Problems of lengthening of the lower limbs in children and stimulation of reparative processes in the area of distraction regenerates

O. A. Malakhov; Малахов о А.; O. V. Kozhevnikov; Кожевников О. В.; N. P. Omelianenko; Омельяненко Н. П.; A. A. Belyaeva; Беляева А. А.; A. I. Krupatkin; Крупаткин А. И.; I. S. Kosovo; Косов И. С.

doi:10.17816/vto97202

Проблемы удлинения нижних конечностей у детей и стимуляциирепаративных процессов в области дистракционных регенератов

Авторы: Малахов оА.¹, Кожевников О.В.¹, Омельяненко Н.П.¹, Беляева А.А.¹, Крупаткин А.И.¹, Косов И.С.¹
Учреждения:
1. Центральный институт травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова
Выпуск: Том 8, № 2 (2001)
Страницы: 17-22
Раздел: Статьи
Статья получена: 23.01.2022
Статья одобрена: 23.01.2022
Статья опубликована: 02.02.2022
URL: https://journals.eco-vector.com/0869-8678/article/view/97202
DOI: https://doi.org/10.17816/vto97202
ID: 97202

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В детской ортопедической клинике ЦИТО с 1988 по 2000 г. проведена компенсация укорочения нижней конечности у 285 больных в возрасте от 2,5 до 18 лет. У 5 пациентов с выраженным недоразвитием конечности, сопровождавшимся тяжелой сосудистой патологией, выполнены оперативные вмешательства, направленные на облегчение протезирования и ортезирования. Остальным произведена хирургическая коррекция с использованием стержневого дистракционного аппарата оригинальной конструкции. Начиная с раннего послеоперационного периода применялось комплексное реабилитационное лечение, включая метод функционального биоуправления. Состояние дистракционного регенерата оценивалось по данным рентгенографии, компьютерной томографии, а также допплеровской лазерной флоуметрии. 63 больным с врожденной патологией нижней конечности, у которых была выявлена недостаточность регенерации, в зону регенерата вводились имплантаты, содержащие фетальную костную ткань, что дало выраженный остеогенный эффект. Предложенные схемы позволили улучшить результаты и сократить сроки лечения.

Ключевые слова

неравенство длины нижних конечностей у детей, структура патологии опорно-двигательной системы, ангиографический метод

Полный текст

Известно, что неравенство длины нижних конечностей у детей составляет до 15% в структуре патологии опорно-двигательной системы [9]. Широкое внедрение в практику метода компрессионно-дистракционного остеосинтеза, разработанного Г.А. Илизаровым, сделало удлинение конечностей одним из наиболее распространенных видов ортопедической помощи [14]. Однако у пациентов с врожденной патологией даже при скрупулезном соблюдении правил аппаратной коррекции нередко отмечаются такие явления, как замедленное костеобразование в области дистракционного регенерата, формирование контрактур смежных суставов и т.д. [1, 2].

В клинике детской ортопедии ЦИТО с 1988 по 2000 г. наблюдались 285 пациентов в возрасте от 2,5 до 18 лет с укорочением нижней конечности. Число лиц мужского и женского пола было практически одинаковым (соответственно 52,5 и 47,5%).

Причиной неравенства длины конечностей у 20 больных был перенесенный полиомиелит, у 14 — последствия травматических повреждений, у 32 — гематогенный эпифизарный остеомиелит. Эти случаи отнесены нами к разряду приобретенной патологии. У остальных 219 детей неравенство длины нижних конечностей носило врожденный характер: у 55 из них диагностированы аномалия развития, укорочение бедра, у 38 — продольная эктромелия голени, у 25 — гипоплазия, аплазия большеберцовой кости, у 51 — врожденное укорочение голени, у 20 — тотальное врожденное укорочение нижней конечности, у 30 — врожденный вывих бедра и его последствия.

Разница в длине конечностей варьировала от 3 до 23 см, составляя у большинства детей (184 человека) 6~9 см. Максимальное число госпитализаций по поводу удлинения равнялось 7, минимальное — 1, в среднем больные госпитализировались в клинику 3 раза. Общая продолжительность стационарного лечения колебалась от 70 до 616 дней (в среднем 133 дня). В 86 случаях лечение проводилось с использованием комплекса новых разработок, в этой группе среднее число дней, проведенных больным в стационаре, составило 82.

Для обследования больных наряду с рентгенологическим активно привлекали ангиографический метод. Проведено 58 ангиографий нижних конечностей у 52 пациентов.

