Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Вопросы посттравматической регенеративной способности костной ткани в условиях высокогорной адаптации на современномэтапе 15
1.1 Особенности посттравматической регенерации костной ткани в горных условиях .15
1.2. Особенности посттравматического микроэлементного обмена в крови и костной ткани в условиях высокогорья 19
1.3. Изменение системы гемостаза при действии на организм горных факторов и ее реакция на повреждения опорно-двигательного аппарата . 30
Глава 2. Материалы, методики опытов и методы исследования 49
2.1. Материал исследования 49
2.2. Методики экспериментов 51
2.3. Методы исследования 53
2.3.1. Рентгенологические исследования 53
2.3.2. Морфологические исследования 54
2.3.2.1. Гистологические исследования дистракционного регенерата 54
2.3.2.2. Гистоморфометрические исследования дистракционного регенерата
2.3.3. Методика атомно-абсорбционной спектрографии 56
2.3.4. Методы определения показателей системы гемостаза 58
2.3.5. Методы статистической обработки первичных данных 62
ГЛАВА 3. Реакция системы гемостаза при нейтральном и дистракционном остеосинтезах аппаратом илизарова в горных условиях 63
3.1. Состояние системы гемостаза при нейтральном остеосинтезе аппаратом Илизарова в условиях низкогорья 63
3.2. Состояние системы гемостаза при дистракционном остеосинтезе аппаратом Илизарова в условиях низкогорья 70
3.3. Состояние системы гемостаза при нейтральном остеосинтезе аппаратом Илизарова в условиях высокогорья 77
3.4. Состояние системы гемостаза при дистракционном остеосинтезе аппаратом Илизарова в условиях высокогорья 84
ГЛАВА 4. Микроэлементный состав костного регенерата при нейтральном и дистракционном остеосинтезах в горных условиях .94
4.1. Минеральный обмен в костной ткани в горных условиях при нейтральном остеосинтезе 94
4.2. Минеральный обмен в костной ткани в горных условиях при дистракционном остеосинтезе 104
Глава 5. Регенеративная активность костной ткани при монолокальном нейтральном и дистракционном остеосинтезах на различных высотах .111
5.1. Регенерация длинных костей и состояние мягких тканей при нейтральном остеосинтезе аппаратом Илизарова в условиях низкогорья (760 м.н.у.м) 111
5.2. Регенерация длинных костей и состояние мягкотканого компонента при дистракционном остеосинтезе аппаратом Илизарова в условиях низкогорья (760 м.н.у.м) 135
5.3. Регенерация длинных костей и состояние мягких тканей при нейтральном остеосинтезе аппаратом Илизарова в условиях высокогорья (3200 м.н.у.м) 140
5.4. Регенерация длинных костей при дистракционном остеосинтезе аппаратом Илизарова в условиях высокогорья (3200 м.н.у.м) .172
Заключение 191
Выводы .227
Практические рекомендации 230
Список использованной литературы
- Изменение системы гемостаза при действии на организм горных факторов и ее реакция на повреждения опорно-двигательного аппарата
- Гистологические исследования дистракционного регенерата
- Состояние системы гемостаза при дистракционном остеосинтезе аппаратом Илизарова в условиях низкогорья
- Минеральный обмен в костной ткани в горных условиях при дистракционном остеосинтезе
Введение к работе
Актуальность проблемы.
Травмы костно-мышечной системы являются древнейшей патологией человечества, и соответственно их лечение имеет столь же древнюю историю. На современном этапе, лечение повреждений длинных костей остается одной из наиболее острых проблем. Прежде всего, это обусловлено возрастающим числом несчастных случаев и массовых поражений в результате стихийных бедствий, промышленных аварий и катастроф, возникновением локальных военных конфликтов (Баскевич М. Я., 1999).
Поиск эффективных малотравматичных методов и технологий лечения повреждений кости, позволяющих осуществить точную репозицию отломков, стабильную фиксацию и раннюю функциональную активизацию больного является лишь одной стороной проблемы. С другой стороны, в процессе ранней реабилитации пациентов данного профиля, необходимо создание оптимальных условий, необходимых для процессов репаративной регенерации костной ткани. При этом следует отметить, что из числа множества методик лечения повреждений опорно-двигательного аппарата, внеочаговый остеосинтез является наиболее совершенным методом лечения. При этом, учитывая преимущества консервативного лечения - щадящее отношение к мягкотканому компоненту зоны перелома – в сочетании с возможностью непрерывно регулировать механическое воздействие на кость, метод наиболее эффективен при тяжелых массивных повреждениях конечностей. (Соколов С.М. и соавт. 2006)
Существующие различные методики диагностики, лечения, реабилитации пациентов с повреждениями опорно-двигательной системы на современном этапе имеют свои достоинства, преимущества перед другими методами и конечно свои недостатки. Из довольно солидного числа методов наружной фиксации поврежденного сегмента конечностей, метод чрескостного дистракционного остеосинтеза по Илизарову имеет свое достойное место. Первые сообщения об удлинении нижней конечности и применении метода Илизарова были опубликованы еще 1963 году. С тех пор метод постоянно усовершенствовался, дополнялся и на сегодняшний день метод Илизарова признается ортопедами и травматологами как один из лучших. А.В. Попков (2006) в своем сообщении отмечает пять базисных принципов дистракционного остеосинтеза, которые сведены к следующим: стабильность фиксации, малотравматичность оперативного вмешательства, полноценное кровоснабжение конечности, оптимальный темп и ритм дистракции и функциональная нагрузка оперированного сегмента. По мнению автора, при применении метода чрескостного дистракционного остеосинтеза в клинической практике, придерживаясь и соблюдая вышеперечисленные принципы можно гарантировать полную консолидацию костной ткани, исправление любой деформации сегмента, а также достижение удлинения любого сегмента конечностей.
