Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 12
1.1. Анатомические и биомеханические особенности коленного сустава человека и собаки 12
1.2. Морфологические и физико-механические свойства гиалинового хряща коленного сустава 19
1.3. Виды повреждений гиалинового хряща коленного сустава и возможности «костномозговой стимуляции» в их восстановлении 27
Глава 2. Материал и методы исследования 35
Глава 3. Результаты собственных исследований 48
3.1. Результаты сравнительного макроскопического исследования гиалинового хряща коленного сустава человека и собаки 48
3.2. Результаты сравнительного микроскопического исследования гиалинового хряща коленного сустава человека и собаки 59
3.3. Результаты сравнительного физико-механического исследования гиалинового хряща коленного сустава человека и собаки 63
3.4. Макроскопическая оценка регенератов, образующихся при «костномозговой стимуляции» экспериментальных полнослоиных повреждений гиалинового хряща коленного сустава 69
3.5. Микроскопическая оценка регенератов, образующихся при «костномозговой стимуляции» экспериментальных полнослоиных повреждений гиалинового хряща коленного сустава 77
3.6. Физико-механическая характеристика регенератов, образующихся при «костномозговой стимуляции» экспериментальных полнослоиных повреждений гиалинового хряща коленного сустава 91
Глава 4.Обсуждение полученных результатов 100
Выводы 112
Список литературы 113
- Анатомические и биомеханические особенности коленного сустава человека и собаки
- Виды повреждений гиалинового хряща коленного сустава и возможности «костномозговой стимуляции» в их восстановлении
- Результаты сравнительного макроскопического исследования гиалинового хряща коленного сустава человека и собаки
- Микроскопическая оценка регенератов, образующихся при «костномозговой стимуляции» экспериментальных полнослоиных повреждений гиалинового хряща коленного сустава
Введение к работе
Актуальность проблемы
В последние годы в связи с ростом травматологической и дегенеративной патологии гиалинового хряща коленного сустава особую актуальность приобретает изучение общебиологических закономерностей его регенерации [Поляков В.Ю., 1997; Никитин В.В. с соавт., 1999; Трачук А.П. с соавт., 2000; Labs К. et al., 1998; Alfredson Н. et al., 1999; Angerman P. et al, 2002]. Известно, что спонтанное восстановление полнослойных повреждений суставного хряща не полноценно в морфофункциональном отношении и осуществляется преимущественно за счет кратковременной пролиферативной и синтетической активности хондроцитов [Лаврищева Г.И. с соавт., 1996, 2002; Mandelbaum В. et al., 1998; Wei X. et al., 1999; Athanasiou K.A. et al., 2001]. В связи с этим для повышения репаративных возможностей полнослойных повреждений гиалинового хряща коленного сустава используют разнообразные способы хондропластики, изучение эффективности и совершенствование которых является актуальной задачей [Балуша Г.М., 2002; Minas Т. et al., 1997, Erggelet С. et al., 1999; Bruns J. et al., 2003].
В настоящее время среди способов хондропластики широкое распространение получили субхондральная туннелизация, абразия и формирование микропереломов субхондральной кости, объединенные названием - «костномозговая стимуляция» [Неверкович А.С. с соавт., 1996; Маланин Д.А., 2002; Frenkel S.R. et al, 1994; Rodrigo J.J. et al., 1994; Steadman J.R., 1999; Sledge S.L., 2001]. По литературным данным «костномозговая стимуляция» приводит к восстановлению полнослойных дефектов гиалинового хряща коленного сустава и улучшению состояния больных [Троценко В.В., 1993; Hunziker Е.В. et al., 1996; Buckwalter J.A. et al., 1997; Newman A.P., 1998; Nehrer S. et al., 1999]. Однако особенности строения
регенератов, образующихся после применения субхондральной туннелизации, абразии и формирования микропереломов субхондральной кости, мало изучены и недостаточно согласованны с реальным восстановлением функции коленного сустава.
Актуальной проблемой при оценке результатов хондропластики является исследование физико-механических свойств образующихся регенератов [Wong М. et al., 1997; Lane J.G. et al, 2001; Warner M.D. et al., 2001]. В отдельных публикациях отмечено, что прочностные, деформативные и трибологические параметры ткани, заполняющей область полнослойного повреждения гиалинового хряща после хирургического лечения, играют важную роль в нормализации функции коленного сустава [Nabavi-Tabrizi A. et al., 2002; Carter D.R. et al., 2003]. Однако отсутствие стандартных методик физико-механических испытаний и различия в условиях проведения эксперимента не позволяют однозначно судить о биомеханических свойствах, как самого гиалинового хряща, так и образующихся в области его дефектов регенератов.
