Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Современное состояние проблемы лечения больных с идиопатическим сколиозом (обзор литературы) 15
1.1 Статистика идиопатического сколиоза 15
1.2 Современное представление об этиологии и патогенезе идиопатического сколиоза 18
1.3 Экспериментальное и клиническое обоснование методики управления ростом тел позвонков 26
1.4 Лечение идиопатического сколиоза 36
1.5 Хирургическое лечение пациентов с идиопатическим сколиозом 40
Глава II. Материалы и методы исследования 50
2.1 Материалы эксперимента 50
2.2 Методы экспериментального исследования
2.2.1 Метод рентгенографического исследования 58
2.2.2 Методы исследования температуры кожи и кровообращения в мягких тканях 58
2.2.3 Методы морфологического и гистологического исследования 61
2.3 Методы исследования клинического материала 64
2.3.1 Клиническое исследование 64
2.3.2 Лучевая, магнитно-резонансная и компьютерно-оптическая диагностика 66
2.4 Физиологическое исследование 70
2.4.1 Исследование температурно-болевой чувствительности кожи 71
2.4.2 Методика эхографии для неинвазивного определения линейных параметров кожи 72
2.4.3 Электромиография мышц спины 73
2.4.4 Иммуноферментный анализ сыворотки крови 74
2.5 Статистические методы исследования 75
Глава III. Результаты экспериментального исследования 77
3.1 Обоснование применения малоинвазивной техники при формировании экспериментального сколиоза 77
3.2 Сравнительная оценка эффективности фиксации позвонков с использованием пластины с винтами и П-образной скобы из никелида титана 78
3.3 Сравнительный анализ результатов применения экспериментальных методик формирования сколиоза в процессе роста собак 83
3.3.1 Рентгенографическая характеристика позвоночного столба собак при формировании экспериментального сколиоза в процессе их роста 83
3.3.2 Особенности структурной реорганизации межпозвонковых дисков при моделировании сколиоза у собак в период активного роста 89
3.3.3 Морфофункциональная характеристика длиннейшей мышцы спины при моделировании сколиоза у собак в период активного роста 96
3.3.4 Оценка морфологических изменений в структуре спинного мозга и корешках при моделировании сколиоза у собак впериод активного роста 100
3.3.5 Морфофункциональные особенности кожного покрова при моделировании сколиоза у собак в период активного роста 121
3.4 Обоснование применения методики управления ростом тел позвонков для предупреждения развития грубых деформацийпозвоночного столба в процессе его роста при сколиозе 130
3.4.1 Рентгеноморфологические особенности позвоночного столба при коррекции экспериментального сколиоза у растущих собак 130
3.4.2 Особенности кровообращения в покровных тканях в области поясничного отдела позвоночного столба при моделировании сколиоза и его коррекции у собак в период активного роста 142
3.4.3 Особенности сосудистой реакции в длиннейшей мышце спины у растущих собак при формировании и коррекции экспериментального сколиоза 152
Глава IV. Клинико-статистическая характеристика пациентов с идиопатическим сколиозом 159
4.1. Статистическая характеристика клинического материала 159
4.2 Особенности рентгенологической картины позвоночного столба у пациентов с идиопатическим сколиозом 161
4.3 Результаты физиологических методов исследования
4.3.1 Особенности температурно-болевой чувствительности у пациентов с идиопатическим сколиозом 168
4.3.2 Особенности неинвазивной эхографической оценки кожного покрова у больных с идиопатическим сколиозом до оперативного лечения 172
4.3.3 Особенности механоакустических свойств кожи у пациентов с идиопатическим сколиозом 178
4.3.4 Особенности биоэлектрической активности паравертебральных мышц у пациентов с идиопатическим сколиозом 182
4.3.5 Особенности концентрации соматотропного гормона в сыворотке крови у пациентов с идиопатическим сколиозом 185
Глава V. Рабочая гипотеза патогенеза прогрессирующего идиопатического сколиоза 190
Глава VI. Прогнозирование течения идиопатического сколиоза 197
Глава VII. Организация оказания помощи пациентам с идиопатическим сколиозом 205
Обсуждение полученных результатов 218
Заключение 231
Выводы 233
Практические рекомендации 235
Список литературы
- Экспериментальное и клиническое обоснование методики управления ростом тел позвонков
- Методы исследования температуры кожи и кровообращения в мягких тканях
- Сравнительная оценка эффективности фиксации позвонков с использованием пластины с винтами и П-образной скобы из никелида титана
- Рентгеноморфологические особенности позвоночного столба при коррекции экспериментального сколиоза у растущих собак
Введение к работе
Актуальность темы исследования
На сложность лечения деформации позвоночного столба указывали многие специалисты, занимающиеся данной проблемой. По мнению С.Т. Зацепина «Лечение сколиоза по праву считается безотрадной, безнадежной главой ортопедии и редко доставляет удовольствие как врачу, так и больному» (Т.С. Зацепин, 1956).