Регенеративные возможности любого органа живого организма находятся в тесной взаимосвязи с его функциональной активностью и зависят от воздействия на организм факторов окружающей среды, в котором находится данный организм (Бекболотова А.К., 2002).
В высокогорных условиях, организм подвергается воздействию комплекса таких факторов как пониженное атмосферное давление и недостаточное содержание кислорода в воздухе, резкие перепады суточных и сезонных температур, высокая концентрация ультрафиолетовых лучей, наличие озона, низкая влажность воздуха, ветер и др. Все эти моменты формируют экстремальные условия, предъявляющие особые требования к организму человека, вызывая глубокие функционально-структурные сдвиги. (Миррахимов М. М.,1992; Шевченко Ю. Л., 2000; Виленьюв Э. и соавт., 2002). Также под влиянием этих факторов происходит функциональная перестройка системы кровообращения, дыхания, нервной и эндокринной систем, меняется течение патологических процессов (Бекболотова А.К., 2002; Захаров Г.А., 2005).
Вопросы обеспечения опорно-двигательной системы кислородом, тесно связаны с развитием патологии данной системы (LitchJ.A., 1998) и во многом зависят от функционального состояния системы гемостаза, поэтому изучение структурно-функциональных перестроек в костной ткани организма, адаптирующегося к условиям высокогорья, и особенностей процесса регенерации костей в горах при их повреждении приобретает огромное значение.
На современном этапе высокогорная медицина получила довольно широкое развитие. Однако, недостаточно разработанным аспектом горно-физиологических исследований является изучение реакции системы гемостаза при повреждении опорно-двигательной системы. Согласно современным научным данным, реакцию системы гемостаза, считают одним из важнейших компонентов сложного комплекса адаптивных реакций, участвующих в поддержании гомеостаза, а внутрисосудистое свёртывание крови, возникающее под воздействием экстремальных факторов - компонентом патогенеза ряда заболеваний. (Захаров Г. А.,2006, Бекболотова А.К., 2002., Джумабеков С.А., 2003., Исабаева В.А., 1983)
Система гемостаза, безусловно, влияет не только на функциональное состояние, но и на регенераторные возможности тканей и органов. В данном случае, регенерация костей скелета является, с одной стороны, не только одним из важнейших разделов современной травматологии (AdelsteinR.S., 2003) но и, с другой стороны, неотъемлемой частью единого общебиологического процесса перестройки (Н.В. Мартынова и соавт., 2000).
Значительные успехи, достигнутые за последние годы в разработке проблем лечения переломов костей (М Payneetal., 2000) сформировали современное представление о физиологической и патологической функциональной перестройке костной ткани, в которой, как и в других тканях живого организма, происходит активный обмен веществ, интенсивность которого формируется степенью тяжести функциональной нагрузки (К.Р. Campbelletal., 2002). Именно функциональная нагрузка в основном обуславливает морфофункциональное состояние и микроэлементный состав костей у грузчиков, штангистов (C.F.Cramor, 1998).
Таким образом, несмотря на огромное число проведенных экспериментальных и теоретических исследований, многие аспекты, характеризующие функциональное состояние организма при чрескостном остеосинтезе в условиях высокогорья остаются не изученными. В частности, остаются не изученными функциональное состояние системы гемостаза, микроэлементный обмен костной ткани, а также особенности регенерации костной ткани в условиях высокогорья при чрескостном остеосинтезе методом Илизарова.
Цель исследования
Изучить функциональное состояние системы гемостаза и регенераторные возможности костной ткани при чрескостном остеосинтезе по Илизарову в условиях низко- и высокогорья и определить диапазон адаптивных возможностей организма при сочетанном воздействии оперативного вмешательства и специфики высокогорья
Задачи исследования:
1.Выявить особенности взаимодействия свертывающих и антисвертывающих компонентов системы гемостаза при различных методиках чрескостного остеосинтезе по Илизарову в условиях воздействия на организм различных горных факторов.