Для изучения общебиологических закономерностей репаративного хондрогенеза в эксперименте актуален выбор лабораторного животного. Многие авторы в качестве экспериментальной модели используют коленный сустав собаки [Thompson R.C.J, et al., 1991; Wei X. et al, 1999; Jurvelin J.S. et al, 2000; Lee C.R. et al., 2003; Liu W. et al., 2003]. Известно, что особенности строения и биомеханики суставов различных видов млекопитающих отражаются на структурной организации и физико-механических свойствах гиалинового хряща [Crum J.A. et al., 2003]. В тоже время в литературе отсутствует обоснование использования коленного сустава собаки для изучения регенерации гиалинового хряща, что актуально при экстраполяции экспериментальных данных в клинику.
Таким образом, учитывая важность изучения общебиологических закономерностей регенерации полнослоиных повреждений гиалинового
хряща коленного сустава, сравнительная оценка его морфологических и физико-механических свойств у человека и собаки, а также определение эффективности способов «костномозговой стимуляции», являются актуальными задачами, решение которых имеет не только научный, но и практический интерес.
Цель работы.
Выявить морфофункциональные особенности гиалинового хряща коленного сустава человека и собаки в норме и при «костномозговой стимуляции» его экспериментальных полнослоиных повреждений.
Задачи исследования:
1. Изучить особенности строения и физико-механических свойств
гиалинового хряща коленного сустава человека и собаки.
Обосновать преимущества использования экспериментальной модели коленного сустава собаки для изучения репаративного хондрогенеза.
Установить особенности строения и физико-механических свойств регенератов, образующихся в области экспериментальных полнослоиных дефектов гиалинового хряща коленного сустава после субхондральной туннелизации, абразии и формирования микропереломов.
4. Определить корреляции между физико-механическими и
морфометрическими параметрами гиалинового хряща коленного сустава в
норме и при регенерации его экспериментальных полнослоиных
повреждений.
Научная новизна.
Впервые проведено сравнительное изучение макро-, микроструктуры, деформативно-прочностных и трибологических свойств гиалинового хряща коленного сустава человека и собаки и определены средние значения его
основных макро-, микроморфометричеких и физико-механических параметров.
Впервые дано научное обоснование использования коленного сустава собаки в качестве экспериментальной модели для изучения регенерации гиалинового хряща. Показаны сходства и различия морфологических и физико-механических свойств нормального гиалинового хряща человека и собаки.
Выявлено, что расположение средних значений площади гиалинового хряща надколенника, мыщелков бедренной и болыпеберцовой костей в порядке убывания у человека и собаки однотипно.
Выяснено, что зоны гиалинового хряща коленного сустава собаки по расположению и строению аналогичны гиалиновому хрящу человека.
Дана сравнительная микроморфометрическая характеристика поверхностных и глубоких слоев гиалинового хряща надколенниковой поверхности бедренной кости человека и собаки. Впервые продемонстрировано, что остаточная деформация и коэффициент трения покоя гиалинового хряща коленного сустава человека и собаки имеют сходные значения.
Впервые в различные сроки наблюдения изучены морфологические и физико-механические свойства ткани, образующейся после субхондральной туннелизации, абразии и формирования микропереломов в области полнослоиных дефектов гиалинового хряща коленных суставов. Выявлено, что восстановление полнослоиных повреждений гиалинового хряща коленного сустава после выполнения различных способов «костномозговой стимуляции» происходит преимущественно за счет образования волокнистой соединительной ткани и волокнистого хряща, а деформативные, прочностные и трибологические характеристики регенератов отличаются от таковых у нормального гиалинового хряща. Впервые показано, что наиболее полноценное гистотопографическое и биомеханическое восстановление
полнослоиных повреждений гиалинового хряща происходит после субхондральной туннелизации.
В работе впервые выявлены линейные корреляции между цитоморфометрическими и физико-механическими показателями гиалинового хряща и 24 недельных регенератов, образующихся после «костномозговой стимуляции» в области его полнослоиных дефектов в коленном суставе. Установлено, что количественные и качественные характеристики хондроцитов имеют умеренную или сильную положительную связь с коэффициентом жесткости и модулем упругости, а отрицательную - с остаточной деформацией.
Научно-практическая значимость.
Полученные данные дополняют современные представления сравнительной и функциональной анатомии о строении и физико-механических свойствах гиалинового хряща коленного сустава.
Обоснование использования коленного сустава собаки для изучения регенерации гиалинового хряща может быть учтено при выборе лабораторного животного и экстраполяции экспериментальных данных в клинику.
