Electrostimulation of osteogenesis in pediatric traumatology and orthopedics

Full Text

Возможность воздействия на процесс костеобразования в организме человека давно привлекала исследователей своей биологической и социально-экономической значимостью. Последние достижения биологии и медицины позволили с качественно новых позиций подойти к вопросу о стимуляции репаративных процессов в костной ткани.

Поиски новых методов лечения, среди которых значительная роль отводится местному воздействию слабых электрических токов на регенерацию костной ткани, обусловлены тем, что несращение переломов длинных костей встречается у 3 — 35% больных, а инвалидизация среди них достигает 60—75,3% [4]. Распространенность же дистрофических и диспластических процессов в костной ткани у детей и отсутствие достаточно эффективных методов лечения при данной патологии нередко приводят к тяжелым нарушениям функции опорно-двигательного аппарата [3].

 

Распределение больных по возрасту и виду патологии

Характер патологического процесса	Возраст больных, годы			Всего
	3—7	8—10	11—14	абс.	%
Переломы с дефицитом кровоснабжения	2	9	17	28	19,18
Длительно несрас- тающиеся переломы и ложные суставы	3	12	20	35	23,97
Дистрофические заболевания	11	19	49	79	54,11
Диспластические заболевания	0	1	3	4	2,74
Итого ...	16	41	89	146	100

 

Учитывая положительное воздействие электрического тока на костную ткань — усиление дифференцировки и пролиферации клеточных элементов, улучшение энергетического обмена в тканях за счет синтеза аденозинтрифосфорной кислоты, усиление кровоснабжения в зоне стимуляции [1, 2, 5], мы сочли возможным использовать импульсный электрический ток (ИЭТ) при лечении повреждений, дистрофических и диспластических заболеваний длинных костей у детей.

Внутрикостная электростимуляция репаративного остеогенеза была применена у 146 больных в возрасте от 3 до 14 лет со следующей патологией: внутрисуставные переломы с грубым дефицитом кровоснабжения отломков (переломы головки мыщелка плечевой кости, головки и шейки лучевой кости, шейки бедренной кости), осложненное течение переломов длинных костей (замедленная консолидация, несращение и ложные суставы), дистрофические заболевания костей (болезнь Осгуда— Шлаттера, болезнь Легга—Кальве—Пертеса, юношеский эпифизеолиз головки бедренной кости), диспластические заболевания (полиоссальная фиброзная дисплазия). Данные о больных представлены в таблице.

В начале работы электростимуляцию проводили с помощью устройства, сконструированного в МВТУ им. Баумана. В дальнейшем использовали аппарат ЭОС-20-01 «Остео- тон-2». Электростимуляцию проводили с помощью монополярных прямоугольных импульсов с частотой 0,5 Гц, скважностью 2, суммарной длительностью фронта и среза прямоугольных импульсов не более 200 мкс, силой тока 20±3 и 10±1,5 мкА при активной нагрузке, изменяющейся в диапазоне от 1 до 100 кОм. Питание стимулятора осуществляется от встроенного источника постоянного тока с номинальным напряжением 8,8 В от батареи типа «Корунд» или «Крона» с током потребления не более 2 мА. В стимуляторе предусмотрена возможность бесконтактного переключения полярности электродов, а также возможность контроля работоспособности генератора тока и исправности цепи. Габаритные размеры стимулятора 115 × 70 × 32 мм, масса до 250 г. В качестве электродов использовали платиновую проволоку диаметром 0,04 см, электроды ПЭОА-1, ПЭОА-2, а также (в основном при электростимуляции в области бедра) металлические спицы, покрытые диэлектриком.

Электроды имплантировали в операционной под общим обезболиванием и под контролем передвижной рентгеновской установки с электронно-оптическим преобразователем. При консервативном лечении имплантацию производили пункционным методом с помощью иглы- проводника. При оперативном лечении электроды из зоны патологического очага выводили на кожу вне операционной раны. К патологическому очагу подводили один—два электрода внутрикостно. Один электрод помещали подкожно. Внутрикостные электроды подключали к отрицательной полярности, а подкожный — к положительной полярности стимулятора. Электростимуляцию осуществляли круглосуточно до консолидации места перелома или до появления костного регенерата в зоне поражения.

Внутрикостная электростимуляция проведена 28 больным с острой травмой: 15 с переломами шейки бедренной кости, 4 — головки мыщелка плечевой кости и 9 — шейки лучевой кости с III—IV степенью смещения (по принятой в клинике классификации). К электростимуляции прибегали в связи с тем, что при данных повреждениях более чем у половины детей возникают осложнения в виде аваскулярных некрозов или образования ложного сустава.