Аномалии развития нижней конечности с преимущественным поражением бедра у 19 детей сочетались с гипоплазией наружной подвздошной, бедренных артерий, сопровождающих их вен, обеднением капиллярного русла и т.д. В 4 случаях отмечалась аплазия глубокой артерии бедра. У 3 пациентов на фоне общей венозной недостаточности обнаружено удвоение глубокой бедренной вены.

При патологии развития голени выявлялась в основном выраженная гипоплазия малоберцовой артерии (33 ребенка), а у 5 детей — ее аплазия, отмечались нарушения формирования сосудов, артериоартериальные анастомозы, артериовенозный сброс на стопе и нижней трети голени (2 больных), замедление кровотока, нарушение капиллярного русла и пр. В 16 случаях наблюдалось бухтообразное расширение глубоких вен голени.

При определении тактики коррекции аномалий развития и укорочения нижних конечностей с преимущественным поражением бедра мы использовали классификацию Pappas [19], а в случаях недоразвития голени — классификацию О.Е. Шатилова и Т.В. Чеминавы [13].

У 5 детей с тяжелыми пороками развития бедра (класс 1-3 по Pappas ), сопровождающимися значительной сосудистой патологией, наиболее целесообразными были признаны протезирование или хирургическая коррекция, направленная на создание оптимальных условий для его выполнения.

Больной М.,5 лет, диагноз: аномалия развития правой нижней конечности (класс 3), укорочение 23 см (рис. 1). На рентгенограммах: проксимальный отдел бедра отсутствует, бедро в порочном положении. На ангиограммах: единственная тонкая поверхностная бедренная артерия. С целью стабилизации конечности, выравнивания ее оси и обеспечения функционально наиболее выгодного протезирования произведена реконструктивная операция по Кингу — илиофеморальный артродез. Коленный сустав стал выполнять роль тазобедренного. Затем больному изготовлен ортопедический аппарат на правую нижнюю конечность.

Рис. 1. Больной М. 5 лет. Диагноз: аномалия развития правой нижней конечности (класс 3), укорочение 23 см. a — внешний вид при поступлении; б — отсутствие проксимального отдела бедра, отводяще-сгибательная контрактура; в — аплазия глубокой артерии бедра, гипоплазия бедренной артерии, отсутствие коллатералей; г — илиофеморальный артродез справа с фиксацией спицами (операция Кинга), коленный сустав на месте тазобедренного; д — через 3 мес после операции Кинга: больной в ортопедическом аппарате.

Остальным пациентам было произведено хирургическое удлинение конечности.

Для этой цели у детей старше 3 лет мы применяли монополярный стержневой дистракционный аппарат собственной конструкции [11]. Предварительно в испытательной лаборатории было проведено исследование механических характеристик аппарата на универсальной машине «Цвик». Испытания проводились на образцах большеберцовой кости мужчин 32 и 45 лет по стандартной методике [5]. Установлено, что при фиксации в аппарате сжатие— растяжение костных фрагментов на 1 мм создавалось силой 156 Н, изгиб в сагиттальной плоскости — 320 Н, во фронтальной — 80 Н. Таким образом, прочность фиксации в аппарате позволяет применять необходимые дистракционные усилия при коррекции укорочения у детей, а надежность остеосинтеза допускает полноценную опору на оперированную конечность [16, 17]. Конструкция аппарата обеспечивает достаточную сохранность мышц, а также свободный доступ к конечности для проведения обследования и восстановительного лечения.

Режим дробной 4-кратной дистракции по 1 мм в сутки назначали с 5-го дня после операции. Опору на ногу в течение 2~3 нед доводили до 100%. Врожденное укорочение нижней конечности практически всегда сопровождается аномалией развития коленного сустава [2]. Поэтому на период удлинения при значительных укорочениях мы с помощью того же аппарата дополнительно растягивали коленный сустав, осуществляя профилактику контрактур.

У некоторых пациентов состояние регенерата оценивали с помощью компьютерной томографии до снятия аппарата.

Больная В., 12 лет, диагноз: врожденное укорочение голени на 6 см, перекос таза, латеропозиция надколенника, нарушение осанки (рис. 2). Произведена остеотомия голени, наложен стержневой дистракционный аппарат. В процессе удлинения проводились активные занятия ЛФК, физиотерапия. Через 5 мес рентгенологически определяется зрелый костный регенерат. На компьютерных томограммах кортикальный слой, костномозговой канал восстановлены, нарушений целости костной трубки нет, однако толщина коркового слоя составляет 60% от таковой на контралатеральной конечности. В связи с этим после демонтажа аппарата рекомендовано в течение 2 мес во время ходьбы пользоваться ортезом.

