155

Размещено на http://www.allbest.ru/

Механические и биологические аспекты в лечении больных с переломами костей голени

Щуров Илья Владимирович, канд. мед. наук

Аннотация

Впервые рассмотрены вопросы влияния возрастных изменений реактивности организма, жесткости фиксации отломков, функциональной нагрузки на конечность и других факторов на сроки фиксации и уровень функционального восстановления опорно-двигательной системы.

Оглавление

• Аннотация
• Общая характеристика работы
• 1. Влияние медицинских и биологических факторов на регенерацию травмированной кости и функциональное состояние конечности (обзор литературы)
• 1.1 Динамика функционального восстановления конечности в процессе лечения
• 1.2 Функциональное состояние конечности при лечении переломов голени традиционными методами
• 1.3 Особенности лечения оскольчатых переломов
• 1.4 Роль тяжести травмы, качества репозиции и стабильности фиксации
• 1.5 Влияние двигательной активности, функциональной нагрузки и адекватности кровоснабжения на заживление костной раны
• 1.6 Влияние на репаративную регенерацию неблагоприятных факторов (холода, боли, нарушения питания)
• 1.7 Физиологические изменения в мышцах нижних конечностей при травме
• Глава 2. Материал и методы исследования
• 2.1 Объект исследования
• 2.2 Методика чрескостного остеосинтеза при закрытых косых и винтообразных переломах костей голени
• 2.3 Методика чрескостного остеосинтеза при закрытых оскольчатых переломах большеберцовой кости
• 2.4 Методы биомеханических и физиологических исследований
• Глава 3. Влияние вида перелома, величины смещения отломков, возраста больных и социально-экономических факторов на сроки лечения больных
• 3.1 Оценка длительности периода фиксации костных отломков у больных с винтообразными переломами костей голени до и после 1990 года
• 3.2 Анализ влияния вида перелома на динамику реологических свойств костного регенерата и темпы репаративной регенерации кости
• 3.3 Влияние величины смещения отломков большеберцовой кости на уровень функциональной реабилитации больных
• 3.4 Жесткость фиксации большеберцовой кости и величина функциональной нагрузки у больных разного возраста
• 3.5 Влияние степени смещения отломков на кровоснабжение голени
• 3.6 Влияние травмы голени на состояние сердечно-сосудистой системы
• 3.7 Влияние различных факторов на длительность периода фиксации при оскольчатых переломах костей голени
• 3.8 Динамика кровоснабжения костного регенерата при лечении винтообразных и оскольчатых переломов
• 3.9 Влияние различных видов остеосинтеза на восстановление функционального состояния голени
• Глава 4. Восстановление функционального состояния опорно-двигательной системы больных
• 4.1 Клиническая оценка результатов лечения больных
• 4.2 Функциональные исходы лечения по Илизарову переломов костей голени
• 4.3 Восстановление сократительной способности мышц
• 4.4 Двигательная активность больных и опорно-динамическая функция поврежденной конечности
• 4.5 Циклические экономические изменения в жизни общества и длительность периода фиксации при переломах костей голени
• 4.6 Методы стимуляции кровотока и костной регенерации
• 4.7 Защитная реакция организма при восстановлении после острой травмы
• Заключение
• Список литературы

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Разработанный Г.А. Илизаровым и его сотрудниками метод чрескостного остеосинтеза внедрен в широкую клиническую практику более 40 лет назад. Последующие два десятилетия были годами триумфального шествия метода, применение которого привело к сокращению сроков лечения травматологических больных в 2-8 раз [109]. Однако исследования, проведенные после 1990 года выявили тенденцию к увеличению этих сроков [144]. Возникла необходимость вернуться к рассмотрению вопросов о сроках фиксации костных отломков при стабильных и нестабильных переломах в зависимости от тяжести перелома, жесткости фиксации отломков, а также кровоснабжения костного регенерата и функционального нагружения травмированной конечности.

При применении аппарата Илизарова при закрытых переломах костей голени в условиях стандартизованных методик остеосинтеза и наличия высококвалифицированного персонала на первый план начали выходить не технические и даже не медицинские, а биологические и социальные проблемы. Например, состояние реактивности организма, определяемое социальными факторами, которые оказались существенно измененными на фоне экономических проблем, характерных для многих регионов России. Изменилось качество жизни населения, под которым подразумевается широкий спектр условий питания, медицинского обслуживания, характера труда, быта, отдыха, имевших место в период, предшествующий травме.