Полученные результаты расширяют современные представления о закономерностях восстановления полнослоиных повреждений гиалинового хряща коленного сустава при спонтанной регенерации и после субхондральной туннелизации, абразии и формирования микропереломов, что является основанием для последующих фундаментальных исследований морфологии суставов.
Выявленные особенности каждого из способов «костномозговой стимуляции» могут быть учтены в травматологии и ортопедии для дифференцированного подхода к их использованию и разработки новых методов хондропластики.
Установленные положительные линейные корреляции между цитоморфометрическими и физико-механическими параметрами гиалинового хряща коленного сустава и регенератов в области его полнослойных повреждений могут иметь значение для оценки степени восстановления функции коленного сустава.
Полученные данные могут быть использованы в учебном процессе на морфологических и ряде клинических кафедр.
Основные положения, выносимые на защиту.
Коленный сустав собаки по строению и физико-механическим свойствам гиалинового хряща сопоставим с коленным суставом человека и может быть использован в качестве экспериментальной модели для изучения закономерностей репаративного хондрогенеза.
Способы «костномозговой стимуляции» повышают возможности регенеративного процесса в области экспериментальных полнослойных дефектов гиалинового хряща коленного сустава и приводят к формированию волокнистой соединительной ткани и волокнистого хряща. Регенераты, образующиеся после субхондральной туннелизации, демонстрируют лучшие гистотопографические и физико-механические свойства.
3. Положительная корреляционная связь между морфометрическими и
деформативно-прочностными параметрами гиалинового хряща и его
регенератов детерминирована хондроннои организацией хрящевой ткани и
характеризует её морфофункциональное единство.
Апробация работы и публикации.
Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на итоговых научных сессиях Волгоградской медицинской академии (Волгоград, 2000-2002); XVIII-XX конференциях молодых ученых Волгоградской медицинской академии (Волгоград, 2000-2002); VII и VIII региональных
конференциях молодых ученых и студентов Волгоградской области (Волгоград, 2000, 2001); научно-практической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения проф. Касабьян С.С. (Волгоград, 2001); IV Всероссийском Конгрессе Российского Артроскопического Общества (Москва, 2001); V Всероссийском Конгрессе Российского Артроскопического Общества (Санкт-Петербург, 2003).
Работа апробирована на совместном заседании кафедр патологической анатомии, анатомии человека, гистологии, цитологии и эмбриологии, травматологии и ортопедии с курсом военно-полевой хирургии, судебной медицины, и проблемной комиссии по морфологии Волгоградского государственного медицинского университета 14 октября 2003 года.
По теме диссертации опубликовано 18 научных работ в отечественной и зарубежной печати. Получено 2 удостоверения на рационализаторские предложения.
Реализация и внедрение результатов работы.
Работа выполнена на кафедре анатомии человека Волгоградского государственного медицинского университета (заведующий кафедрой, доктор медицинских наук, профессор Краюшкин А.И.) и в лаборатории артрологии и ортопедической косметологии отдела общей и экспериментальной патологии Волгоградского научного центра РАМН и Администрации Волгоградской области (руководитель отдела, доктор медицинских наук, профессор Писарев В.Б.).
Материалы диссертации внедрены в учебный процесс на кафедрах анатомии человека, патологической анатомии и травматологии и ортопедии с курсом военно-полевой хирургии Волгоградского государственного медицинского университета, практические рекомендации используются в работе МУЗ ГКБ № 25 г. Волгограда, Городского центра ортопедии и косметологии г. Волгограда.
Структура и объем диссертации.
Диссертация изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц и 39 рисунков. Она состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов и списка использованной литературы, который содержит 254 источника (78 на русском и 176 на иностранных языках).
Анатомические и биомеханические особенности коленного сустава человека и собаки
Коленный сустав - наиболее крупный и сложный сустав человека и многих животных, который является продуктом длительного эволюционного процесса [Асфандияров Р.И., 1961; Аниськова Е.П., 1985; Никитин В. Б. с соавт., 1998; Макаров А.Н. с соавт., 1999; Dye S.F., 2003]. В последние десятилетия достигнуты значительные успехи в понимании его строения и функции, однако наши знания о нем еще не достаточны [Асфандияров Р.И., 1987; Rudy T.W. et al; 1996; Woo S.L.Y. et al., 1994, 1999; Biedert R. et al., 2000].
Коленный сустав человека относят к двуосным комплексным мыщелковым суставам, в образовании которого принимают участие такие костные структуры, как дистальный эпифиз бедренной кости, проксимальный эпифиз болыпеберцовой кости и надколенник [Борзяк Э.И. с соавт., 1993; Buckwalter J.A.et al., 1990; Scuderi G.R., 1995; Woo S.L.Y. et al, 1999].