По статистическим данным в структуре заболеваний костно-мышечной
системы у детей от 0 до 14 лет деформирующие дорсопатии составляют 29,2%
и занимают третье место после артропатий и состояний,
недифференцированных в современной стандартной форме (С.П. Миронова, 2015).
Высокий удельный вес пациентов с неуклонно прогрессирующими деформациями позвоночного столба, а также отсутствие тенденции к снижению частоты встречаемости сколиоза в популяции детей, объясняют актуальность данной проблемы для современной вертебрологии (W.N. Sankar, et al. 2009). При выявлении сколиотической деформации позвоночного столба у пациента младше 10 лет на уровне 25 и более, в 56-71% случаев можно ожидать ее прогрессирования до значительных величин в короткие сроки, когда понадобится хирургическая коррекция (V.T. Tolo, 1978; U.M. Figueiredo, 1981; A. Akbarnia, 2011).
Немаловажной является и социально-экономическая составляющая данной
проблемы, так как большое количество больных получают инвалидность по
поводу деформации позвоночника. Так, по результатам деятельности бюро
МСЭ Санкт-Петербурга за 2000-2002 г., среди заболеваний, обусловивших
детскую инвалидность, наиболее частой (35%) была патология позвоночного
столба. В общей структуре детской инвалидности 8-9% пациентов первично
получают статус «ребенок-инвалид» с диагнозом «сколиоз» (В.И.
Бондарь,1999; К.С. Соловьева, 2003).
Таким образом, предотвращение развития выраженных деформаций позвоночного столба у пациентов со сколиотической болезни является одной из основных задач ортопедов (Т.Н. Садовая, 2010; D. Studer, et al., 2015).
Степень разработанности темы
В современной ортопедии при лечении пациентов с прогрессирующими
деформациями позвоночного столба существуют два противоположных
направления. Первое – это агрессивные хирургические вмешательства,
направленные на инструментальную коррекцию деформированного
позвоночника (М.В. Михайловский, 2004; R.K. Pratt, 1999; S.M. Milenkovic, 2004; V. Filipovic, 2010). Второе направление – это консервативное лечение, использующее весь имеющийся арсенал средств для отдаления времени проведения хирургического лечения к моменту окончания бурного роста пациента (R.B. Zeller, 1996; S. Richards, 2005; T. Kotwicki, 2007; P. Mahaudens,2014; T. Maruyama, 2015;). При этом основной проблемой
консервативного лечения с точки зрения пациента является ношение корсетов в течение длительного времени, постоянное соблюдение двигательного и ортопедического режима (R. Bowen, 2008; A.G. Aulisa, 2010; L.A. Karol, 2016). Определить эффективность коррекции деформации позвоночного столба, а также перспективы дальнейшего состояния здоровья пациента, возможно по способности остановить прогрессирование сколиоза в ходе проводимого лечения (D.C. Burton, 2002; M.C. Hawes, 2003; M.A Asher,2006).
По данным литературы наилучшие результаты оперативного лечения
отмечаются в случаях применения комбинированной хирургической тактики,
включающей в себя эпифизеодез тел позвонков на протяжении дуги
деформации и инструментальную коррекцию. Однако такой подход к лечению
сколиоза предполагает полное выключение из локомоторной цепи большого
количества двигательных сегментов позвоночного столба (И.А. Норкин, 1994;
Е.В. Губина, 2003; М.В. Михайловский, 2004; С.Т. Ветрилэ, 2007).
Особенностью использования инструментальной коррекции у пациентов с
незавершенным ростом является продолжающееся прогрессирование
деформации и, как его следствие, феномен «коленчатого вала», что не всегда позволяет оценить результаты лечения как удовлетворительные (М.В. Михайловский, 2002; J. Dubousset, 1973). Кроме того, выключение из движения позвоночно-двигательных сегментов в грудном отделе позвоночного столба в процессе роста пациента, изменяет форму грудной клетки, что, в свою очередь, ведет к уменьшению жизненной емкости легких (П.Я. Фищенко, 2007; R.M. Campbell, 2003; R. Bowen, 2008).
Цель исследования: Создать систему прогнозирования течения сколиотической болезни и лечения пациентов с идиопатическим сколиозом, основанную на новых данных патогенеза прогрессирования деформации позвоночного столба, полученных в эксперименте.
Задачи исследования:
-
В эксперименте на растущих животных разработать модель сколиоза позвоночного столба с использованием методики управления ростом тел позвонков.
-
В эксперименте на растущих животных изучить морфофункциональные изменения спинного мозга и их влияние на формирование деформации позвоночного столба в процессе роста.