Известно, что соответствующее гигиеническим региональным нормам содержание протеинов в пище способствует уменьшению риска перелома шейки бедра [173]. Нехватка в рационе людей протеинов оказывает глубокое отрицательное влияние на заживление перелома [182]. Ухудшение питания людей способствует развитию у них явлений остеопороза и уменьшению прочности костей [147]. На течение травматической болезни влияет наблюдавшееся на протяжении 3 месяцев до лечения больных нарушение белкового обмена [75].

В Курганской области, как и во многих регионах России в последние два десятилетия, произошло существенное ухудшение состояния здоровья населения и рост показателей заболеваемости и смертности населения [76]. У жителей Курганской области стало наблюдаться относительно позднее достижение пиковых значений минералов в скелете, абсолютное значение этого пика снижено, что, очевидно, связано с ухудшением качества питания населения, уменьшением повседневной двигательной активности [122]. В этих условиях в травматологии появилась тенденция отдавать в ряде случаев предпочтение другим менее затратным методам лечения, при которых короче срок стационарного и больше период амбулаторного лечения.

Цель работы - оценить влияние биомеханических, биологических и социальных факторов на длительность периода фиксации и функциональной реабилитации больных с закрытыми диафизарными винтообразными и оскольчатыми переломами костей голени в условиях применения метода чрескостного остеосинтеза.

Задачи исследования

1. Исследовать у больных с закрытыми диафизарными переломами костей голени влияние степени повреждения костного мозга, оцениваемой по величине смещения костных отломков, и повреждения мягких тканей на длительность периода фиксации.

2. Определить влияние степени жесткости фиксации костных отломков после остеосинтеза на длительность периода лечения при закрытых винтообразных и оскольчатых переломах костей голени в условиях лечения по методу Илизарова.

3. Разработать методику оценки кровоснабжения зоны регенерата, исследовать динамику кровоснабжения голени при лечении больных с винтообразными и оскольчатыми переломами костей и оценить взаимосвязь этих показателей с жесткостью фиксации отломков.

4. Исследовать сократительную способность мышц бедра и голени в процессе и в различные сроки после окончания лечения больных.

5. Определить динамику сроков фиксации на протяжении последних 30 лет при закрытых винтообразных и оскольчатых переломах костей голени. Выявить взаимосвязь изменения социально-экономического состояния населения исследуемого региона и длительности периода фиксации костных отломков в процессе лечения больных.

Выносимое на защиту положение. Длительность фиксации костных отломков при закрытых диафизарных переломах костей голени в условиях лечения по методу Илизарова определяется тяжестью повреждения кости и окружающих тканей, жесткостью фиксации костных отломков, а также социальными условиями жизни больных, изменяющимися с возрастом.

Научная новизна. Показано влияние характера перелома, степени повреждения тканей, жесткости фиксации отломков кости и возраста больных на динамику сращения костных отломков. Впервые дана сравнительная характеристика динамики кровоснабжения костного регенерата при винтообразных и оскольчатых переломах костей голени. Впервые выявлен циклический характер динамики продолжительности периода фиксации костных отломков при винтообразных и оскольчатых переломах, зависящей от изменения реактивности организма больных в соответствие с изменениями социально-экономических условий жизни населения.

Научно-практическая значимость работы определяется тем, что установлена зависимость сроков лечения больных не только от медицинских, но и биологических факторов, в частности, от меняющейся индивидуальной возрастной реактивности, связанной с социально-экономическими условиями жизни населения региона. Даны нормативы и сроки снижения микроподвижности костных отломков в условиях применения аппарата внешней чрескостной фиксации отломков. Разработана методика оценки интенсивности кровоснабжения зоны межотломкового диастаза. Показана динамика восстановления показателей опорной и опорно-динамической функции стопы, сократительной способности мышц бедра и голени при лечении больных с винтообразными и оскольчатыми переломами костей голени при применении метода Илизарова.