2. На основе сравнительного анализа определить основные закономерности изменений функционального состояния системы гемостаза при различных методиках чрескостного остеосинтеза методом Илизарова в условиях низко- и высокогорья.
3. Определить особенности макро- и микроэлементного состава костного регенерата при чрескостном остеосинтезе по Илизарову в условиях воздействия на организм экспериментального животного факторов низко- и высокогорья.
4. Изучить в эксперименте особенности регенераторной способности костной ткани в условиях низкогорья и высокогорья при нейтральном и дистракционном остеосинтезах по методу Илизарова и провести их сравнительный анализ.
5. Разработать практические рекомендации по применению метода чрескостного остеосинтеза по Илизарову в условиях высокогорья.
Основные положения выносимые на защиту:
1. При чрескостном остеосинтезе по Илизарову в условиях высокогорья, в системе гемостаза экспериментального животного происходят значительные перестройки, что выражается в преобладании коагуляционной активности крови над фибринолитической, причем дистракция является фактором, усиливающим степень смещения динамического равновесия между компонентами системы гемостаза в горных условиях и провоцирует нарушения трофики тканей.
2. При нейтральном остеосинтезе по Илизарову при переломах длинных костей у собак в условиях высокогорья, наблюдается угнетение процессов костеобразования, обусловленное действием гипоксии. Дистракционный остеосинтез по Илизарову в условиях высокогорья является фактором, увеличивающим степень адаптивных реакций до уровня зоны риска их срыва, в результате чего в дистракционном регенерате изменяется соотношение макро- и микроэлементов: резко падает уровень кальция и фосфора, прогрессирует накопление кремния на фоне снижения концентраций меди, цинка, железа и алюминия, что в конечном итоге способствует заполнению диастаза хрящевой тканью.
3. При нарушении целостности кости, в условиях высокогорья, костная ткань переходит в особое функциональное состояние, формированию которого способствует комплекс факторов включающий «высокогорный отёк», «высокогорный остеопороз», «высокогорная декальцинация» и «высокогорная деминерализация» трубчатой кости, которые потенцируют реактивный отек в месте перелома, усиливают некроз краев костных отломков и способствуют замедлению посттравматической регенерации в условиях высокогорья.
Научная новизна
Впервые, на экспериментальной модели перелома берцовых костей собак, проведено исследование особенностей репаративной регенерации трубчатых костей и состояние мягких тканей в условиях низко- и высокогорья при монолокальном нейтральном и дистракционном остеосинтезах отломков аппаратом Илизарова.
Впервые проведено углубленное, динамическое изучение изменений показателей коагуляционного и фибринолитического компонентов системы гемостаза при нейтральном и дистракционном остеосинтезе трубчатых костей по Илизарову в условиях низко- и высокогорья. Кроме этого, выявлена зависимость нарушения динамического равновесия между компонентами системы гемостаза от тяжести перенесенного оперативного вмешательства и проводимой дистракции.
На основании полученных данных показано, что в периоде адаптации к высокогорью здорового организма в костной ткани развиваются «высокогорный отек», «высокогорный остеопороз», «высокогорная декальцинация и деминерализация» трубчатых костей. «Высокогорный остеопороз», а также наличие фазности его развития обуславливают замедление посттравматической регенерации трубчатой кости в периоде адаптации организма к высокогорью.
Определено, что в периоде адаптации организма к высокогорью при удлинении трубчатых костей голени по Илизарову наблюдается угнетение дистракционного остеогенеза с формированием выраженной деминерализации и декальцинации, проявляющиеся резким снижением числа и уровня содержания микроэлементов в дистракционном регенерате.
Впервые проведена морфометрия структурных компонентов регенерата мягких тканей при нейтральном и дистракционном остеосинтезе в условиях высокогорья и дана количественная оценка динамики воспалительного процесса и показателей сосудистого русла.
В исследовании впервые представлены данные о реакции диафизарной части кости при нейтральном и дистракционном остеосинтезе переломов длинных костей аппаратом Илизарова в условиях высокогорья и показано, что в горах, в ранние сроки в большей степени выражены процессы остеорезорбции, которые сохраняются до конца наблюдения, что является адаптационной реакцией костной ткани на гипоксию.
Установлено, что репаративная регенерация длинных костей при нейтральном и дистракционном остеосинтезе в условиях высокогорья проходит через фиброзно-хрящевую стадию, что является приспособительной реакцией организма, направленной на консолидацию концов костных отломков при отсутствии благоприятных для этого условий.
Практическая значимость.
Полученные в результате экспериментального исследования данные помогают выявить закономерности посттравматического гистогенеза при лечении костных переломов методом чрескостного остеосинтеза в горных условиях. Это является теоретическим обоснованием разработки и внедрения в практическую медицину новых лечебных мероприятий при оказании помощи лицам с ортопедотравматологической патологией.