При переломах шейки лучевой кости и головки мыщелка плечевой кости с III—IV степенью смещения выполняли открытую репозицию отломков и фиксацию их спицами или аппаратом боковой компрессии с наружним утлом компрессии, а к месту перелома подводили мягкие электроды ПОЭА-1 или платиновые электроды. Конечность иммобилизировали гипсовой лонгетой.

При переломах шейки бедренной кости производили закрытую или открытую репозицию с фиксацией отломков пучком спиц, в качестве электродов использовали металлические спицы с диэлектрическим покрытием. При этом обращали особое внимание на то, чтобы не допустить соприкосновения электродов с другими металлическими фиксаторами во избежание шунтирования электрической цепи. В качестве дополнительной фиксации применяли скелетное вытяжение. Электростимуляцию проводили от 28 до 64 дней.

Осложненное течение переломов длинных костей в виде замедленной консолидации и несращения наблюдалось у 26 больных, сроки несращения составляли от 2 мес до 1 года 4 мес (у 9 детей были диафизарные переломы костей голени, у 8 — переломы шейки и головки лучевой кости, у 4 — диафизарные переломы костей предплечья, у 2 — переломы головки мыщелка плечевой кости, у 2 — диафизарные переломы бедренной кости и у 1 — перелом межмыщелкового возвышения большеберцовой кости). У 9 пациентов в месте перелома сформировался ложный сустав (у 2 в области плечевой кости, у 3 — в области костей предплечья, у 2 — в области бедренной и у 2 — в области большеберцовой кости).

Методика электростимуляции остеогенеза у данной группы больных не отличалась от таковой в предыдущей группе. У 11 больных электростимуляция сочеталась с применением компрессионно-дистракционных аппаратов различной конструкции. Воздействие слабыми импульсными токами проводилось в течение 1—2 мес, до появления костной мозоли в зоне несращения.

Наибольшую группу составили дети с дистрофическими заболеваниями костей: болезнью Осгуда—Шлаттера (32 ребенка), Легга—Кальве—Пертеса (39), юношеским эпифизеолизом головки бедренной кости (8). При болезни Осгуда—Шлаттера применялся ИЭТ силой 10 мкА в течение 1 мес по обычной методике в сочетании с иммобилизацией конечности гипсовой лонгетой.

Особый интерес представляет электростимуляция остеогенеза при болезни Легга—Кальве— Пертеса. Эта методика (а.с. № 876139) применена нами у 39 больных в возрасте от 4 до 14 лет.

II стадия заболевания по С.А. Вейнбергу была у 3 больных в возрасте от 4 до 6 лет, III — у 27 в возрасте от 6 до 14 лет, IV — у 9 больных в возрасте от 9 до 14 лет. Двусторонний процесс отмечался у 4 больных. Электростимуляция проводилась следующим образом. После обработки операционного поля под контролем рентгеновского экрана к патологическому очагу с помощью дрели подводили в разных плоскостях две спицы Бека, покрытые диэлектриком. Подкожно имплантировали мягкий электрод. Конечность фиксировали с помощью скелетного вытяжения. К внутрикостным электродам в течение первых 2 нед подключали положительную полярность, к подкожному — отрицательную. Через 2 нед полярность электродов меняли. У больных в возрасте до 8 лет применяли импульсные токи силой 10 мкА, у более старших — 20 мкА в сроки от 1,5 до 3 мес.

Внутрикостную электростимуляцию использовали у 8 больных с юношеским эпифизеолизом головки бедренной кости с I—III степенью ее смещения. Электростимуляцию проводили токами силой 20 мкА в течение 1— 1,5 мес.

Разгрузку осуществляли при помощи скелетного вытяжения с максимальным отведением конечности на шине Белера. К электростимуляции приступали после полного или почти полного устранения смещения на скелетном вытяжении.

 

Рентгенограммы больного с III стадией болезни Легга—Кальве—Пертеса. а — до начала, б — через 3 мес после лечения ИЭТ.

 

За последние 3 года ИЭТ лечили 4 больных с полиоссальной фиброзной дисплазией. Получены положительные результаты. Однако возможность применения ИЭТ при данной патологии требует более детального изучения.

Во всех случаях использования ИЭТ при острой травме в зоне с дефицитом кровоснабжения отломков происходила консолидация в сроки, обычные для этих переломов (4—8 нед). Осложнений в данной группе больных не было.

При осложненном течении перелома сроки консолидации не зависели от возраста ребенка, но зависели от локализации перелома и диастаза между отломками. При диастазе до 0,5 см отмечалось преобладание периостальной мозоли над эндостальной. Во всех случаях воздействия ИЭТ на костную ткань образование костного вещества происходило там, где помещали катод, и распространялось по плоскости перелома. Костная структура выше и ниже места перелома оставалась без изменений. Неудовлетворительным результат был только в одном случае — при псевдоартрозе лучевой кости с потерей костного вещества, когда диастаз между отломками составлял 1 см.