-
В эксперименте на растущих животных изучить патогенетически значимые (морфологические, функциональные, рентгенологические) изменения позвонков, межпозвонковых дисков, мышц и кожи спины, характерные для прогрессирующей сколиотической деформации позвоночного столба.
-
Определить возможность коррекции экспериментального сколиоза у растущих животных с применением методики управления ростом тел позвонков.
-
Определить диагностические критерии, характерные для прогрессирующих форм идиопатического сколиоза и разработать на их основе систему прогнозирования течения сколиотической болезни.
-
Предложить систему оказания специализированной помощи пациентам с идиопатическим сколиозом, основанную на патогенетически обоснованном раннем выявлении деформаций позвоночного столба и дифференцированном подходе к лечению в зависимости от прогноза течения заболевания.
Научная новизна
Впервые в эксперименте на растущих собаках получена модель сколиоза позвоночного столба с использованием методики управляемого роста тел позвонков, основанная на временной блокировке питания части ростковых зон позвонков.
Впервые в эксперименте изучены патогистологические изменения спинного мозга и его корешков, межпозвонковых дисков, кожи при формировании сколиотической деформации позвоночного столба. Предложена рабочая гипотеза патогенеза прогрессирования идиопатического сколиоза.
Впервые изучено влияние частичного блокирования энхондрального питания зон роста позвонков на организационную перестройку костной ткани тел фиксированных позвонков.
Впервые на основании комплексного исследования (экспериментального, морфологического, клинического, физиологического) обосновано применение временной фиксации позвоночно-двигательного сегмента П-образной скобой из никелида титана с частичным блокированием питания зон роста позвонков с выпуклой стороны в пределах сколиотической дуги с целью предупреждения развития грубых деформаций позвоночного столба у пациентов с прогрессирующим идиопатическим сколиозом.
Предложена новая организационно-административная схема
взаимодействия медицинских учреждений на основе регистра пациентов.
Новизна результатов подтверждается 5 техническими решениями, признанными изобретениями и полезными моделями.
Теоретическая и практическая значимость работы
Предложенная методика – управления ростом тел позвонков, обоснованная в экспериментальном исследовании, служит основой для новой системы хирургического лечения пациентов с прогрессирующим идиопатическим сколиозом.
На основании выявленных рентгенологических, морфологических и
функциональных признаков, влияющих на темпы прогрессирования
сколиотической деформации позвоночного столба, предложена система прогнозирования течения идиопатического сколиоза у детей в процессе роста. Использование диагностических критериев прогрессирования идиопатического сколиоза, а также рациональных схем административного взаимодействия между учреждениями здравоохранения, позволит выявлять пациентов на
ранних этапах формирования сколиоза и своевременно проводить лечение, направленное на предупреждение развития грубых деформаций.
Методология и методы исследования
Экспериментальные исследования проведены на 48 беспородных разнополых собаках в возрасте от 4 месяцев до 1 года с массой тела от 3,8 до 36 кг. Всего проведено две серии эксперимента.
В первой серии (n = 15) изучили морфологическое, морфометрическое и рентгенографическое строение поясничного отдела позвоночного столба и позвоночного канала, определили оптимальный способ фиксации позвоночно-двигательного сегмента.
Во второй экспериментальной серии (n=21) осуществили разработку и экспериментально-морфологическое обоснование нового способа коррекции сколиоза позвоночного столба. В различных группах животных использованы следующие методики: односторонняя коагуляционная ганглиотомия, фиксация 3-7 позвоночно-двигательных сегментов П-образной скобой из никелида титана, односторонняя фиксация позвоночно-двигательных сегментов П-образной скобой из никелида титана с частичным нарушением питания межпозвонковых дисков металлической пластиной (патент №2483689 РФ «Способ формирования сколиотической деформации позвоночного столба и устройство для его осуществления»), коррекция сколиоза в процессе роста по патенту на полезную модель № 120353 РФ «Устройство для коррекции сколиоза при незавершенном росте».
Результаты исследования 12 интактных собак приняты за возрастную норму.
Клинический материал представлен результатами обследования 160
пациентов, наблюдавшихся и прошедших лечение в ФГБУ «РНЦ «ВТО» им.
акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России в возрасте от 8 до 17 лет. У 61
пациента установлен диагноз идиопатический сколиоз III - IV степени,
проведено хирургическое лечение в отделении нейрохирургии ФГБУ «РНЦ
«ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России. Из них 6 пациентам,
находившихся под динамическим наблюдением, диагноз идиопатический
сколиоз впервые установлен в возрасте 8 лет. На основании проведенного
исследования клинически подтверждена необходимость раннего
хирургического лечения детей с идиопатическим сколиозом с целью предупреждения развития и коррекции деформаций позвоночного столба в процессе роста.