Результаты проведённого экспериментального исследования, позволяют понять основные закономерности изменений показателей свёртывающей и фибринолитической активности крови при чрескостном остеосинтезе аппаратом Илизарова как в условиях низкогорья, так и в условиях высокогорья. Следовательно, полученные при этом знания будут являться хорошим ориентиром для практикующих врачей, при проведении профилактических и лечебных мероприятий возможных осложнений тромбоэмболического характера, которые нередко возникают при травмах, а в дальнейшем и при оперативном лечении повреждений опорно-двигательной системы в клиниках травматолого-ортопедического профиля.
Кроме этого, выявлены особенности репаративной регенерации кости в условиях высокогорья, что способствует более углубленному раскрытию механизмов адаптационной перестройки костной ткани и может служить основой для разработки научно-обоснованных методов профилактики и лечения патологических состояний опорно-двигательной системы у жителей высокогорных районов и у лиц с патологическими состояниями, сопровождающимися дефицитом кислорода.
Результаты исследований можно использовать в учебно-педагогическом процессе на профильных кафедрах медицинских вузов и институтов усовершенствования в целях повышения уровня знаний врачей в вопросах лечения переломов длинных костей.
Внедрение результатов исследования.
Основные положения диссертации внедрены в учебные процессы кафедр травматологии и ортопедии, а также патофизиологии КГМА и Кыргызско - Российского Славянского Университета.
Апробация работы и публикации результатов исследований.
По теме диссертации опубликовано 28 научных работ, из них в журналах рекомендованных ВАК РФ – 11.
Основные положения диссертации доложены на:
1. Заседании межкафедрального совета специальных клинических дисциплин КРСУ и кафедры травматологии и ортопедии КГМА (Бишкек, 2004);
2. Научно– практической конференции: Новые технологии в лечении и реабилитации больных с патологией суставов. ( Курган, Россия, 2004);
3. XII международной научно-практической конференции молодых ученных и специалистов. (Кыргызстан, г. Бишкек, 2005);
4. Международной научно-практической конференции «Новые технологии в травматологии и ортопедии». (Казахстан, Караганда, 2005);
5.VIII съезде травматологов и ортопедов России. (Россия, Самара, 2006);
6. I съезде травматологов и ортопедов Кыргызстана с участием зарубежных специалистов. (Кыргызстан, с. Бостери, 2006);
7. XIV международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Кыргызстан, г. Бишкек, 2007);
8. II съезде травматологов и ортопедов Кыргызстана с участием зарубежных специалистов. (Кыргызстан, Иссык-Куль, 2010);
9.IX съезде травматологов и ортопедов России. (Россия, Саратов, 2010);
10. Научно-практической конференции с международным участием «Илизаровские чтения». (Курган, Россия, 2011);
11. III Евразийском конгрессе травматологов-ортопедов Тюркоязычных стран (Италия, Рим, 2012);
12. На заседании ученого совета БНИЦТиО (Бишкек, 2012).
Структура и объём диссертации.
Основные положения диссертации изложены на 258 страницах электронного набора шрифтом TimesNewRoman. Кириллица (размер 14, интервал 1,5). Диссертация состоит из «Введения» глав: «Обзор литературы», «Материалы и методы исследования», «Собственные исследования», «Обсуждение полученного материала», «Выводы», «Практические рекомендации», «Список использованных источников». Работа иллюстрирована 65 рисунками и 24 таблицами. Список использованной литературы включает 264 источника, в том числе русскоязычных 193 и 71 зарубежных работ.
Изменение системы гемостаза при действии на организм горных факторов и ее реакция на повреждения опорно-двигательного аппарата
«Травмы и болезни костно-мышечной системы продолжают занимать одно из наиболее основных позиций в структуре заболеваемости, временной нетрудоспособности, инвалидности и смертности населения. Прослеживается тенденция к увеличению заболеваний костно-мышечной системы, частоты и тяжести патологии опорно-двигательного аппарата» (из резолюции VII съезда травматологов-ортопедов России, 18-20 сентября 2002 года, г. Новосибирск).
Не смотря на огромное количество трудов и фундаментальных исследований [1, 141, 73, 30, 66, 55, 102], которые обогатили и дали толчок к развитию высокогорной медицины, проблема адаптации к горной местности, а также реакция различных систем организма на воздействие факторов высокогорья не потеряла свою актуальность и в настоящее время.
В число многих имеющихся методик лечения патологий опорно-двигательной системы, метод лечения переломов длинных костей по Илизарову внедрился в середине прошлого столетия. С тех пор, сам аппарат Илизарова претерпел ряд изменений, с годами усовершенствовались и сами методики лечения. И как следствие этого, в последние десятилетия среди всех оперативных методик лечения травматологических и ортопедических больных прочное место завоевал чрескостный, внеочаговый остеосинтез по Илизарову, который по многим параметрам выгодно отличается от других методик [132]. Такое широкое распространение этого метода обусловлено, прежде всего, тем, что при переломах длинных костей проводится точная репозиция костных отломков, обеспечивается их стабильная фиксация на весь период консолидации кости.