Дистальный эпифиз бедренной кости образован медиальным и латеральным мыщелками, имеющими эллипсовидную форму и расположенными относительно диафиза кости преимущественно кзади. Суставные поверхности мыщелков бедренной кости эксцентрично изогнуты с большим радиусом кривизны спереди и меньшим - сзади, при этом медиальный мыщелок бедренной кости изогнут кзади в несколько больше, чем латеральный.
Спереди суставные поверхности мыщелков бедренной кости переходят в вогнутую надколенниковую поверхность, сзади - разобщены между собой глубокой межмыщелковой ямкой, в пределах которой прикрепляются крестообразные и мениско-бедренные связки. Сбоку на каждом мыщелке выше суставной поверхности находятся соответственно медиальный и латеральный надмыщелки [Борзяк Э.И. с соавт, 1993; Yoshioka Y. et al, 1987; Woo S.L.Y. et al, 1994; Nuno N. et al, 2003]. Проксимальный эпифиз болыдеберцовой кости утолщен и имеет медиальный и латеральный мыщелки. Медиальный мыщелок располагается несколько ниже, чем латеральный, однако его суставная поверхность более вогнутая [Poole C.A.et al., 1988; Davison B.L. et al., 2002]. Расположенная на мыщелках верхняя суставная поверхность болынеберцовой кости, разделена состоящим из двух бугорков межмыщелковым возвышением и межмыщелковыми полями [Борзяк Э.И. с соавт., 1993]. Относительно продольной оси болыпеберцовой кости верхняя суставная поверхность несколько смещена кзади и отклонена под углом от 3 до 8 [Siliski J.M., 1994].
Надколенник располагается в толще сухожилия четырехглавой мышцы бедра и является самой большой сесамовидной костью скелета человека [Привес М.Г. с соавт., 1985; Борзяк Э.И. с соавт., 1993]. Суставная поверхность надколенника прилежит к надколенниковой поверхности бедренной кости и, по мнению некоторых авторов, разделена на три «фасетки»: внутреннюю, наружную и добавочную [Strobel M.et al, 1990; Scuderi G.R., 1995; Bono J.V. et al, 1995; Gomes J.L. et al, 2001; Csintalan R.P. et al, 2002].
Наряду с костями в формировании коленного сустава человека принимают участие анатомические образования, которые по локализации распределяют в переднюю, центральную, медиальную, латеральную и заднюю группы [Strobel М. et al.,1990; Siliski J.M,1994], а по признаку участия в обеспечении устойчивости коленного сустава - на статические (связки, капсула, мениски) и динамические (мышцы) «стабилизаторы» [Миронов СП. с соавт, 1994; Симон P.P. с соавт, 1998; Маланин Д.А, 2002].
В обеспечении относительно изолированной внутренней среды коленного сустава человека важную роль играет суставная капсула. Она представлена прочной фиброзной мембраной, которая изнутри выстлана тонкой синовиальной мембраной, образующей многочисленные складки [Привес М.Г. с соавт., 1985; Борзяк Э.И. с соавт., 1993; Cothran R.L. et al., 2003]. Наиболее выраженные из них - крыловидные складки и поднадколенниковая синовиальная складка, вдаются в суставную полость и частично устраняют неконгруэнтность суставных поверхностей сочленяющихся в коленном суставе костей [Валиулин Д.Р., 2003; Wickham M.Q. et al., 2003], а также по данным Woo S.L.Y. et al. (1999) поглощают ударную нагрузку, создаваемую при сокращении четырехглавой мышцы бедра. Среди функций синовиальной мембраны следует также отметить образование синовиальной жидкости и избирательный транспорт из сосудистого русла компонентов, необходимых для диффузной трофики гиалинового хряща и волокнистого хряща менисков [Павлова В.Н. с соавт., 1988; Buchwalter J.A. et al., 1990; Amoczky S.P., 1992; Hlavacek M. et al., 1995].
В последнее время значительно расширились представления о функциональной значимости менисков. Медиальный и латеральный мениски, располагающиеся в коленном суставе человека между мыщелками бедренной и болыпеберцовой костей, увеличивают площадь бедренно-болынеберцового контакта и устраняют анатомическое несоответствие суставных поверхностей. Кроме того, равномерное распределение менисками нагрузок на гиалиновый хрящ коленного сустава регулирует его диффузное питание [Day B.et al., 1985; Milton J.et al., 1990; Renstrom P. et al., 1990; Amoczky S.P., 1992; Mow V.C. et al, 1992; Meakin J.R. et al., 2003].