Пациенты (84 человека) с бурно прогрессирующими, медленно прогрессирующими и не прогрессирующими идиопатическими сколиозами наблюдались в клиниках в течение 4 лет. Всем пациентам проводили курсовое консервативное лечение. Пятнадцати пациентам без патологии позвоночного столба, находившимся на обследовании в «РНЦ «ВТО» им акад. Г.А. Илизарова Минздрава России, были проведены исследования позвоночного столба, мышц, кожи и сыворотки крови для определения возрастных норм.
Материалом по организации помощи пациентам с идиопатическим
сколиозом послужила административно-технологическая модель оказания
специализированной помощи. В программу сбора информации вошли
материалы официальной статистики, отчетная документация учреждений
ортопедического профиля Курганской области, департамента здравоохранения
Курганской области, первичные медицинские документы, материалы
социологического исследования. В настоящей работе использованы
экспериментальный, рентгенографический, физиологический,
морфологический, гистологический и статистический методы исследования.
Работа проводилась в соответствии с этическими нормами Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных исследований с участием человека», с поправками 2013 г. Эксперименты выполнены в соответствии с требованиями «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей» и были одобрены Комитетом по этике ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова». Содержание животных, оперативные вмешательства и эвтаназию осуществляли согласно приказу МЗ СССР № 755 1977 г.
Положения, выносимые на защиту
-
Структурная реорганизация межпозвонковых дисков и тел позвонков в экспериментальной модели сколиоза в процессе роста реализуется сочетанием динамической фиксации позвоночно-двигательных сегментов и частичного нарушения питания субхондральных зон фиксированных позвонков.
-
Однотипность структурных изменений спинного мозга и его корешков, выявленная вне зависимости от способа формирования экспериментального сколиоза, указывает на их приоритетную роль в патогенезе прогрессирующего сколиоза.
-
Применение технологии управления ростом тел позвонков в пределах дуги деформации ведет не только к торможению прогрессирования сколиоза, но и к эффективному восстановлению функции спинного мозга и его корешков.
-
Реализация системы раннего выявления и лечения пациентов с прогрессирующим идиопатическим сколиозом на основе регистра пациентов нуждается:
в изменении порядка профилактических осмотров, направленных на раннее выявление пациентов с деформациями позвоночного столба;
в использовании единого протокола ведения пациентов с идиопатическим сколиозом.
Степень достоверности и апробация результатов исследования
Подготовлены и изданы учебно-методические пособия: «Руководство по остеосинтезу», «Принципы формирования регистра эндопротезирования». Подготовлены «Технические рекомендации на разработку и внедрение
программного обеспечения регионального регистра по специальности «Травматология и ортопедия». Результаты исследования включены в программу учебного отдела ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А Илизарова» Минздрава России по усовершенствованию отечественных и зарубежных врачей, внедрены в клиническую практику в Курганском филиале ЮжноУральского научного центра Российской академии медицинских наук, в клинике ФГБУ «Федерального центра травматологии, ортопедии и эндопротезирования» Минздрава России (г. Барнаул). Результаты исследования доложены на 9 всероссийских конференциях и 2 иностранных, опубликовано 46 статей из них 19 в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ, получено 4 патента на изобретения, 1 на полезную модель.
Личный вклад автора.
Автором поставлены цели и задачи исследования, разработан дизайн
эксперимента, выполнены хирургические вмешательства у экспериментальных
животных. Произведен отбор пациентов по группам исследования, выполнен
анализ клинического материала. Все пациенты прооперированы лично автором
или при его участии. Проведен анализ результатов исследования пациентов с
идиопатическим сколиозом и контрольной группы, определены клинико-
рентгенологические признаки прогрессирования заболевания. На основании
полученных в эксперименте новых данных о патогенезе, проведен
статистический анализ признаков и составлена формула, позволяющая
осуществить прогнозирование прогрессирования сколиоза. Разработаны
организационно-методологические подходы к организации оказания
специализированной помощи пациентам с идиопатическим сколиозом.
Объем и структура диссертации
Диссертация изложена на 312 страницах текста и состоит из введения, семи глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, приложений, списка литературы содержащего 391 источника литературы (отечественных – 118 и зарубежных – 273). Работа содержит 29 таблиц и иллюстрирована 118 рисунками.
Экспериментальное и клиническое обоснование методики управления ростом тел позвонков
На долю инфантильных приходится менее 1% от всех идиопатических сколиозов [176, 228]. В отличие от деформаций позвоночника, манифестирующих в более позднем возрасте, инфантильные формы чаще встречаются у мальчиков с левосторонним направлением дуги и преимущественной ее локализацией в грудном отделе позвоночного столба [176, 228, 332]. Ювенильные сколиозы более распространены в популяции и составляют от 12 до 21% от зарегистрированных идиопатических сколиозов [228, 307]. Причем чаще они встречаются у девочек в возрастной группе от 3 до 6 лет, когда соотношение девочек к мальчикам составляет 2:1. Что касается более старших возрастных групп, то в возрасте старше 10 лет данная цифровая корреляция становится уже 8:1 [199, 357, 124].