Кроме того, данный метод позволяет решать проблему удлинения костей с одновременным устранением их деформаций и дефектов на основе активизирующего действия дистракции на генез костной ткани [70]. Но самое главное метод Илизарова на современном этапе - единственный эффективный метод оперативного лечения открытых переломов длинных трубчатых костей.
Метод Илизарова имеет широкое применение и на современном этапе, причем он используется как в клинике, так и при экспериментальных исследованиях для определения репаративной активности костной ткани. Следует отметить, что область применения аппарата Илизарова не ограничивается трубчатыми костями и применяется и при повреждении костей таза.
Однако, несмотря на довольно широкое применение метода Илизарова как в странах бывшего союза, так и в странах дальнего зарубежья, в последние годы отмечается ограничение применения чрескостного остеосинтеза в практической медицине. Согласно исследованиям доля пациентов, которым показана внешняя фиксация, составляет от 0,6 до 1,6 %, что составляет менее 300 случаев в год, при этом 43 % этих пациентов относятся к категории социально незащищенных. Необходимость длительного пребывания 45 % пациентов в стационаре связана не только с технологией метода чрескостного остеосинтеза, но и с неадекватной работой амбулаторного звена. Кроме этого, современное состояние внешней фиксации подразумевает два уровня его применения, травматологический и ортопедический, значительно отличающихся между собой уровнем подготовки специалистов, оборудованием, организацией работы. Необходимо отметить, что на современном этапе рыночные отношения диктуют свои условия и фирмы-производители погружных имплантатов лоббируют свои интересы [17]. Наряду с применением аппарата Илизарова, существуют множество разновидностей аппаратов внешней фиксации. В своих исследованиях О.В. Бейдик с соавт. (2009) отмечает преимущества стержневого аппарата. Разработанная автором методика стержневого чрескостного остеосинтеза с использованием оригинальных компановок аппарата внешней фиксации, отвечают основным принципам внеочагового остеосинтеза, которые позволяют провести остеосинтез всех трубчатых костей и обладают рядом преимуществ. Среди этих преимуществ, главное место занимает консольное введение стержней. Кроме этого, по мнению авторов при этом методе упрощаются конструкции, а также уменьшается число специфических осложнений по сравнению с использованием спицевых аппаратов.
Положительные стороны применения аппарата Илизарова отмечены и при повреждении опорно-двигательной системы у пациентов с заболеваниями эндокринной системы. Общеизвестно, что при сахарном диабете отмечаются выраженные нарушения обменных процессов, изменениями со стороны иммунной системы и системы гемостаза. Следует отметить, что любая травма, в том числе и операционная, повреждение мягких тканей, длительное отсутствие фиксации костных отломков отягощают течение сахарного диабета.
Сбродова Л.И. (2007) обследовав состояние системы свертывания крови у пациентов с переломами костей голени, со средней тяжестью сахарного диабета, которым было проведено лечение аппаратом Илизарова, пришла к выводу, что у этих пациентов на всем протяжении лечения в свертывающей системе крови отмечалась внутренняя балансировка ее факторов. Это выражалось гипер-, гипо- и нормокоагуляцией. Однако эти изменения не выходили за рамки компенсаторно-приспособительных реакций организма, во многом благодаря применению щадящего метода чрескостного остеосинтеза по Илизарову. Однако, как и при любом другом методе оперативного вмешательства, так и при применении метода Илизарова, встречаются осложнения различного характера, в том числе и со стороны системы гемостаза. У больных с острой травмой и у ортопедических больных в послеоперационном периоде возможны осложнения со стороны системы гемостаза, проявляющиеся в виде тромбозов и тромбоэмболий, которые занимают одно из первых мест по частоте и по тяжести среди осложнений [94]. В связи с этим, интерес представляют особенности микроэлементного состава костной ткани и реакция системы гемостаза при травмах.
Сама костная ткань, имеет не только антимикробные свойства, но и ее морфофункциональное состояние очень тесно зависит от иммунного статуса организма. Иммунный статус кости регулируется микроэлементами, одни из которых, например, свинец, иммунологическую реактивность костной ткани снижают, а никель, медь, цинк и железо [116], могут стимулировать реактивность кости. В костной ткани выявлена повышенная фагоцитарная активность лейкоцитов, антителообразующая функция [90]. С другой стороны, нарушение иммунного статуса организма в целом способно изменять уровень Т-лимфоцитов, а следовательно, и выработку ими лимфокинов и формировать остеопороз.