Коленный сустав человека имеет до 10 синовиальных сумок, размеры и количество которых индивидуально варьируют. Некоторые из них соединятся с полостью сустава, увеличивая ее размеры [Иванов Г.Ф., 1990].
Среди основных связок, выполняющих стабилизирующую функцию в коленном суставе человека, многие авторы выделяют переднюю и заднюю крестообразные связки, болыпеберцовую и малоберцовую коллатеральные связки [Amoczky S.P. et al, 1993; Hamer CD. et al, 1995, 1998; Rudy T.W. et al, 1996; Amis A.A. et al., 2003]. Как показывают клинические наблюдения, их повреждение приводит к наиболее выраженным нарушениям устойчивости коленного сустава, однако это не уменьшает роли других внутрисуставных и внесуставных связок [Grood E.S. et al., 1988; Kusayama Т. et al., 1994; Woo S. L.Y. et al., 1999; NakamuraN. et al., 2003].
Мышцы, располагающиеся в области коленного сустава, с позиций биомеханики рассматриваются как активный «амортизатор», а их хороший тонус обеспечивает достаточный уровень обменных процессов в гиалиновом хряще [Walsh W. et al., 1992; Babault N. et al., 2003]. Тесные анатомические взаимоотношения мышц с суставной капсулой коленного сустава являются основой не только для функционального синергизма статических и динамических «стабилизаторов», но и поддержания постоянного давления в полости сустава [O Connor J.J. et al., 1985; Scott W.N. 1991; Beltran J., 2003].
Характер кровоснабжения и лимфооттока коленного сустава достаточно хорошо изучен. Некоторые авторы отмечают, что лучше других образований коленного сустава осуществляется кровоснабжение и лимфоотток синовиальной мембраны, особенно в областях удаленных от места прикрепления суставной капсулы к эпифизам костей [Вагапова В.Ш., 1988; Labanauskaite G. et al., 2003; Shetty A.A. et al., 2003]
Виды повреждений гиалинового хряща коленного сустава и возможности «костномозговой стимуляции» в их восстановлении
Повреждения гиалинового хряща коленного сустава отличаются многообразием форм, размеров и локализаций [Белоенко Е.Д. с соавт., 1999; Рыков А.Г. с соавт, 1999,200Q Bullek D.D. et al, 1994; Siliski J.M, 1994; Mandelbaum B.R. et al, 1998]. Согласно классификации Интернациональной Ассоциации по вопросам Восстановления Хряща (ICRS, International Cartilage Repair Society), выделяют полнослойные и неполнослойные, поверхностные (хрящевые) и глубокие (костно-хрящевые), малые (до 2 см2), средние (2-Ю см ) и большие (более 10 см ) дефекты гиалинового хряща.
К наиболее частым причинам нарушения целостности гиалинового хряща относят травматические и дистрофические заболевания [Миронов СП. с соавт., 1997; Лисицын М.П. с соавт., 1998; Михайленко В.В. с соавт., 2000; Curl W.W. et al, 1997; Labs К. et al., 1998].
Посттравматические повреждения гиалинового хряща коленного сустава связаны с характером ударной нагрузки [Грачук А.П. с соавт., 1999} Так одномоментная ударная нагрузка вызывает преимущественно нарушение зоны кальцифицированного хряща и субхондральной кости с минимальным повреждением хрящевой поверхности в виде трещины. Характер ультраструктурных изменений в гиалиновом хряще, подвергшемся однократной ударной нагрузке, зависит от её интенсивности [Thompson R.C.J. et al, 1991; Buckwalter J.A. et al., 1993, 1994].
Результатом циклических ударных нагрузок является образование вертикальных трещин от поверхностной до кальцифицированной зоны гиалинового хряща и распространение косых трещин в область интактного хряща, вызывающих образование лоскутов и свободных фрагментов Pekel S. et al., 1978; Zimmerman N.B. et al, 1988].
Tomatsu T. et al. (1992) в эксперименте изучали воздействие на суставную поверхность мыщелков бедренной кости срезывающих сил. Авторы установили, что срезывающие силы с высокой скоростью, но небольшой энергией сначала вызывают нарушение целостности гиалинового хряща, а силы с низкой скоростью воздействия и низкой энергией первоначально повреждают более глубокие слои.