Материалы работы включены в программу кафедры последипломного обучения при ФГУ РНЦ "ВТО" им. акад. Г.А. Илизарова. По результатам диссертационного исследования получен патент на изобретение.

голень оскольчатый перелом регенерация

1. Влияние медицинских и биологических факторов на регенерацию травмированной кости и функциональное состояние конечности (обзор литературы)

1.1 Динамика функционального восстановления конечности в процессе лечения

В процессе эволюции не сформировались механизмы восстановления функциональных способностей локомоторной системы при переломе костей конечности. Такая травма для диких животных равносильна прекращению существования особи, поскольку животное лишается возможности добывать себе пищу и само становится добычей для хищников. В условиях бипедии потеря опороспособности одной из конечностей приводит к полной потере локомоторной активности. При таком способе передвижения предполагается создание объединений, где возможна забота о пострадавших членах сообщества.

По мере совершенствования методик лечения переломов костей требования к уровню восстановления функции возрастали. Но лишь с появлением метода Илизарова впервые стало возможным говорить о полном функциональном восстановлении опорно-двигательной системы, о совмещении по времени лечебной и функциональной реабилитации [59].

В условиях применения традиционных методик лечения с фиксацией больного или его конечности с помощью различных приспособлений достаточно подробно анализировалась роль биологических факторов, влияющих на сроки лечения травматологических больных [75].

Метод Илизарова обеспечивает гармоничное сочетание факторов механического и биологического характера, что в конечном итоге определило существенное сокращение сроков лечения больных [60, 108]. В частности, за счет внедрения современных технологий чрескостного остеосинтеза к настоящему времени в основном успешно решены медицинские проблемы лечения наиболее часто встречающихся закрытых диафизарных переломов костей голени [22, 86, 120, 143]. Определенный вклад в сокращение сроков лечения больных внесло совершенствование способов повышения точности репозиции и адаптации концов костных отломков [133].

Применение других (физиотерапевтических, фармакологических и т.д.) средств воздействия, в том числе и гипербарического кислорода оказывало определенное влияние на темпы функциональной реабилитации больных, но не на сроки консолидации костных отломков [98, 99, 149].

В условиях перехода отечественного здравоохранения на рыночные отношения и хозрасчет остро встала проблема дальнейшего сокращения сроков и стоимости лечения больных, что обусловило возрастание интереса к биологическим факторам, влияющим на эффективность лечения и сроки пребывания больных в стационаре.

При этом внимание травматологов было направлено на решение таких принципиально важных вопросов, как влияющих на длительность фиксации кости:

степени повреждения тканей в момент травмы;

точности репозиции и жесткости фиксации в процессе лечения;

функциональной нагрузки и ранней функции мышц;

нарушения кровоснабжения тканей.

Значение социальных факторов жизни пациентов при этом длительное время игнорировалось вследствие существовавших установок на постепенное стирание, по мере роста благосостояния общества, граней между различными слоями населения.

1.2 Функциональное состояние конечности при лечении переломов голени традиционными методами

В практическом здравоохранении у больных с неосложненными закрытыми переломами костей голени наиболее часто используется наложение гипсовой повязки, приводящее к блокированию суставов и нарушению функции мышц.

Лечение диафизарных переломов костей голени короткими гипсовыми повязками, несмотря на свою доступность, простоту и эффективность не нашло широкого распространения среди врачей, так как метод имеет ряд противопоказаний, которые делают его применение нецелесообразным у пациентов низкого роста, гиперстеников и лиц старше 65 лет. Недостаточная длина и значительный объем мягкотканного футляра поврежденного сегмента являются неблагоприятными в биомеханическом отношении факторами, препятствующими стабилизации концов отломков с помощью гипсовой повязки. У пациентов отмечается выраженный и стойкий дистрофический синдром в области стопы. При применении функционального метода у лиц старше 65 лет наблюдается недостаточная фиксирующая способность гипсовой повязки. Этому способствуют снижение тургора и гипотрофия мышц голени [62].

Появление новых материалов, развитие хирургии, асептики и антисептики привело к использованию для репозиции и удерживания отломков накостных пластин и внутрикостных фиксаторов различных конструкций (пластин, болтов, винтов, проволоки, стержней и других устройств) [57, 88, 170, 190, 207].