Гистологические исследования дистракционного регенерата
Одну из главных ролей в процессе репарации тканей играет фибриноген, так как, с одной стороны, он является конечным субстантным белком участвующим в процессе свёртывания крови, с другой стороны из него образуется мономер фибрин, который преобразовывается в фибринный гель, по каркасу которого происходит рост пролиферирующих фибробластов и других клеток [35, 238]. В свою очередь регуляция отложения фибрина при репаративной регенерации тканей осуществляется тканевой системой свёртывания крови [51, 91, 92, 101]. В ортопедической практике при замещении дефектов костей и удлинении конечностей по методике академика Илизарова роль свёртывающей системы в формировании клеточных и волокнистых структур приобретает особое значение.
Кроме этого, академиком Илизаровым и его последователями установлены ранее неизвестные огромные возможности репаративной регенерации костной ткани, при условии правильно выбранного режима и ритма дистракции [70]. Изучению изменений процессов, происходящих непосредственно в очаге костной регенерации и в близлежащих мягких тканях, посвящено огромное количество работ. В них основной акцент уделяли клинико-рентгенологическим и экспериментальным методам исследования процессов формирования и перестройки дистракционного регенерата. Параллельно проводились клинико-лабораторные исследования по изучению регионарного кровообращения и нервно-мышечного аппарата удлиняемого сегмента конечности [59, 71, 111], а также специальные экспериментально-морфологические исследования по изучению гистологических изменений в близлежащих мышцах, сухожилиях, кровеносных сосудах и нервных пучках под воздействием дозированной дистракции [70, 113, 173]. Результаты этих экспериментальных исследований свидетельствуют о перестройке магистральных сосудов и их терминальных бассейнов, развитии в мышцах дегенеративно-деструктивных, восстановительных процессов, реактивных и деструктивных изменениях в нервных стволах и терминальных отделах, а также о прямой зависимости степени выраженности этих изменений от величины и темпа дистракции. Согласно разработанной Г. А. Илизаровым концепции об активирующем влиянии напряжения, растяжения на репаративную регенерацию тканей, в частности, на остеогенез, дозированное растяжение костных отломков сопровождается образованием костно соединительнотканного дистракционного регенерата. Предшественники костных клеток и волокнистые структуры являются необходимыми морфологическими субстратами органической части ново образующейся ткани и определяют интенсивность остеорепарации. Механические и биологические условия образования дистракционного регенерата при удлинении конечности и замещении дефектов длинных трубчатых костей по Илизарову не могут, в свою очередь, не отражаться на функциональном состоянии свёртывающей системы крови. Дистракция костных отломков при удлинении конечности всегда сопровождается растяжением мягко-тканных образований, в частности сосудисто-нервных стволов и возникновением очага афферентной импульсации в центральную нервную систему.
Формированию дистракционного регенерата всегда сопутствует длительное повышение васкуляризации оперированной конечности, увеличение регионарного кровенаполнения за счёт образования новых сосудов [88, 108] и дилятации сосудистого русла [58, 121]. Замещение дефектов костей по методикам Илизарова с использованием перемещения костного фрагмента без изменения длины сегмента тоже сопровождается растяжением мягко-тканных образований [19, 50, 114]. Увеличение при этом общего периферического сопротивления сосудов [158], по видимому, способствует раскрытию артериоло-венозных шунтов и замедлению кровотока в сосудах микроциркуляторного русла. Растяжение тканей при дистракции, сопровождается изменением симпатической иннервации кровеносного русла, что создаёт предпосылки для нарушения динамического равновесия между свёртывающей и противосвёртывающей системами.
Рассмотрим далее вопрос о влиянии средне- и высокогорья на систему гемостаза. Функциональное состояние системы гемостаза зависит от адаптационно-компенсаторных возможностей и особенностей регуляторных механизмов как самой системы, так и организма в целом. Многокомпонентность системы гемостаза предполагает наличие мощных механизмов ее внутрисистемной регуляции. Вместе с тем, система свертывания крови, являясь чрезвычайно лабильной, реагирует даже на непродолжительное пребывание человека и животных в горах. В основе оценки функционального состояния системы гемостаза лежат представления об адаптивных, дезадаптивных и патологических изменениях в ней. Адаптивный процесс характеризуется однонаправленными структурными и временными изменениями параметров гемостаза. Разнонаправленные сдвиги этих показателей при отсутствии продуктов деградации фибриногена и фибрина определяют дезадаптационное состояние, которое, по мнению И.Н. Бокарева (1999), предшествует различным формам развивающегося ДВС -синдрома.
Состояние системы гемостаза при дистракционном остеосинтезе аппаратом Илизарова в условиях низкогорья
Количество тромбоцитов (рис. 3.14) на этот период экспериментального исследования было максимальным по сравнению с другими сроками эксперимента и составляло 430±10х10х9/л. (р 0,01). Несколько сниженным оставался показатель фибриназной активности по сравнению с дооперационным значением (рис 3.9).