Однако образование полноценного костного регенерата отмечалось в основном при относительно легкой степени диспластического процесса и достаточном кровоснабжении удлиняемого сегмента.

Нами было проведено сопоставление данных рентгенографии зоны дистракции с результатами исследования микроциркуляторного русла регенерата методом лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ), выполненного у 45 больных. Измерения проводили в коже зоны удлинения, выше и ниже нее а также в аналогичных участках контралатеральной конечности. Было установлено, что достоверные различия между показателями микроциркуляции (ПМ) дистрагируемых сегментов при нормальном и слабом регенерате проявляются начиная с 2 мес: в последнем случае ПМ достоверно ниже (р<0,05). В более поздние сроки (свыше 7 мес) различия сглаживаются. При анализе амплитудно-частотного спектра ЛДФ отчетливой динамики и достоверных различий в ранние сроки после операции (до 6 мес) не обнаружено. Таким образом, снижение ПМ в сроки 2-6 мес после операции рассматривалось нами как один из косвенных признаков недостаточного развития регенерата.

Рис. 2. Больная В. 12 лет. Диагноз: врожденное укорочение голени на 6 см, перекос таза, латеропозиция надколенника, нарушение осанки. a — внешний вид при поступлении; б — произведена остеотомия голени, наложен стержневой дистракционный аппарат; в — в процессе удлинения’ г — через 5 мес: рентгенологически зрелый костный регенерат; д — на компьютерных томограммах кортикальный слой, костномозговой канал восстановлены, нарушений целости костной трубки нет, однако толщина коркового слоя составляет 60% от таковой на противоположной стороне.

Рис. 3. Рентгенограммы больной К. 5 лет. Диагноз: аномалия развития правого бедра (класс 8), укорочение конечности на 6 см (а). Произведена остеотомия правого бедра с наложением стержневого дистракционного аппарата, в зону остеотомии уложен гомогенат ЭКТ (б). Через 2 мес — повторное пункционное введение ЭКТ. Аппарат демонтирован через 5,5 мес после операции: состояние регенерата удовлетворительное (в).

На протяжении ряда лет в нашей клинике ведется поиск средств стимуляции слабой репаративной регенерации кости. Были разработаны биоактивные материалы на основе полимерных соединений для имплантации в зону замедленного остеогенеза. Эти имплантаты способны переносить различные медикаментозные препараты, выполняя роль биодеградируемой матрицы [3, 12]. Однако выявилось, что входящие в их состав оротовая кислота и глюконат кальция как стимуляторы остеогенеза не обеспечивали достаточного клинического эффекта. В поисках биоактивной компоненты мы обратили внимание на эмбриональную костную ткань [8, 18]. Использование ее для стимуляции репаративного остеогенеза имеет определенные теоретические основания. Прежде всего, это относительно легкая резорбция компонентов эмбриональной кости (незрелого коллагена и аморфного фосфата кальция) [6]. Далее — наличие нескольких типов костного морфогенетического белка (BMP), во многом определяющего остеоиндуктивные свойства костного матрикса, а также целой группы факторов роста (TGF-b, IGF-I, II, pFGF, aFGF, PDGF и др.), стимулирующих как пролиферацию и дифференцировку родоначальников остеодифферона, так и ангиогенез [15]. Помимо этого, эмбриональным клеткам присуща бактериостатичность в отношении микрофлоры раны [7]. Технология изготовления биоактивного материала на основе эмбриональной (фетальной) костной ткани (ЭКТ) разработана в лаборатории клинической иммунологии Научного центра акушерства, гинекологии и перинатологии РАМН.

Проведенные в ЦИТО экспериментальные исследования по замещению дефекта лучевой кости кролика гомогенатом костной ткани 20-недельного эмбриона показали, что фетальная ткань во всех случаях давала стимулирующий эффект, но оказывала временное и неспецифическое действие, при этом требовалось повторное введение ее, так как только поглощение фетальной кости может стимулировать костеобразование [18].

Затем мы применили фетальную ткань в клинике для стимуляции костеобразования при компенсаторном удлинении нижних конечностей у 63 пациентов (руководствуясь лицензией Правительства Москвы на применение данного материала в клиниках города). 29 больным с выраженным диспластическим процессом и сосудистой недостаточностью, у которых можно было заранее предполагать недостаточность репаративной регенерации кости, стимулятор вводили сразу во время операции в зону остеотомии и потом повторно спустя 2 мес путем пункции в область регенерата. Примером может служить наблюдение, представленное на рис. 3.

