Введение к работе
Актуальность темы
Травматические повреждения костного скелета представляют собой сложную медико-социальную проблему ввиду того, что переломы приводят к длительной потере трудоспособности и высокому проценту инвалидизации. По данным Федеральной службы государственной статистики (РосСтат) заболеваемость населения по категории «травмы и отравления» в период 2000 - 2007 гг. только росла. Лечение переломов трубчатых костей, составляющих в общей массе травматических повреждений тела до 15%, продолжает оставаться в центре внимания широкого круга специалистов. Между тем, количество осложнений и неудовлетворительных результатов лечения остается чрезвычайно высоким и достигает 37% [Сысенко Ю. М, 2000, Швед С. И., 2003, Шевцов В. И., 1995].
Постоянно совершенствуются методы лечения переломов, среди которых перспективным является внутренний накостный металлоостеосинтез с использованием металлоконструкций с кальций-фосфатным покрытием. Данная технология нашла широкое применение благодаря высокой биосовместимости кальций-фосфатных покрытий и способности их к интеграции с костной тканью [Карлов А. В., 2004, Шахов В. П., 2003, Moroni А., 1998, 2000]. Также;щелью применения данной технологии является возможность повлиять на минеральный обмен костной ткани и ускорить темпы консолидации перелома.
Не теряет своей актуальности у больных травматологического профиля такая патология костной ткани как остеопороз. Известно, что и сама травма, и иммобилизация в процессе лечения перелома, влияют на состояние костного метаболизма. В последние десятилетия отмечен рост посттравматического остеопороза, сопутствующего переломам [Гюльназарова С. В., 2006]. Основными проблемами исследований в области остеопороза являются вопросы совершенствования его диагностики, определение комплекса инструментальных и лабораторных методов, позволяющих адекватно оценивать проявления остеопенического синдрома [Пасынков Д. В., 2002, Свешников А. А., 1999, Wehrii F., 2001, Vieth V., 2001]. Однако, остеопеническому синдрому, сопровождающему травму и процесс ее лечения, уделено мало внимания. Лучевые методы исследования (рентгенологические и ультразвуковые методы, а также магнитно-резонансная
4 томография) на сегодняшний день являются ведущими в установлении снижения костной массы [Власова И. С, 2002, Портной Л. М., 1999, Рожинская Л. Я., 2001, Беневоленская Л. И., 2003, Link Т. М, 2002, Vieth V., 2001, Gowin W., 1997]. Относительно молодым и перспективным методом исследования состояния костной прочности является ультразвуковая остеометрия, которой наряду с экономической доступностью, быстротой исследования и портативностью аппаратуры, присущи неинвазивность и отсутствие лучевой нагрузки.
Объективным способом оценки репаративного процесса являются лучевые методы диагностики, среди которых рентгенография традиционно относится к основным способам отражения состояния структуры кости. В то же время общеизвестны пределы возможностей метода в оценке этапов консолидации ввиду невозможности отображения неоссифицированных структур. Одним из эффективных диагностических подходов последних двух десятилетий к исследованию процессов консолидации является использование ультразвукового исследования [Ермак Е. М., 2003, Свешников А. А., 1997, Синицына Н. В., 2007, Урьев В. Г., 2007]. Физические основы метода позволяют контролировать процесс формирования костной мозоли в просвете перелома еще до появления ее кальцинации, что делает эхографию предпочтительнее рентгенографии на ранних этапах формирования репаративных процессов.
Таким образом, качественное лечение переломов предполагает возможность своевременной оценки степени консолидации с помощью современных методов визуализации. Между тем, несмотря на безусловный прогресс, достигнутый в оптимизации сроков лечения переломов, многие вопросы консолидации еще остаются открытыми. В отечественной травматологии и ортопедии не достаточно освещены результаты клинического применения биоактивного металлоостеосинтеза. В частности, не изучена динамика консолидации в зависимости от типа покрытия, локализации перелома, и степени фиксации отломков. Мало литературных данных о взаимном влиянии металлоконструкции и состояния костного метаболизма.
5 Цель исследования
Изучить информативность ультразвуковых методов исследования в оценке консолидации переломов трубчатых костей и состояния костного метаболизма у пациентов травматологического профиля, для лечения которых применялся накостный металлоостеосинтез с использованием биоактивных и биоинертных материалов.