На 35 день опыта всё ещё сохранялась склонность к гиперкоагуляции. Об этом прежде всего свидетельствовало время свертывания цельной венозной крови, которое составляло 480±10 секунд (р 0,001). Повышенным оставалось количество тромбоцитов 425±10х10х9/л. (р 0,01) против дооперационного значения 360±10х10х9/л. (рис. 3.14) Однако, именно с этого периода исследования отмечалась тенденция к постепенному снижению количества фибриногена по сравнению с предшествующим сроком наблюдения, который был равен 3,9±0,3 г/л (р 0,05), что на 1,2 г/л больше исходного значения. Кроме этого, отмечалось низкое содержание гепарина (рис.3.10) с возвращением фибринолитической активности к исходному уровню (рис. 3.11).
Сорок пятый день эксперимента характеризуется тем, что отмечается постепенная нормализация коагуляционного потенциала крови. Постепенно приближается к дооперационному значению время свертывания цельной венозной крови (571±40 сек. (р 0,2) против 640±15 сек). Показатель толерантности плазмы к гепарину на этот период почти нормализовался и был равен 265±25 сек. (рис.3.12). Количество фибриногена в этот период продолжало снижаться по сравнению с предшествующими сроками исследования и существенно, не отличалась от дооперационного, составляя 2,9±0,4 г/л (2,7±0,4 г/л исходный уровень) (рис. 3.8).
Также, практически сравнялось с исходным значением и количество тромбоцитов (рис. 5.14). Фибринолитическая активность крови (рис. 3.11) на этом этапе составляла 24±2,5%, и не отличалась от дооперационного показателя (23±2%). Конец экспериментального исследования в этой группе, 55 день эксперимента, характеризовалась нормализацией показателей системы гемостаза. Так, время свёртывания цельной венозной крови на этом этапе максимально приблизилась к дооперационному значению, составляя 610±51 сек. Тромбиновое время составляло 24±2 сек. против дооперационного значения, равному 26±2 сек. Также не отличались от исходных данных показатели времени свободного гепарина (7±1,3 сек. против 8±0,5сек.), и толерантности плазмы к гепарину (270±26 сек. против 280±25 сек) (рис. 3.10. и рис. 3.12). Если учитывать на этом этапе, такие показатели как уровень фибриногена, количество тромбоцитов и время рекальцификации, то можно отметить некоторую тенденцию к гипокоагуляции. Это доказывалось тем, что снижение количества фибриногена до 2,1±0,3 г/л, а количество тромбоцитов до 325±16х10х9/л, а время рекальцификации удлинилось на 14 сек. (рис. 3.13)
При проведении анализа коагулограммы (таб. 3.3.) было выявлено, что в ранний послеоперационный период (третий день) время свёртывания цельной венозной крови (рис.3.15.) сократилось незначительно с 560±14 сек. до 541±9 сек. Наблюдалось умеренное снижение гепариновой активности с 7±0,8 сек. до 6±0,7 сек. (р 0,5). Достоверно уменьшается фибринолитическая активность (рис 3.16), по сравнению с дооперационными значениями, происходило увеличение количества фибриногена с 3±0,4 г/л до 5±0,6 г/л (р 0,05) (рис 3.17). Возрастало количество тромбоцитов и повышался гематокрит. Все это говорило о тенденции к усилению коагулирующих свойств крови.
На пятый день экспериментального исследования в условиях высокогорья наблюдалось усиление тенденции к изменению показателей системы гемостаза в сторонугиперкоагуляции. Это выражалось, прежде всего, уменьшением времени свёртывания крови (3.15) с 541±9 сек. до 504±14 сек. (р 0,01). Толерантность плазмы к гепарину (рис.3.19) повышалась по сравнению с исходной (310±10 сек.) и с предыдущего этапа (296±5сек.) – время уменьшилось до 280±9 сек. Также было повышено количество тромбоцитов до 406±16х10х9 г/л (р 0,05) (рис. 3.18). Увеличилось до 6±0,7 г/л (р 0,01) количество фибриногена (5±0,7 г/л на предыдущем этапе) (рис. 3.17). Наряду с этим, отмечалось снижение фибринолитической активности крови (рис.3.16) до 25±0,3% (р 0,01). Параллельно уменьшалось содержание гепарина до 4±0,5 сек. (р 0,01). Оставалась значительно сниженной активность фибриназы до 25±3 сек. по сравнению с исходной 72±1 сек (р 0,01).