К настоящему времени уже стало хрестоматийным понимание того, что интенсивность процесса роста ребнка, как в целом, так и в отдельных сегментах его скелета, не имеет линейного характера и это явление называется аллометрией. Де Монбейяр первым выявил закономерность, что на протяжении первых трх лет ежегодная прибавка длины тела отчетливо уменьшается. Затем, от 4-х до 8-ми лет она практически не меняется и тем самым обеспечивает так называемый «полуростовой» толчок. После нового, 3-х летнего падения (в период 9-12 лет) ежегодный «прирост» снова резко увеличивается («пубертатный» толчок), достигая пика к 14-15 годам, но в течение последующих трх лет опять опускается- уже до нуля. Исчезновение ежегодной прибавки роста к 18 годам констатирует прекращение процесса роста в целом [84, 106].
С учетом динамики роста позвоночника, можно заключить, что сколиоз – это развивающийся во времени процесс, клиническая симптоматика которого носит нарастающий характер, при этом темп прогрессирования деформации в разные периоды жизни не одинаков [20, 38]. Подробный анализ клинических случаев идиопатического сколиоза грудной и грудопоясничной локализации, проведенный R. Perdriolle, J. Vidal (1985) [302], позволил установить наличие трех периодов развития патологического процесса: - основного периода (ускоренного прогрессирования); - периода медленного прогрессирования; - периода стабилизации. По данным литературы бурно прогрессирующими сколиозами считаются деформации с увеличением угла на 1 и более ежемесячно, а умеренно прогрессирующими – на 0,5 в месяц, но не более 6 в год [161, 178]. Риск нарастания величины идиопатического сколиоза может быть связан с возрастом манифестации и исходной величиной угла деформации. Так, на момент вхождения в пубертатный возраст при величине угла менее 5, риск прогрессирования оценивается в 10% относительно всех выявляемых пациентов со сколиозом, при деформации 5 -10 – в 20%, 10 - 20 – в 30%, при отклонении хода центральной оси 30 и более, риск возрастает до 100% [160, 161, 258]. С окончанием роста и, как следствие, периода бурного прогрессирования у пациентов с идиопатическим сколиозом, качество жизни не остается неизменным, а, напротив – продолжает ухудшаться. В исследовании U. Nilsonne (1968), проведенном на большой выборке пациентов с идиопатическим сколиозом, непрошедших хирургического лечения, отмечено, что у данного контингента больных смертность от нарастающей дыхательной недостаточности значительно выше в возрасте старше 50 лет, чем в общей популяции [290]. Кроме того, в большом количестве случаев пациенты с идиопатическим сколиозом в аналогичной возрастной группе страдают от стойкого болевого синдрома [339, 369].
Несмотря на многочисленные клинические, эпидемиологические и фундаментальные научные исследования, этиология идиопатического сколиоза до настоящего времени остается неизвестной [147, 263]. Понимание этиологии и патогенеза этого заболевания позволит в значительной степени улучшить результаты его лечения [135, 138]. На сегодняшний день выдвинуто большое количество гипотез относительно этиологии идиопатического сколиоза, но ни одна из них не может объяснить главный феномен – мономорфность клинических проявлений при полиморфности локализации и полной зависимости от роста ребенка [244, 39]. Предложена многофакторная теория трехплоскостной деформации позвоночного столба, развивающейся в результате воздействия сразу или отдельно – каскадом, нескольких патологических причин [119, 137, 201, 237, 328]. Ряд авторов в своих работах указывают на ведущую роль конкретного фактора: генетической предрасположенности [1, 3, 41, 141, 160, 179], нарушений биохимического или гормонального равновесия[2, 39, 249], нарушений функций нервной системы [8, 26, 75, 302, 332, 367, 377], нарушений роста и биомеханики позвоночного столба [13, 240, 225, 366]. Особое место в изучении патогенеза идиопатического сколиоза отведено работам чешского профессора Мilan Roht (2001), в которых на основании глубокого анализа рентгенологических данных был сделан вывод, что причина деформации кроется в несоответствии роста спинного мозга и размеров его костного «футляра». Он считал, что сколиоз – это «особый вариант диспропорции костно-неврального роста» и предложил модель «пружина-струны» [365]. Клинические наблюдения и исследования документально зафиксировали факт, что сколиоз в большей степени распространен среди родственников [194, 316, 240].
Методы исследования температуры кожи и кровообращения в мягких тканях
Рентгенографическое исследование проводили во всех сериях опытов: до и после операции, в процессе эксперимента, а также после эвтаназии животных. Это позволило изучить рентгенографическую динамику формирования сколиотической деформации, а также точность установления пластин и П-образных скоб из никелида титана. При проведении анатомо-топографических исследований выполняли обзорные рентгенограммы поясничного отдела позвоночника трупов животных. Всего было выполнено 523 рентгенографических исследования.