Задачи исследования
Выявить ультразвуковые признаки формирования костной мозоли у больных травматологического профиля, леченных накостным металлоостеосинтезом, и оценить сроки консолидации переломов при применении пластин с биоактивным и биоинертным покрытиями.
Установить показатели костной прочности методом ультразвуковой остеометрии для уточнения наличия у данной категории больных остеопенического синдрома и его распространенности.
Определить роль остеопенического синдрома в темпах формирования костной мозоли.
Сопоставить данные ультразвуковой остеометрии с уровнем маркеров костного метаболизма у пациентов с переломами трубчатых костей, леченых металлоостеосинтезом.
Научная новизна
Впервые на основе данных ультразвукового исследования дана оценка темпов консолидации переломов у больных травматологического профиля, леченных накостным металлоостеосинтезом с разными вариантами покрытий.
На основании сопоставления результатов динамического ультразвукового исследования места перелома, ультразвуковой остеометрии, биохимического анализа маркеров остеопороза изучено состояние костного метаболизма у данных больных.
Впервые установлена клиническая роль системного и локального остеопенического синдрома при накостном остеосинтезе.
6 .
Практическая значимость
Полученные данные будут способствовать:
своевременному установлению показателей костной прочности, выявлению остеопенического синдрома и его варианта течения при костной травме;
выявлению потенциального риска замедленного формирования костной мозоли или формирования ложного сустава; прогнозированию вариантов течения консолидации перелома;
своевременному установлению фазы и степени консолидации переломов, назначению адекватной физической нагрузки на травмированную конечность. Положения, выносимые на защиту:
Ультразвуковые данные в оценке темпов консолидации переломов у пациентов, леченных различными видами металлоостеосинтеза, свидетельствуют о положительном влиянии пластин с биоактивным покрытием на темпы формирования костной мозоли при переломах трубчатых костей.
У пациентов с переломами длинных трубчатых костей, леченных с применением металлоостеосинтеза, формируется остеопенический синдром, подразделяющийся по распространенности на локальный и системный. Наличие у больных локального остеопенического синдрома является благоприятным фактором в плане своевременной консолидации перелома.
Интенсификация костной репарации у пациентов, леченных биоактивным вариантом металлоостеосинтеза, сочетается с преобладанием локального остеопенического синдрома в данной группе.
Апробация работы
Основные результаты работы доложены и обсуждены на VII и VIII конгрессе молодых ученых и специалистов «Науки о человеке» (г. Томск, 2006, 2007 гг..), V региональной конференции «Достижения современной лучевой диагностики в клинической практике», посвященной 120-летию лечебного факультета СибГМУ, IV съезде врачей ультразвуковой диагностики Сибири (г. Томск, 2007 г.), II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные вопросы лучевой диагностики заболеваний костно-суставной системы» (г. Барнаул, 2007 г.) и на научном обществе врачей-рентгенологов в 2008г.
7 Публикации по теме диссертации
По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 1 статья - в центральной печати. Получен патент: «Способ прогнозирования течения консолидации перелома длинной трубчатой кости».
Внедрение результатов в практическую работу
Результаты исследования применяются в работе кабинета диагностики, профилактики и лечения остеопороза консультативного и лечебно-диагностического центра клиник ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава в качестве метода диагностики остеопенического синдрома у больных с переломами костей, в учебном процессе кафедры лучевой диагностики и лучевой терапии ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава, в работе травматологического отделения ММЛПУ Городская больница №1 г. Томска. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Клинические группы
В исследовании участвовали 143 пациента с переломами длинных трубчатых костей, среди которых был 81 мужчина и 62 женщины в возрасте от 17 до 55 лет (средний возраст - 38,0±13,9 лет). Всем пациентам выполнена открытая репозиция с накостным металлоостеосинтезом в сроки от 2 до 12 дней после травмы. При этом 74 пациентам операция выполнена с применением накостных пластин с биоактивным кальций-фосфатным покрытием (БАЛ), другим 69 пациентам выполнена операция по фиксации отломков с помощью биоинертных накостных пластин (БИП) из титана
или нержавеющей стали (табл. 1).
Таблица 1 Распределение пациентов с различными видами пластин по полу и возрасту
Средний возраст больных с БАП составил 37,9±13,8 лет, в то время как у пациентов сБИП-38,0±14,1.
8 В зависимости от локализации переломов пациенты были разделены на три группы: с переломом костей голени, бедра, костей верхней конечности (табл. 2.).