Минеральный обмен в костной ткани в горных условиях при дистракционном остеосинтезе
В целом полученные нами данные согласуются с литературными данными. Количество магния у здоровых животных составило 1,5 г%. В течение эксперимента у животных низкогорной серии наблюдалось значимо низкое содержание магния в костном регенерате. Исключение составил срок 5 дней после оперативного вмешательства, что может быть связано с резорбтивными процессами, протекающими в костной ткани, в ответ на оперативное вмешательство. В тоже время у животных высокогорной серии на протяжении всего эксперимента уровень магния оставался значимо высоким и лишь на заключительных этапах не отличался от животных низкогорной серии (таб.4.5) . Интересным наблюдением стал тот факт, что у животных низкогорной серии на протяжении всего эксперимента количество стронция было ниже предела обнаружения прибора. В то время как у животных высокогорной серии до двадцатых суток эксперимента стронций обнаруживался в значимых количествах (таб.4.5). Данное обстоятельство может свидетельствовать в пользу того, что при избытке стронция меняется структура кости, подобно заболеванию Кашина-Бека, возникновение которой расценивается как результат кальциевого и микроэлементного дисбаланса [169]. Исследование основных ионов неорганического матрикса показало, что у животных низкогорной серии нарастание неорганических составляющих в регенерате было планомерным. К 25 суткам эксперимента количество кальция и фосфора практически не отличалось от здоровых животных (рис. 4.1). У животных высокогорной серии накопление фосфатов и кальция в регенерате было неоднозначным. К концу эксперимента количество основных ионов минерального матрикса кости было ниже, чем у здоровых животных и составляло около 75% от нормы (рис.4.2). Изменение показателей обмена минерального матрикса кости животных высокогорной серии, можно объяснить изменением обмена кальция и фосфата на организменном уровне. Так как животные обеих опытных групп находились на одинаковом рационе питания, изменение внешних факторов среды, таких как парциальное давление кислорода и т.п. значимо повлияло на кальциево фосфорный обмен и обмен микроэлементов. Переходные металлы, в частности d-элементы медь, железо и свинец, играют большую роль в клеточном метаболизме, нежели в обмене костного минерального матрикса. медь катализирует ряд весьма существенных ферментных систем в остеогенных клетках, способствуя тем самым поддержанию уровня дифференциации. Кроме того медь участвует в биохимических процессах как составная часть электронпереносящих белков, осуществляющих реакции окисления субстратов молекулярным кислородом. Имея два обычных состояния, она в зависимости от природы и расположения лигандов позволяет медьсодержащим белкам охватывать широкий интервал окислительно-восстановительных потенциалов, а также обратимо связывать кислород и окись углерода. По полученным нами данным количество меди в костном регенерате обеих экспериментальных групп на всех этапах эксперимента было ниже, чем у животных контрольной группы (таб. 4.6). Так же наблюдалось снижение содержания этого микроэлемента в экспериментальных группах на этапах эксперимента.Количество свинца в костном регенерате обеих экспериментальных групп было ниже, чем в костной ткани здоровых животных.
Нам представляется, что влияние этого элемента на формирование костного регенерата является незначительным, так как в рационе опытных животных отсутствовало избыточное его количество. Содержание ионов железа практически не изменялось во всех исследуемых группах животных. Данное обстоятельство может объясняться тем, что в процессе определения железа в озоляты кости и регенерата частично попадала кровь, богатая железом.
Интерпретация «минорных» элементов в костной ткани и регенерате весьма затруднительна (таб.4.7). Безусловно, каждый из этих элементов играет свою роль в метаболизме кости, как на уровне минерального матрикса, так и на уровне метаболизма остеогенных клеток.
Исследование показало, что в период длительной (до 45 дней) адаптации организма к высокогорью при удлинении по Илизарову трубчатых костей в дистракционном регенерате формируются выраженные фазные изменения содержания микроэлементов. Это проявляется накоплением в эти сроки в регенерате Ti, Mo и уменьшением содержания Pb, Sr и Fe. При адаптации организма к высокогорью происходит вытеснение кальция и фосфора на фоне послеоперационной гипокальциемии, что может замедлять дистракционный остеогенез. Резюме. Проведенное нами исследование выявило, что при стабильном остеосинтезе аппaратом Илизарова перелома костей голени в условиях высокогорья наблюдается развитие признаков ложного сустава. У животных высокогорной серии, которым производили удлинение костей голени аппаратом Илизарова, признаки ложного сустава были более выраженными. В процессе чрескостного дистракционного остеосинтеза в условиях высокогорья (3,200 м выше уровня моря) формируются фазные изменения содержания микроэлементов в костном регенерате, проявляющиеся уменьшением концентрации кальция, магния, железа, меди, кремния молибдена и увеличением уровня титана, циркония, алюминия.По полученным нами данным высокогорная адаптация экспериментальных животных приводит к нарушению макро- и микроэлементов. Комплексные сдвиги в метаболизме приводят к условиям, создающим предпосылки для формирования ложного сустава. При этом с увеличением нагрузки на организм при удлинении конечности признаки ложного сустава становятся более выраженными. По нашему мнению изменения в обмене макро- и микроэлементов влияет как на структуру костного минерала, так и на его формирование на клеточном и метаболическом уровне.