Для рентгенографии использовали стационарный рентгеновский аппарат «Premium Vet» (Sedicel, Италия). Технические условия съемки определяли в зависимости от толщины костных структур позвонков и объема мягких тканей. При рентгенографическом исследовании макропрепарата позвоночного столба, последний укладывали непосредственно на кассету и снимали в двух стандартных взаимно перпендикулярных проекциях. Для стандартизации рентгенографических данных и определения оптической плотности тел позвонков, параллельно объекту исследования укладывали эталон –тарированный по длине алюминиевый клин.
Изучали особенности температуры кожи и кровообращения в мягких тканях (мышцах, покровных тканях) области поясничного отдела позвоночного столба у здоровых животных, в условиях экспериментального моделирования сколиотической деформации и при ее коррекции. У всех экспериментальных животных через 7, 14, 30, 60 и 90 суток после выполненных вмешательств измеряли температуру поверхности тела. На симметричных участках относительно правой и левой половины тела в проекции позвонков LI, LIV, LVII выполняли поверхностную термометрию кожи. На этих же участках через 30, 60 и 90 суток после операции осуществляли фотоплетизмографию и реографию длиннейшей мышцы спины. В качестве физиологической нормы использовали результаты исследования 12-ти клинически здоровых (интактных) собак в возрасте 4-х месяцев (n=10) и 5-ти месяцев (n=2), которых принимали за 100%. Температуру тела измеряли с использованием ртутного термометра, ректальным способом, в течение 3-х минут. Температуру кожи регистрировали в течение трех минут при помощи контактного температурного датчика термисторного типа с отрицательным КТС (коэффициент температурного сопротивления) – ДТ-3. Фотоплетизмографию и реографию длиннейшей мышцы спины выполняли с использованием реографа-полианализатора РГПА-6/12 «РЕАН-ПОЛИ» (производитель МЕДИКОМ-МТД, Россия, г. Таганрог), а также датчиков и электродов, входящих в комплект его принадлежностей.
Для определения давления в мелких сосудах кожи использовали датчик ФПГ-2 (поверхностный). Показания регистрировали в течение 60 секунд. Оценивали время распространения пульсовой волны (ВРПВ, мс), среднюю скорость медленного кровенаполнения (средняя скорость медленного кровотока, Ом/с), индекс венозного оттока (ИВО, %).
Реографию длиннейшей мышцы спины выполняли с использованием игольчатых электродов, которые вводили попарно внутримышечно в проекции остистых отростков LI и LVII. Показания регистрировали в течение 60 секунд. Анализировали динамику изменений показателей: базисный импеданс (БИ, Ом), максимальную скорость быстрого кровенаполнения (МСБКН, Ом/с), реографический индекс (РИ, Ом), диастолический индекс (ДСИ, %), а также параметры ВРПВ, среднюю скорость медленного кровотока и ИВО.
Параметр реографического индекса отражал величину объемного пульсового кровенаполнения обследуемого участка в единицу времени (рисунок 7). На основании изменений импеданса базисного индекса, значение которого обратно пропорционально электропроводности тканей и определяется количеством жидкости в межэлектродном пространстве, а также величины объемного пульсового кровенаполнения косвенно судили о морфофункциональном состоянии каждой обследуемой мышцы. Увеличение импеданса расценивали как уменьшение внеклеточной жидкости, вызываемого клеточным отеком, а уменьшение – как повышенную инфильтрацию тканей лимфоидными элементами в результате разрушения межклеточных мембран.
Эластичность магистральных артерий оценивали по значениям параметра времени распространения пульсовой волны. Кровенаполнение сосудов крупного, среднего и мелкого калибра характеризовала динамика максимальной скорости быстрого кровенаполнения и средней скорости медленного кровотока.
Сравнительная оценка эффективности фиксации позвонков с использованием пластины с винтами и П-образной скобы из никелида титана
Костные пластинки, прилегающие к имплантам по периостальной поверхности, как и стенки костных каналов в эндостальной части позвонков, были образованы компактизированной губчатой костной тканью без признаков остеокластической резорбции и активного остеогенеза. Губчатое костное вещество позвонков в области размещения имплантов было представлено плотной сетью массивных пластинчатых трабекул. В межтрабекулярных промежутках располагался красный костный мозг. Синусоиды были незначительно расширены, содержали эритроциты. Явления перитрабекулярного отка, стаза и диапедеза не были отмечены. Данная морфологическая картина свидетельствовала об отсутствии разрушающих воздействий и стабильном положении металлоимплантов.