В связи с разнообразием методик оценки физико-механических характеристик гиалинового хряща литературные данные о величине повреждающей его нагрузке несколько отличаются. Buckwalter J.A. et al. (1997) наблюдали, что разрыв гиалинового хряща происходит при контактном давлении 25 МПа и более. Repo R.U. et al. (1977), используя технику "падающей башни", наносили тупую травму хрящевой поверхности, а затем изучали состояние хряща с помощью меченных изотопов, сканирующей электронной микроскопии и стандартных гистологических методик. При нагрузке на образцы хряща 10% и более от максимальной появлялись признаки гибели хондроцитов. Матрикс начинал разрушаться при 20% - 30%) нагрузках. Сканирующая электронная микроскопия образцов, подвергнутых 40%) - 50%о нагрузке, показала разрушение коллагенового каркаса в зоне нанесения тупой травмы, в то время, как другие участки коллагеновой сети не имели изменений.
Наряду с травматическими факторами возникновение повреждений гиалинового хряща в коленном суставе связано с развитием таких дегенеративных заболеваний как, остеоартроз, рассекающий остеохондроз и остеонекроз [Дедух Н.В. с соавт., 1992; Мешков А.П., 1994; Оганесян О.В. с соавт., 1996; Монахов В.В. с соавт., 1999, Buckwalter J.A. et al, 1997].
В многочисленных работах последних лет убедительно показано, что первичные и вторичные патологические изменения гиалинового хряща при дегенеративных заболеваниях сопровождаются потерей гликозаминогликанов матрикса и дистрофическими и некротическими изменениями хондроцитов [Bush P.G. et al., 2003: Squires G.R. et al., 2003]. Уменьшение содержания протеогликанов приводит к понижению гидрофильности гиалинового хряща, разволокнению, фрагментации коллагена, появлению трещин. По данным Дубинской В.А. с соавт. (1991), Trickey T.R. et al. (2000) нарушение структуры и архитектоники протеогликановых комплексов в матриксе гиалинового хряща - одна из основных причин изменения также его физико-механических свойств. Последующая утрата интерстициальной жидкости приводит к дальнейшему снижению упругости хряща и его повреждению даже при обычных функциональных нагрузках [Павлова В.Н. с соавт., 1988; Buckwalter J.A.etal., 1992, 1994, 1997].
Экспериментальные и клинические исследования указывают на различные возможности гиалинового хряща к спонтанной регенерации в зависимости от глубины и площади дефекта.
При поверхностных повреждениях гиалинового хряща многие авторы отмечали его низкую репаративную активность, выражающуюся в недостаточном образовании матрикса для соединения краев в области нарушения. Этот факт объясняли недостаточной пролиферативной и синтетической активностью самих хрящевых клеток, а также отсутствием условий для образования первичного регенерата из других возможных источников репаративного хондрогенеза [Mankin H.J., 1974, 1982; Newman А.Р., 1998].
Принципиально иным образом, в отличие от поверхностных повреждений гиалинового хряща, протекает репаративный процесс при дефектах на всю его толщину с вовлечением субхондральной кости [Лаврищева Г.И. с соавт.,1996; Маланин Д.А., 2002]. Возникающая при кровотечении из кости в области дефекта гематома организуется в фибриновый сгусток, содержащий красные и белые кровяные тельца, элементы костного мозга и тромбоциты. Врастающая в сгусток из костного мозга грануляционная ткань привносит недифференцированные клетки как костномозгового, так и эндотелиального происхождения. Из малодифференцированных клеток возникают затем примитивные фибробласты, а прорастающие в фибриновый сгусток капилляры образуют фибробластический регенерат, подвергающийся постепенной жшдрификации [Троценко В.В., 1993; Wakitani S. et al, 1994; Fyjimoto E. et al, 1998]. В основании дефекта, в зоне контакта с нарушенной костью, происходит новообразование костной ткани, которое останавливается на ранее существовавшей границе между хрящом и костью. По краям дефекта гиалиновый хрящ подвергается практически идентичным изменения, что и при поверхностных повреждениях, а именно, поверхностная зона сохранившегося гиалинового хряща по сторонам дефекта смещается тангенциально и восстанавливает поверхностные слои заполняющегося дефекта [Mankin H.J., 1962; Shapiro Е. et al, 1993].
Результаты сравнительного макроскопического исследования гиалинового хряща коленного сустава человека и собаки
При сравнительном макроскопическом исследовании гиалиновый хрящ коленного сустава, как человека, так и собаки выглядел гладким, блестящим и имел белый цвет с голубоватым оттенком. В обеих сравниваемых группах при пальпации артроскопическим крючком он прочно фиксировался к подлежащей субхондральной кости, был плотным и не оставлял на своей поверхности вдавлений. Мыщелки бедренной кости, как человека, так и собаки, были эллипсовидной формы, однако у собаки они практически не отличись друг от друга размерами, и имели более выраженное уплощение в сагиттальной плоскости (рисунки 3.1, 3.2). У человека суставная поверхность медиального мыщелка бедренной кости выглядела шире и по длине меньше латерального, поверхность которого была более округлой.
