцовой кости через 30 суток после демонтажа аппарата

* - при р< 0,01 - различия достоверны по сравнению с животными другой серии;

** - при р< 0,05 - различия достоверны по сравнению с животными другой серии;

*** - при р≥ 0,05 - различия недостоверны по сравнению с животными другой серии;

+ - при р < 0,01 - различия достоверны по сравнению с периодом фиксации;

++ - при р < 0,05 - различия достоверны по сравнению с периодом фиксации;

+++ - при р≥ 0,05 - различия недостоверны по сравнению с периодом фиксации.

Полученные результаты показали, что применение косой остеотомии способствует большей минерализации костных отделов и прослойки в периоды дистракции и фиксации, в сравнении с применением флексионной остеоклазии, за исключением исследованных зон с медиальной поверхности. Это можно связывать с формированием операционного доступа в данной области и соответственно большего нарушения кровоснабжения в окружающих тканях. В I экспериментальной cерии исследования меньшая минерализованность структур регенерата была отмечена в проекции передней поверхности ввиду большей ее травмируемости в результате флексионной остеоклазии.

Xia Lan с соавторами (2013) [12] считают, что хороший результат применения косой остеотомии при удлинении конечности связан с большой площадью контакта костных отломков и лучшей их стабильностью. В других источниках отмечено [13], что косая остеотомия применяется хирургами не часто. Одна из причин – сложность обеспечения необходимой жесткости фиксации в аппарате при коротком костном фрагменте. Тем не менее в литературе встречается опыт ее практического использования с положительным результатом [14; 15]. В нашем варианте мы получили более хорошие результаты на этапах дистракции и фиксации в сериях с применением косой остеотомии (серия II), что позволило демонтировать аппарат уже через 14 суток фиксации отломков в аппарате ввиду наступления опороспособности новообразованного участка диафиза.

Показатели оптической плотности в обеих сериях при демонтаже аппарата в интермедиарной и эндостальной зонах регенерата как минимум в проекции 2 поверхностей составляли не менее 0,5 усл. ед., что может служить критерием для определения возможности демонтажа аппарата. При этом минимальные значения ОD в проекции двух других поверхностей должны быть не менее 0,33 усл. ед.

Выводы. Таким образом, автоматическое удлинение голени с темпом 3 мм при повреждении целостности кости путем косой остеотомии способствует более активному остеогенезу в период дистракции, что приводит к раннему замещению соединительнотканной прослойки костной тканью и наступлению опороспособности конечности уже через 14 суток после демонтажа аппарата, сокращая аппаратный период на 16% по сравнению с применением флексионной остеоклазии. При этом через 30 суток безаппаратного периода сохраняются признаки незаконченной органотипической перестройки новообразованного участка диафиза. При значениях оптической плотности дистракционного регенерата в области интермедиарной и эндостальной зон с двух и более поверхностей больше 0,5 усл. ед., а в остальных - не менее 0,33 усл. ед, в обеих сериях отмечено наступление опороспособности регенерата. Полученные значения могут являться критериями для демонтажа аппарата.