У всех собак, которым с целью фиксации позвоночно-двигательного сегмента были использованы пластины с винтами, нами также выявлена миграция фиксирующих винтов, индуцированная, прежде всего, ростом животного и увеличением высоты позвонков фиксируемого позвоночно-двигательного сегмента. Таким образом, при стабилизации тел позвонков накостной металлической пластиной с внутрикостными фиксаторами (шурупами) вокруг имплантов формировалась плотная фиброзно-хрящевая капсула. Однако на границе с костным ложем располагалась рыхлая соединительная ткань, не имеющая прочного коллагенового остова и не связанная с костными структурами. В результате постоянных механических нагрузок ткань подвергалась разрушению, что вело к аттракции фагоцитирующих клеточных элементов и резорбции костной ткани ложа имплантата. Благодаря хронической травматизации ухудшалось кровоснабжение тканей в области размещения металлоконструкций, что способствовало дальнейшей активизации резорбтивного процесса. Данный эффект был обусловлен как механическими, так и биологическими свойствами имплантационного металла.
В ходе экспериментального исследования была отмечена биосовместимость имплантов и костной ткани при фиксации позвонков поясничного отдела П-образными скобами из никелида титана. Прочный коллагеновый остов фиброзной капсулы, связанный с губчатой костью ложа имплантата перфорирующими волокнами, предохранял ткани от механического разрушения. Сосуды микроциркуляторного русла капсулы и костной ткани ложа также были защищены от повреждения, что обеспечивало сохранение трофики в области имплантации. Атравматичное компрессирующее воздействие способствовало уплотнению трабекулярной структуры кости.
Результаты проведенного исследования показали, что фиксация смежных тел позвонков П-образными скобами из никелида титана более предпочтительна, так как формирование вокруг имплантов соединительнотканной капсулы с развитым волокнисто-пучковым остовом, связанным с костным ложем перфорирующими волокнами, обеспечило атравматичную микроподвижность позвоночно-двигательного сегмента. Этим достигалось предотвращение миграции импланта и сохранение трофического обеспечения фиксированной области.
Сравнительный анализ результатов применения экспериментальных методик формирования сколиоза в процессе роста собак Сравнительный анализ скорости и выраженности формирования сколиоза, а также изменений позвонков, межпозвонковых дисков, спинного мозга и его корешков, мышц, кожи был проведен между группами, в которых использованы следующие методики: - методика нарушения афферентной иннервации спинного мозга (эндоскопической ганглиотомии на 4-7 уровнях); - методика управления ростом тел позвонков с применением фиксации позвоночно-двигательных сегментов П-образными скобами из никелида титана; - методика управления ростом тел позвонков с использованием комбинированного воздействия на позвоночно-двигательный сегмент – компрессии П-образными скобами из никелида титана в сочетании с частичным блокированием питания межпозвонковых дисков металлическими пластинами, установленными под эпифизы смежных позвонков.
У животных первой группы II-й серии эксперимента (формирование сколиоза по методике эндоскопической ганглиотомии на 4-7 уровнях) рентгенографическое отклонение оси позвоночного столба во фронтальной плоскости определялось уже в день операции. На 14-е сутки после вмешательства определялись признаки, характерные для сколиоза позвоночного столба: клиновидная деформация дисков, отклонение оси позвоночника во фронтальной плоскости, проекционное смещение корней дуг, изменение расстояния между боковыми отростками позвонков. Искривление позвоночного столба всегда было направлено в сторону, на которой выполнялось вмешательство на ганглиях (рисунок 17).
Наибольшие рентгенографические изменения со стороны межпозвонковых дисков и позвонков определялись на уровне LII-LIII сегментов. На 14-е сутки определяли угол деформации диска в среднем в 2,3± 0,6, к 90-м суткам эксперимента эта деформация возрастала до 7±0,3. В процессе роста экспериментальных животных также отмечали изменения формы вершинных позвонков.
Так, на 14-е сутки после ганглиотомии угол между верхней и нижней замыкательными пластинами позвонка LII находился в пределах ошибки измерения и в среднем составлял 1,5. На 90-е сутки его значение составляло уже 12±0,6 (рисунок 18). К этому времени становилась видна деформация позвоночного столба в горизонтальной плоскости, отмечалась асимметрия дуг позвонков, поперечных отростков и отклонение тени остистого отростка на выпуклую сторону деформации с наибольшим проявлением указанных изменений у вершинных LII - LIII позвонков.