Поверхность гиалинового хряща латерального мыщелка болыпеберцовой кости человека была несколько вогнутой и на 2,6 ± 0,4 мм располагалась выше уровня аналогичной поверхности медиального мыщелка, которая выглядела уплощенной. В коленном суставе собаки поверхности гиалинового хряща латерального и медиального мыщелков болыпеберцовой кости располагались на одном уровне. Верхняя суставная поверхность болыпеберцовой кости собаки в области медиального и латерального мыщелков, в отличие от человека, в центральной части была выпуклой в проксимальном направлении, а в передней и задней частях имела вид желобоватых углублений.
Надколенник собаки, в отличие от аналогичной кости человека, имел более вытянутую форму, а его ширина у основания практически не отличалась от ширины у верхушки. Суставная поверхность надколенника собаки была равномерно выпуклой и не разделялась на «фасетки» как надколенник человека.
Измерение средней площади, занимаемой гиалиновым хрящом в коленном суставе, показало (таблица 3.1), что в группе людей средняя площадь, занимаемая гиалиновым хрящом на суставной поверхности надколенника, составила 1397 ± 34 мм, в группе экспериментальных животных - 204 ± 12 мм . Средняя площадь гиалинового хряща дистального эпифиза бедренной кости у человека имела значение 5849 ± 62 мм2, у собаки - 1417 ± 37 мм . Средняя площадь гиалинового хряща медиального мыщелка большеберцовой кости в группе людей была 1462 ± 48 мм2, латерального мыщелка - 1481 + 51 мм . В группе экспериментальных животных средняя площадь гиалинового хряща на медиальном мыщелке большеберцовой кости составила 350 ± 18 мм2, на латеральном - 418 ± 22 мм2. - достоверные различия между группами; ДЭ - дистальный эпифиз; ММ - медиальный мыщелок; ЛМ - латеральный мыщелок; БК - бедренная кость; ББК - болыпеберцовая кость.
В ряду убывания величин средних площадей гиалинового хряща коленного сустава в обеих группах выявили следующую последовательность: средняя площадь гиалинового хряща дистального эпифиза бедренной кости средняя площадь гиалинового хряща латерального мыщелка большеберцовой кости средняя площадь гиалинового хряща медиального мыщелка большеберцовой кости средняя площадь гиалинового хряща надколенника. Соотношение площадей гиалинового хряща в коленном суставе человека, при принятом за единицу показателе площади гиалинового хряща дистального эпифиза бедренной кости, в указанном выше ряду убывания составило 1 : 0,249 : 0,253 : 0,238, в коленном суставе собаки - 1 : 0,247 : 0,294 : 0,144.
На сагиттальных распилах мыщелков бедренной кости в обеих группах суставные поверхности эксцентрично изгибались (рисунки 3.3 - 3.6). Радиус медиального мыщелка бедренной кости собаки составил в передней части 11,4 ± 2,1 мм, в задней части - 9,6 ± 1,3 мм, человека - 23,4 ± 3,7 мм и 19,5 ± 3,2 мм соответственно. Радиус латерального мыщелка бедренной кости собаки спереди имел значение 10,9± 1,7 мм, у человека - 22,8±3,1 мм, в задней части величина радиуса составила у собаки -9,4 ±1,1 мм, у человека - 18,4 ± 2,6 мм.
По отношению к продольной оси мыщелки бедренной кости в обеих сравниваемых группах располагались преимущественно кзади, образуя с ней соответствующие углы (рисунки 3.7-3.10): латеральный мыщелок человека -61,2 ± 1,6 , собаки - 53,4 ± 1,2 , медиальный мыщелок человека- 82,3 + 2,2 , собаки-70,1 ± 1,9.
Для мыщелков большеберцовой кости собаки было характерно более существенное, чем у человека, отклонение верхней суставной поверхности от горизонтальной плоскости кзади. Угол наклона верхней суставной поверхности латерального мыщелка большеберцовой кости собаки составил 21,5 + 0,7 , медиального мыщелка- 26,3 ± 1,1 . В группе людей данный показатель был меньше и по величине для латерального мыщелка составил 4,5 ± 0,1 для медиального - 6,4 ± 0,2 .
