Материал: Регенерация костной ткани в норме и при патологии
Сосудистая сеть костной ткани представляет собой сложную систему, которая находится в тесной связи с кровеносной системой окружающих мягких тканей. Кровоснабжение кости осуществляется из трех источников: питающих артерий и вен, сосудов метафиза, сосудов надкостницы. 2–3 питающие артерии проникают в кость на уровне верхней и средней третей диафиза через так называемые питающие отверстия и образуют медуллярную кровеносную сеть. Исключением является большеберцовая кость, имеющая только одну артерию, которая попадает в диафиз на уровне его верхней трети. Питающие артерии разветвляются по системе гаверсовых каналов и составляют почти 50 % массы кости. Сосуды метафиза принимают участие в кровоснабжении эпиметафизов трубчатых костей. Сосуды надкостницы проникают в кость по так называемым костным каналам Фолькмана и анастомозируют с сосудами гаверсовых систем. Экспериментально доказано, что сосуды надкостницы играют большую роль в полноценном венозном оттоке из кости, так как значительно более тонкая, чем артерия, питающая вена самостоятельно не может справиться с этой задачей. В настоящее время общепризнано, что в кровоснабжении внутренних двух третей кортикального слоя в первую очередь принимают участие питающие артерии, а наружную треть дополнительно снабжают кровью сосуды надкостницы.
Переломы
Частота переломов костей скелета составляет 8–15 %. Из них на долю костей конечностей приходится 65–70 %. Большинство переломов происходит у людей от 20 до 45 лет, у мужчин значительно чаще, чем у женщин. Наиболее частыми причинами переломов, особенно в крупных городах, являются дорожно-транспортные и уличные травмы. Между переломами костей различных отделов опорно-двигательной системы и временами года отмечается четкая связь. К примеру, для зимы более характерны переломы лодыжек и лучевой кости в типичном месте, а летом чаще случаются переломы шейного отдела (у купальщиков) и костей предплечья и плеча у детей (во время катания на каруселях или занятий на турнике).
Перелом — нарушение целостности кости при внезапном воздействии внешней травмирующей силы, превосходящей упругость костной ткани и приложенной непосредственно в месте повреждения или вдали от него.
Перелом, как правило, сопровождается повреждением прилегающих к его зоне мышечных волокон, окружающих сосудов и нервов.
Патологический перелом — перелом в результате незначительного по силе внешнего воздействия. Нарушение целостности кости происходит
11
на фоне различных патологических процессов (опухоль, фиброзная дисплазия, несовершенный остеогенез, туберкулез кости, хронический остеомиелит).
Неполный перелом — перелом, захватывающий часть поперечника кости (трубчатой кости — надлом; плоской кости — трещина).
К достоверным клиническим признакам перелома относятся:
–деформация конечности;
–анатомическое (истинное) укорочение конечности;
–патологическая подвижность костных отломков;
–крепитация костных отломков;
–боль при нагрузке по оси конечности.
Боль в конечности, ее отек и нарушение функции не являются специфическими признаками перелома.
Регенерация костной ткани
Регенерация костной ткани — это биологический процесс, заключающийся в образовании новой костной ткани, ее перестройке или восстановлении после повреждения.
Выделяют физиологическую и репаративную регенерацию. Физиологическая регенерация — это процесс, характеризующийся постепенным увеличением объема костной ткани в процессе роста и обновлением кости в процессе жизнедеятельности организма. Обновление кости — это сбалансированные между собой резорбция (рассасывание) и синтез нового костного вещества. Восстановление кости после нарушения ее целостности называется репаративной регенерацией.
Физиологическая регенерация
В течение всей жизни, от момента начала эмбриогенеза до гибели организма, костная ткань постоянно подвергается перестройке. Вначале это связано с ростом и развитием организма. После окончания роста продолжается постоянная внутренняя перестройка, которая заключается в постепенной резорбции части костного вещества и замене его новой костью. Это объясняется тем, что гаверсовы системы компактной кости и трабекулы губчатой кости не сохраняются в течение всей жизни. Костная ткань, как и многие другие ткани в человеческом организме, должна постоянно обновляться. Ежегодно меняется 2–4 % костной ткани. До 20–30-летнего возраста костная ткань интенсивно накапливается. С 30 до 40 лет наступает период равновесия между процессами резорбции и восстановления. После 40 лет минеральная плотность костной ткани постепенно снижается.
Максимальная минерализация костной ткани у женщин наступает к 35 годам, затем снижается в среднем на 10 % каждые 10 лет. Значительно
12
возрастает скорость выведения солей кальция после наступления климакса.
У мужчин масса костной ткани начинает уменьшаться в 50–55 лет и снижается в среднем на 4,4 % каждые 10 лет.
Степень минерализация костной ткани 75-летнего мужчины соответствует тому же показателю 45-летней женщины.
Репаративная регенерация
Нарушение целостности кости является пусковым моментом для процесса репаративной регенерации, итогом которого является образование костной мозоли. Длительность ее образования определятся множеством факторов, как местных, так и общих: состоянием организма, характером травмы, локализацией перелома, степенью кровоснабжения зоны перелома и всей конечности в целом, особенностями фиксации костных фрагментов и др.