Рентгеноморфологические особенности позвоночного столба при коррекции экспериментального сколиоза у растущих собак
При коррекции сколиотической деформации (четвертая группа II-й серии эксперимента) в проекции позвонка LIV на протяжении эксперимента как справа, так и слева, изменения функционального состояния магистральных артерий имели однотипный характер. Через 30 суток их тонус умеренно повышался (время распространения пульсовой волны достоверно меньше нормы на 12%). В последующем происходило постепенное понижение тонуса и к окончанию эксперимента регистрировали состояние слабо выраженной вазодилятации (время распространения пульсовой волны достоверно больше нормы на 10%). Вязкоупругие свойства артерий среднего и мелкого калибра слева через 60 суток опыта не изменялись, а на 90-е сутки их тонус резко повышался, что характеризовалось увеличением средней скорости медленного кровотока в 2,2 раза в сравнении с дооперационными значениями. Справа через 30 суток тонус этих сосудов слабо повышался (средняя скорость медленного кровотока увеличивалась на 16%), к 60-м суткам – умеренно снижался (средняя скорость медленного кровотока уменьшалась на 37% от нормы). К окончанию эксперимента регистрировали тенденцию к улучшению функционального состояния артерий среднего и мелкого калибра, характеризующуюся повышением средней скорости медленного кровотока на 23,7% от предыдущего срока обследования. Однако этот показатель оставался сниженным по отношению к дооперационному уровню.
Венозный отток со стороны ганглиотомии в течение опыта сохранялся в достаточной степени, а к 90-м суткам эксперимента происходило его усиление (индекс венозного оттока уменьшался на 35%). На противоположном участке к 30-м суткам отток усиливался (индекс венозного оттока был увеличен на 46,2%), к 60-м суткам – соответствовал дооперационному уровню, а через 90 суток опыта вновь повышался (индекс венозного оттока снижался на 35% от нормы). В проекции LII позвонка при моделировании сколиотической деформации со стороны ганглиотомии к 30-м суткам эксперимента тонус 146 артерий соответствовал верхней границе нормального уровня. Венозный отток не изменялся. Через 60 суток эластико-тонические свойства артерий сохранялись. Однако в этот период определяли затруднение венозного оттока (достоверное увеличение индекса венозного оттока в 2,4 раза). К окончанию опыта тонус магистральных артерий соответствовал нормальному состоянию. Венозный отток восстанавливался. Регистрировали выраженную вазоконстрикцию артерий среднего и мелкого калибра (повышение скорости медленного кровотока в 1,8 раза от нормы). Справа наиболее выраженные изменения функциональных возможностей сосудистого русла формировались к 60-м суткам. Это характеризовалось вазодилятацией магистральных артерий и резким затруднением венозного оттока (повышение времени распространения пульсовой волны на 19%, индекса венозного оттока – в 5,3 раза). Функция сосудов среднего и мелкого калибра соответствовала нормальному состоянию. К 90-м суткам эксперимента вязкоупругие свойства артерий восстанавливались. При этом затруднение венозного оттока продолжало усиливаться, свидетельством чему являлось повышение индекса венозного оттока на 33,8% по отношению к предыдущему сроку обследования.
При коррекции сколиотической деформации (четвертая группа II-й серии эксперимента) в проекции позвонка LVII на протяжении эксперимента кровообращение сохранялось в достаточной степени, изучаемые параметры преимущественно достоверных отличий от дооперационных значений не имели (рисунок Б.6). Справа через 60 суток опыта выявляли вазодилятацию артерий среднего и мелкого калибра (уменьшение максимальной скорости быстрого кровенаполнения более чем на 50% от нормы), а к 90-м суткам их функция восстанавливалась. К окончанию эксперимента со стороны ганглиотомии происходило усиление венозного оттока (индекс венозного оттока превышал норму на 53%).
Таким образом, при изучении особенностей кровоснабжения покровных тканей области поясничного отдела позвоночного столба определили, что ранний период формирования сколиотической деформации в проекции LI сопровождался резко выраженной вазоконстрикцией артерий среднего и мелкого калибра на стороне деформации в проекции ее вершины, а также затруднением венозного оттока как справа, так и слева (рисунок Б.7). В дальнейшем гипертонус артерий и нарушение оттока сохранялись, хотя эти состояния были выражены в меньшей степени. В проекции позвонка LII в раннем периоде со стороны вершины дуги деформации происходит заметное снижение тонуса магистральных артерий и затруднение венозного оттока (рисунок Б.8). В последующем функциональное состояние магистральных артерий нормализовывалось, сохранялось нарушение венозного оттока, а сосуды среднего и мелкого калибра находились в состоянии вазоконстрикции (резко выраженной с противоположной стороны от вершины деформации).
В проекции вершинного позвонка на начальном этапе формирования сколиотической деформации серьезных изменений вязкоупругих свойств сосудов как артериального, так и венозного звена не происходило. В дальнейшем постепенно снижался тонус магистральных артерий, причем сильнее – со стороны вершины деформации. В позднем периоде в данной области резко затруднялся венозный отток, а на противоположном участке (от вершины деформации) достоверно повышался тонус артерий среднего и мелкого калибра (рисунок Б.9, рисунок Б.10).
Следовательно, по нашему мнению, основным диагностическим критерием формирования сколиотической деформации поясничного отдела позвоночного столба может являться нарушение венозного оттока в покровных тканях данной области.