Остальным пациентам, у которых слабость регенерации была выявлена в процессе удлинения, стимулятор вводили пункционно через троакар. Во время пункций, при перемонтаже или демонтаже аппарата нам удалось получить материал для исследования 9 дистракционных регенератов. До стимуляции структура регенерата была представлена рыхлыми, дезориентированными коллагеновыми волокнами (рис. 4, а). После имплантации ЭКТ уже через 5 нед отчетливо выявлялись зона роста и зона активного костеобразования, которая в свою очередь имела зональность по зрелости костных структур (рис. 4, б).

В дальнейшем для придания гомогенату эмбриональных тканей формы, обеспечения постепенности и длительности его воздействия, увеличения сроков хранения мы стали включать лиофилизат ЭКТ в полимерные матрицы (состав этих имплантатов запатентован — пат. 2146928 РФ от 27.03.00). Новые имплантаты использованы для стимуляции дистракционного регенерата у 15 пациентов.

Рис. 4. Структура дистракционных регенератов (сканирующая электронная микроскопия). a — до применения ЭКТ: рыхлые, дезориентированные коллагеновые волокна (ув. 1000); б — через 5 нед после имплантации ЭКТ: отчетливо выявляются зона роста и зона активного костеобразования, которая в свою очередь имеет зональность по зрелости костных структур (ув. 100).

Рис. 5. Рентгенограммы и ангиограмма больнго Г. 8 лет. Диагноз: врожденное укорочение правой голени на 6 см.а — До операции (на ангиограмме — гипоплазия сосудистой сети голени); б — через 2 мес после операции: слабость дистракционного регенерата. Пункционно в область регенерата введена биоактивная полимерная «соломка» с лиофилизатом ЭКТ; в — через 6 мес после операции.

Больной Г., 8 лет, диагноз: врожденное укорочение правой голени (рис. 5). Произведена остеотомия большеберцовой кости в верхней трети, наложен стержневой дистракционный аппарат. Через 2 мес после начала удлинения отмечена слабость дистракционного регенерата. Пункционно в область регенерата введена биоактивная полимерная «соломка» с лиофилизатом ЭКТ. Через 6 мес после операции состояние регенерата позволило демонтировать аппарат.

В общей сложности при использовании лиофилизата ЭКТ в 50% случаев отмечена отчетливая положительная рентгенологическая динамика в виде улучшения структуры и повышение степени зрелости регенерата, в 38% случаев результат расценен как удовлетворительный ив 12% — как неудовлетворительный.

Выше уже говорилось, что удлинение конечности, особенно при врожденной патологии, может сопровождаться неблагоприятными сдвигами в ее функциональном состоянии. Изучение реакции мышц удлиняемого сегмента на воздействие напряжения растяжения позволило нам уточнить патогенетические особенности формирования контрактур коленного сустава при дистракционном остеосинтезе и обосновать необходимость использования для их коррекции метода функционального биоуправления, в частности тренировки с биологической обратной связью (БОС) по ЭМГ в дифференцирующем режиме [10]. Полученные данные способствовали также уточнению этапной схемы функционального лечения:

— первый этап — восстановление реципрокного взаимодействия сгибателей и разгибателей голени (обучение пациента дифференцированному напряжению мышц). Основные средства — лечебная гимнастика в сочетании с БОС по ЭМГ (рис. 6). Окончание этого этапа определялось снижением противодействия разгибателей голени, выявляемым ЭМГ-контролем;

— второй этап — назначение в дополнение к указанным мероприятиям упражнений, направленных на увеличение сгибания голени, а также механотерапии. Продолжительность этого этапа определялась сроком появления уверенных произвольных движений конечностью и достижения угла активного сгибания 90° и более.

Рис. 6. Тренировка с БОС по ЭМГ.

Использование метода функционального биоуправления позволило нам значительно сократить срок нормализации рефлекторной деятельности мышц, ускорить коррекцию формирующихся контрактур суставов.

Всего с учетом запланированной коррекции в рассматриваемой группе больных получено 87% хороших и отличных результатов.

Предложенные схемы лечения показали высокую эффективность, обеспечив снижение сроков созревания костного регенерата, быстрое восстановление функции оперированной конечности и как следствие — сокращение продолжительности лечения. Это позволяет рекомендовать их к более широкому внедрению.