Таблица 2
Распределение пациентов по локализации переломов, по полу и возрасту
Основное количество больных составили пациенты с переломами костей
нижней конечности (п=115), при этом в переломах данной локализации превалировали повреждения костей голени (п=72). Средний возраст больных с переломами костей голени составил 40,5±12,8 лет, в то время как у пациентов с переломами бедра и костей верхней конечности - 35,4±15,9 лет и 35,5±12,7 лет, соответственно.
Все пациенты были ознакомлены с целью проведения исследования, после чего дали письменное информированное согласие на участие в нем.
Группу контроля составили 100 условно здоровых респондентов (50 мужчин и 50 женщин, средний возраст 37,4+9,6 лет), не страдающих заболеваниями, приводящими к развитию вторичного остеопороза и не получающих медикаментов, способных вызвать ятрогенный остеопороз (табл.3).
Таблица 3
Распределение представителей группы контроля по полу и возрасту
Выбор пациентов с переломами бедра, большеберцовой и плечевой костей обусловлен тем, что при переломах этих сегментов наиболее часто происходят значительные изменения минерального обмена во всем организме.
Использование погружного металлоостеосинтеза пластинами обосновано их существенными преимуществами: возможностью максимально точной репозиции отломков, особенно при оскольчатых и внутрисуставных переломах, и жесткостью фиксации, позволяющей обходиться без дополнительной внешней иммобилизации и способствующей ранним движениям в смежных суставах. Оперативное вмешательство проводили при стабильном состоянии больного, в большинстве случаев в течение первой недели после травмы. Накостный металлоостеосинтез выполняли под проводниковой и общей анестезией.
Результаты лечения оценивались в процессе динамического наблюдения за пациентами по единой методике. В сроки 2, 4, 6, 12 месяцев после оперативного лечения проводили повторные осмотры и обследования пациентов. Удовлетворительным клиническим результатом считалось полное устранение деформации и сохранение длины конечности, отсутствие болезненности при пальпации в области перелома и при осевой нагрузке, восстановление объема движений в смежных суставах, восстановление правильной походки с полной нагрузкой на прооперированную конечность. Металлоконструкция удалялась через 1-1,5 года при удовлетворительной костной мозоли на контрольных рентгенограммах.
Характеристика имплантатов для накостного остеосинтеза
Для остеосинтеза использовались металлоконструкции, разработанные в КНПО «Биотехника» Все изделия прошли необходимые испытания и включены в «Государственный реестр медицинских изделий» (Москва 1996г, 1997г., 2000 г.).
Биоинертные имплантаты представляли собой титановые конструкции, покрытые оксидом титана. Благодаря своей химически инертной и диэлектрической поверхности они не вызывают воспалительных осложнений и не нарушают распределение электрических потенциалов в месте перелома.
Биоактивные имплантаты изготовлены из титана, покрытого кальций-фосфатным слоем, нанесенным анодно-искровым способом. Толщина покрытия составляла от 30 до 100 мкм. Доказано, что имплантаты с биоактивным (кальций-фосфатным) покрытием позитивно влияют на локальные регуляторные механизмы,
10 способствующие оптимальной биомеханике аппаратов внешней фиксации [Карлов А. В., 2004]. Кальций-фосфатные материалы и покрытия обладают высокой способностью к интеграции с костной тканью.
Лучевые методы исследования
Рентгенография
Рентгенографию в двух проекциях (прямая и боковая) поврежденной конечности проводили на рентгенодиагностическом аппарате 7Х Super 750В (Венгрия-США) По рентгенограммам оценивали локализацию и характер перелома, смещение костных отломков, а после операции определяли устранение смещения отломков, восстановление оси конечности, состояние фиксирующей конструкции. Рентгенологический контроль за сращением перелома проводили в сроки 2, 4, 6 месяцев.
Ультразвуковая остеометрия пяточной кости
Измерение костной прочности выполнялось на ультразвуковом остеометре «Achilles Express» фирмы Lunar, США, предназначенном для исследования пяточной кости, с частотой датчиков 500 кГц.
Измерение проводится в течение 5 минут по расширенному протоколу, в результате которого получают индекс STI (Stiffness Index) - индекс прочности или жесткости кости.
Значение STI представляется в абсолютных числах и выражается через Т-критерий в количестве стандартных отклонений (SD) от значений, соответствующих пику костной массы молодых субъектов и от среднего показателя STI для лиц аналогичного возраста и пола.