Открытые переломы (10–15 % от всех переломов) сопровождаются большей степенью разрушения окружающих кость мягких тканей, что резко ухудшает кровоснабжение. Поэтому нарушения процесса заживления открытого перелома наблюдаются у каждого второго пациента.
Чем тяжелее повреждение костной ткани, тем больше в зоне перелома погибшего костного вещества, тем дольше протекает процесс репаративной регенерации. Это в первую очередь касается оскольчатых переломов. Большое количество мелких и крупных костных отломков после оскольчатых переломов трубчатых костей при малейших ошибках в тактике лечения значительно ухудшает прогноз сращения. Некоторые костные фрагменты в момент повреждения теряют связь с окружающими тканями (надкостницей, мышцами) и становятся свободнолежащими. При исследовании с помощью изотопного метода кровообращения в таких костных отломках, а также в связанных с окружающими тканями мелких костных фрагментах было отмечено отсутствие в них радиоизотопа. В связанных с надкостницей отломках средних размеров обнаружено 30 %, а в крупных фрагментах — 60 % от количества изотопов в костной ткани в норме. Таким образом, большинство костных отломков мелких и средних размеров обречено на некроз, что значительно увеличивает сроки сращения (консолидации).
Смещение костных фрагментов также приводит к более значительному повреждению окружающих кость мягких тканей. Установлено, что при поперечных переломах с угловым смещением отломков более чем на 30–45º возможно нарушение целостности питающих артерий в месте отхождения их от основного артериального ствола. Сильное смещение по ширине часто приводит к повреждению внутрикостного
13
ствола питающей артерии, поэтому поперечные переломы срастаются медленнее, чем косые и винтообразные, при которых костномозговые сосуды повреждаются в меньшей степени.
В результате перелома кость разделяется на два (простые переломы) и более (сложные) фрагмента или отломка. Заживление перелома включает следующие этапы: некроз костных отломков, развитие воспалительного процесса в костной ране, пролиферация и дифференциация остеогенных клеток, развитие костного регенерата и его минерализация.
Заживление перелома проходит в 4 стадии:
1.Первичная бластома — формирование в очаге ирритации и окружающих тканях материнского запаса для регенерата за счет катаболизма тканевых структур, мобилизации ресурсов тканей и включения всех звеньев нервной и гуморальной регуляции репаративного процесса (первые 3–4 дня после перелома).
2.Образование и дифференцирование тканевых структур. Уже к концу вторых суток клетки начинают пролиферировать. Полибласты (недифференцированные клетки первичной бластомы), в зависимости от условий, могут превращаться в остеобласты, фибробласты, хондробласты. Одновременно с пролиферацией клеток остеогенного слоя периоста происходит врастание кровеносных капилляров в регенерат, однако этот процесс значительно отстает от стремительного увеличения костной массы. В условиях недостаточной оксигенации клетки центральных участков регенерата дифференцируются в фиброзную или хондроидную ткань. Остеогенные клетки, расположенные ближе к кровеносной сети периоста, в условиях хорошего кислородного снабжения дифференцируются в остеобласты. По мере врастания сосудов в костный регенерат улучшается кровоснабжение его глубоких частей. Трабекулы костной ткани прорастают все глубже. Граничащие с ними участки хряща обызвествляются и гибнут. Их место занимает вновь образованная костная ткань. К седьмым суткам в области перелома наблюдается отчетливая манжетка регенерата вокруг костных отломков. Эта стадия обычно продолжается около 2 недель.
Различают трое составляющих (три источника) образования костной мозоли: периостальный (наружный), эндостальный (внутренний) и промежуточный (интермедиарный) регенерат, располагающийся непосредственно между костными отломками (рис. 5).
Рис. 5. Виды костной мозоли:
1 — периостальная; 2 — интермедиарная; 3 — эндостальная
3.Образование ангиогенных костных структур — восстановление сосудистой сети формирующегося костного регенерата, а также минерализация его белковой основы. Эта стадия длится от 2 недель до 2–3 месяцев. Ее можно четко выявить рентгенологически через 4–5 недель. К окончанию стадии устанавливается сращение отломков.
4.Перестройка первичного регенерата и реституции кости. Стадия длится от 4 месяцев до года и более. Клинически и рентгенологически выявляются признаки сращения отломков зрелой костью.
Клиническими признаками сращения перелома являются:
– отсутствие болей в зоне перелома при пальпации и осевой нагрузке на конечность;
– отсутствие патологической подвижности в зоне перелома.
При выявлении у пациента таких клинических признаков можно прекратить иммобилизацию конечности. Сращение перелома обязательно должно быть подтверждено рентгенологическим методом.
На первой стадии регенерат соединительной ткани на рентгенограмме не определяется. Первые признаки костной мозоли в виде нежных облачковидных очагов появляются у взрослых на 3–4 неделе после перелома (у детей — на 7–10 день). В дальнейшем тень мозоли становится более выраженной, линия перелома исчезает через 4–8 месяцев в зависимости от его локализации (рис. 6).
Так называемый костный шов в виде полоски остеосклероза может просматриваться на рентгенограммах через 1,5–2 года и более. В дальнейшем она становится менее интенсивной и принимает зернистый характер, затем отдельные участки постепенно сливаются и при полном обызвествлении мозоль приобретает характер гомогенной массы. На протяжении первого года костная мозоль ремоделируется, ясная продольная исчерченность проявляется через1,5–2 года.
15