Применение внутрикостной стимуляции остеогенеза ИЭТ силой 10 мкА в течение 1 мес при болезни Осгуда—Шлаттера у 32 пациентов в возрасте от 11 до 14 лет способствовало прекращению болей в области бугристости большеберцовой кости, рентгенологически прослеживалось восстановление костной структуры в зоне патологического очага. Процесс перестройки костной ткани заканчивался образованием двух форм бугристости большеберцовой кости. При сроках заболевания до 8 мес бугристость большеберцовой кости формировалась правильно, с ровным передним краем. При более поздних сроках обращения бугристость формировалась с неровным контуром и остеофитом по передней поверхности. Во всех случаях воздействие импульсных токов ограничивалось патологической зоной в бугристости большеберцовой кости и не влияло на ростковый хрящ.

Применение электростимуляции у 3 больных с импрессионным переломом при болезни Легга—Кальве—Пертеса в сроки от 1,5 до 3 мес способствовало перестройке костной структуры и прекращению патологического процесса в головке бедренной кости. В III стадии заболевания уже на 4—5-й неделе воздействия импульсными токами в патологической зоне начиналась умеренная перестройка костной структуры, которая достигала максимума к концу 3-го месяца стимуляции остеогенеза. Рентгенограммы больного с III стадией заболевания до начала лечения и через 3 мес после воздействия ИЭТ представлены на рисунке.

Осевую нагрузку на ногу разрешали лишь после восстановления структуры кости.

Результаты лечения болезни Легга—Кальве— Пертеса оценивали по методике Г.М. Тер- Егиазарова и Г.П. Юкиной (1961). Они соответствовали 1-й группе с оценкой 5 баллов у 2 пациентов со II стадией заболевания, 2-й группе с оценкой 4—4,9 балла — у 29 пациентов (у них наблюдалось неполное восстановление высоты головки бедренной кости), 3-й группе с оценкой 3—3,9 балла — у 8 больных с IV стадией заболевания (до начала лечения у них отмечались деформация и неконгруэнтность суставных поверхностей головки бедренной кости). Результаты лечения ИЭТ при болезни Легга—Кальве—Пертеса зависели от возраста ребенка, продолжительности заболевания, степени разгрузки тазобедренного сустава и объема возможных движений в нем в период лечения. Чем меньше возраст больного и раньше начато лечение при полной разгрузке сустава и максимуме объема движений, тем лучше ближайшие и отдаленные результаты. Рецидивов заболевания после лечения ИЭТ не наблюдалось.

Во всех случаях применения ИЭТ у больных с юношеским эпифизеолизом головки бедренной кости через месяц после начала лечения определялись явления остеосклероза в метафизарной зоне и перестройка костной структуры в шейке бедра. Электростимуляция у данной группы больных нормализует репаративные процессы в эпифизарной зоне и предотвращает процесс соскальзывания головки бедра.

Ошибки и осложнения при лечении ИЭТ имели место в 3,8% случаев. Их можно условно разделить на два типа. К первому типу относятся технические погрешности в проведении электростимуляции: недостаточно точная имплантация электродов в зону поражения, нарушение изоляции внутрикостных электродов при проведении их в кость, соприкосновение электродов с металлическими конструкциями, проведение электродов через большой мышечный массив, что приводило к миграции электродов или их обрыву, обрыв электродов типа ПЭОА-1 и -2 в кости при их удалении, когда во время открытой репозиции электрод укладывается с небольшим перегибом. Второй тип осложнений связан с дефектами ухода за местом выхода электродов на кожу. Чаще всего встречались поверхностные нагноения мягких тканей вокруг электродов. Сама по себе электростимуляция не вызывает субъективных ощущений у больных, однако при замыкании цепи в области расположения электродов появляются болезненные ощущения. При несвоевременном устранении этой неисправности в месте расположения анода могут возникнуть трофические нарушения.

Результаты клинического применения внутрикостной электростимуляции остеогенеза свидетельствуют об эффективности данной методики при ряде дистрофических и диспластических процессов в костной ткани. Воздействие ИЭТ способствует восстановлению кровоснабжения кости, активно стимулирует репаративную регенерацию костной ткани, предупреждает возникновение осложнений, сокращает сроки лечения. При этом воздействие ИЭТ ограничивается зоной патологического процесса и не оказывает влияния на близлежащие нормальные костные структуры и хрящевую ростковую зону.

About the authors

M. V. Volkov

Russian Medical Academy of Postgraduate Education; children's city Tushinskaya hospital

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow

V. N. Shein

Russian Medical Academy of Postgraduate Education; children's city Tushinskaya hospital

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow

E. F. Samoilovich

Russian Medical Academy of Postgraduate Education; children's city Tushinskaya hospital

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow

References

Supplementary files