В соответствии с рекомендациями ВОЗ [Guglielmi G., 2009, Summary meeting report brussels, Belgium, 2004] диагностика нормы, остеопении и остеопороза осуществляется при помощи Т-критерия, что предполагает сопоставление результатов остеометрии конкретного пациента со среднестатистическими показателями молодых людей, имеющих пик костной массы. При значениях STI выше 87,0 (Т-критерий до -1,0 SD) результат трактуется как норма. При STI ниже или равном 87,0, но выше 67,0 (т.е. при Т-критерии от -1,0SD до -2,4 SD), полученный результат будет отнесен к остеопении. Значения STI ниже или равные 67,0 (Т-критерий от -2,5SD и ниже) характеризуются как остеопороз.
Ультразвуковое исследование места перелома
Эхографические исследования проводили на базе Клиник СибГМУ Росздрава в отделении ультразвуковой диагностики. Зона перелома оценивалась с помощью полипозиционного ультразвукового исследования (Sonoline-SL450, Siemens, линейный датчик 7,5 МГц) места повреждения кости, которое позволяло оценить структуру линии перелома. Сканирование выполнялось в сагиттальной, фронтальной и поперечной плоскостях на уровне перелома.
Во время осмотра пациент находился в горизонтальном положении, конечность по возможности, располагалась в среднефизиологическом положении, которое обеспечивало наиболее свободный доступ к области исследования. В В-режиме оценивали сопоставление и количество костных фрагментов (наличие диастаза, интерпозиция эхоструктуры промежутка между костными фрагментами, измерялись размеры мелких костных фрагментов). В период лечения оценивали наличие признаков процесса консолидации или отсутствие костной мозоли. Следующим этапом являлось изучение состояния регионарной гемодинамики в зоне остеогенеза. Датчик сначала располагали на передней поверхности, перпендикулярно к проекции кости, над уровнем повреждения в поперечной и продольной плоскостях. Затем постепенно его передвигали на латеральную, заднюю и медиальную поверхность для изучения всей окружности зоны репарации. [МитьковВ.В.,1997].
Результат исследования предполагал один из четырех вариантов заключения: сформированная костная мозоль, активно формирующаяся мозоль (активная фаза консолидации), отсутствие признаков консолидации, и заключение о наличии начальных признаков формирующегося ложного сустава. Заключение давалось на основании состояния кортикального слоя кости в зоне перелома, наличии и величине диастаза между отломками, оценке эхоструктуры между отломками и оценке контуров отломков.
Биохимические методы исследования
Биохимические маркеры определяли с целью оценки костного метаболизма: костеобразования и костной резорбции, характеризующие функции остеобластов и остеокластов и которые дают информацию о дисбалансе между резорбцией и формированием костной ткани, если таковой имеется. При этом они отражают
12 . усредненную скорость ремоделирования всего скелета, а не отдельных его областей [Ермакова И. П., 2001, Беневоленская Л. И., 2003].
В качестве маркера костного формирования определяли сывороточный уровень остеокальцина (N-MID Osteocalcin One ELISA КІТ), а в качестве маркера костной резорбции - содержание С-телопептида в сыворотке крови (Serum CrossLaps).
Для оценки состояния системы крови у больных, перенесших травму с последующей открытой репозицией отломков и металлоостеосинтез, было исследовано 40 пациентов среди которых было 17 женщин и 23 мужчины в возрасте от 17 до 55 лет (средний возраст - 39,3±11,7 лет). Первый забор крови для исследований осуществлялся до 4 дня после операции, затем исследование повторялось в динамике лечения через 3-6 месяцев после металлоостеосинтеза.
Методы математической обработки полученных результатов
Статистический анализ полученных данных осуществлялся при помощи методов вариационной статистики с использованием пакетов стандартных статистических программ Microsoft Excel ХР, а также с помощью программы Statistica for Windows Version 6,0 (StatSoft Inc., США) [Реброва О. Ю, 2009]. В работе проводился анализ вариационных рядов методами описательной статистики с вычислением среднего значения (М) и среднего квадратического отклонения (а). Описание качественных признаков осуществлялось путем вычисления абсолютных и относительных частот. Анализ различий по количественным признакам выполнялся методами множественного сравнения независимых групп (ANOVA Краскела-Уоллиса) и методами сравнения двух независимых групп (U-тест Манна-Уитни). Для изучения связей между признаками применялся корреляционный анализ Спирмена. Разницу значений считали статистически значимой при р<0,05 [Боровиков В. 2001].