Микроскопическая оценка регенератов, образующихся при «костномозговой стимуляции» экспериментальных полнослоиных повреждений гиалинового хряща коленного сустава
При микроскопическом исследовании биоптатов в I группе (субхондральная туннелизация) к 4 неделе туннелизированные отверстия проникали в субхондральный слой кости, где выявлялись разрушенные костные балки. Сосуды были расширены и полнокровны, а между ними и в просвете отверстий обнаруживали ткань, которую можно было охарактеризовать как явления организации на месте обильных тканевых кровоизлияний. Фибробласты составляли основную часть клеточной популяции, а образованные между ними волокна были ориентированы хаотично и слабо связаны с сосудами артериального типа.
При использовании абразии (II группа) на 4 неделе в биоптатах определялись элементы богато васкуляризованной соединительной ткани, которая покрывала дно дефектов, но толщина ее различалась на протяжении, а волокна ткани не имели определенной ориентации. В поверхностных участках таких регенератов местами выявляли свежие кровоизлияния.
При формировании микропереломов (III группа) к 4 неделе регенераты характеризовали как волокнистую соединительную ткань, которая отличалась богатой васкуляризацией, выходила за пределы дна дефектов и замещала их примерно на 20% объема. Область контакта регенератов с гиалиновым хрящом имела размытость границы, матрикс в этих зонах выглядел отечным.
На 8 неделе с момента субхондральной туннелизации в области полнослойных повреждений гиалинового хряща костные балки в субхондральной части губчатой кости восстанавливали свою структуру, но сохраняли некоторую дезориентированность. В зонах субхондральной туннелизации определялась хорошо сформированная соединительная ткань с волокнами, направленными перпендикулярно суставной поверхности. Множество сосудов, расположенных в этой ткани прорастали и в поверхностные слои регенератов, замещающих область дефектов на половину толщины нормального гиалинового хряща. В глубине регенератов выявлялись единичные очаги хондрогенеза. В зоне контакта неповрежденного гиалинового хряща с новообразованной тканью наблюдали изменения в виде взаимопроникновения: отдельные фибробласты и сосуды встречали в краевом матриксе гиалинового хряща, а хондрощты и матрикс - в краевых зонах соединительно-тканных регенератов.
При абразии дефекты гиалинового хряща к 8 неделе представляли собой область слабо упорядоченной регенерации компонентами соединительной ткани. Богатая сосудами волокнистая соединительная ткань на 50% заполняла дефекты гиалинового хряща и хорошо срасталась с его краями (рисунок 3.24).
Морфологическая картина в области формирования микропереломов на 8 неделе после операции имела менее отчетливые, чем при субхондральной туннелизации, продуктивные изменения. Тем не менее, небольшое количество хондроцитов обнаруживали в глубине ткани регенератов.
При субхондральной туннелизации к 16 неделе наблюдали практически полное замещение области дефектов волокнистой соединительной тканью. Местами регенераты выступали над окружающим гиалиновым хрящом. В глубине регенератов выявляли очаг волокнистой хрящевой ткани. В области сращения с окружающим гиалиновым хрящом регенераты имели более смешанный характер: чередование элементов гиалинового хряща и плотной волокнистой соединительной ткани с единичными сосудами (рисунок 3.23).
Микроскопически на 16 неделе у животных II группы (абразия) новообразованная ткань еще не полностью замещала объем дефекта, поверхность ее была ровной и гладкой. Регенераты состояли из волокнистой соединительной ткани с очагами волокнистого хряща (рисунок 3.24). У животных III группы (формирование микропереломов) 16 - недельные регенераты были представлены волокнистой соединительной тканью, как с участками упорядоченной структуры, так и хаотично сформированных. В поверхностных слоях регенератов имелись зоны разволокнения. Количество сосудов было значительно меньше, чем в предыдущие сроки наблюдения. Субхондральная кость восстанавливалась полностью (рисунок 3.25).
На 24 неделе эксперимента у животных I группы выявляли хорошо сформированные смешанные регенераты, включающие волокнистую соединительную и одноименный хрящ (рисунок 3.26). Они проникали глубоко через субхондральную кость, в глубоких слоях содержали сосуды, а в поверхностных - плотные волокна, ориентированные параллельно суставной поверхности. Сращение ткани регенератов с гиалиновым хрящом также было полным с элементами взаимопроникновения и образованием переходной зоны. Субхондральный слой кости завершал формирование. Использование абразии субхондральной кости во II группе приводило к восстановлению дефектов регенератами из волокнистой соединительной ткани и волокнистого хряща.
![Сравнительная характеристика морфологических изменений скелетной мышцы в условиях ее прижизненного и посмертного повреждения [Электронный ресурс]](/i/i/4286/191740.png "Сравнительная характеристика морфологических изменений скелетной мышцы в условиях ее прижизненного и посмертного повреждения [Электронный ресурс] Григорьева Юлия Владимировна")