Поиск новых и усовершенствование известных методик не прекращается. Так А.В. Марфицин и соавт. [88] предлагают интрамедуллярный остеосинтез эластичными титановыми стержнями при лечении переломов костей голени, что обеспечивает достаточную жесткость фиксации костных отломков.

Сравнительная оценка функционального состояния травмированной конечности при переломе костей голени у больных, оперированных методом закрытого блокирующего интрамедуллярного остеосинтеза, на основании клинической картины, анализа антропометрических и электромиографических данных показала, что функция поврежденной конечности восстанавливается в среднем через 4 месяца после травмы [127].

Применение этих методов позволило осуществлять функциональное нагружение травмированной конечности, сократило сроки стационарного лечения, однако не решило всех проблем. Использование перечисленных конструкций влечет за собой дополнительную травматизацию тканей, сопряжено с полным или частичным разрушением костного мозга. Использование для фиксации костных отломков пластин, шурупов, болтов предполагает необходимость повторной операции, что неизбежно сопровождается дополнительной травматизацией мягких тканей, нарушением их кровообращения [12, 26, 177, 178, 179].

Метод чрескостного остеосинтеза при лечении больных с закрытыми переломами костей голени имеет ряд преимуществ перед другими:

1) метод универсален и применим при любой локализации перелома,

2) его применение не сопровождается значительным повреждением окружающих кость мягких тканей,

3) эффективен при ликвидации вторичных смещений отломков на этапах лечения перелома,

4) метод эффективен при лечении множественных переломов костей голени [42, 102, 134, 177].

Аппарат Илизарова широко применяется для репозиции и фиксации отломков при лечении осложненных переломов. Из всех оперативных методов метод Илизарова является наименее травматичным, бескровным и способствует раннему восстановлению функциональных свойств суставов и мышц поврежденной конечности, хотя и требует наличия у специалиста достаточного уровня квалификации и необходимости пребывания больного в течение необходимых сроков в стационарных условиях [143]. Однако эти сроки стационарного лечения представляются некоторым авторам слишком большими и вынуждают их отдавать предпочтение методу блокированного интрамедуллярного остеосинтеза [52, 53, 111], использовать "функциональные" повязки с применением пластических материалов [96].

1.3 Особенности лечения оскольчатых переломов

Среди диафизарных переломов длинных костей конечностей различных локализаций частота переломов костей голени в среднем колеблется в пределах 30-35% [166]. Как отмечал А.В. Каплан [64], лечение диафизарных переломов костей голени должно быть направлено на устранение всех имеющихся смещений, получение сращения костных отломков и восстановление функций смежных суставов. При лечении диафизарных переломов костей голени наибольшие трудности для травматологов представляют пострадавшие с оскольчатыми переломами данного сегмента, которые, как правило, возникают в результате прямого удара, сопровождаются значительными повреждениями мягких тканей и костей, смещением отломков, нарушениями периферического кровоснабжения и иннервации [40, 64].

Выделены 4 типа переломов:

Мелкооскольчатые (один осколок до 1 см в диаметре),

Среднеоскольчатые (один осколок диаметром 1-4 см),

Крупнооскольчатые (осколок диаметром более 4 см),

Многооскольчатые (два и более осколка).

При лечении данной категории пострадавших общеизвестны трудности репозиции и фиксации костных фрагментов с использованием различных способов консервативного и оперативного лечения. Известный прогресс был достигнут в условиях применения при лечении больных аппарата Илизарова [142].

1.4 Роль тяжести травмы, качества репозиции и стабильности фиксации

Вопрос о влиянии локализации перелома, характера перелома кости, обширности и тяжести повреждения окружающих мышц исследован наиболее детально. Особенно следует подчеркнуть, что объективные данные по этому вопросу могут быть получены при применении стандартизованных методик лечения. Поэтому столь важны сведения, полученные в условиях лечения больных в клинике ФГУ РНЦ "ВТО”. Во-первых, важно сравнить темпы сращения отломков различных костей верхних и нижних конечностей. Так Г.А. Илизаров и соавт. [60] приводят следующие показатели средней длительности периода фиксации при закрытых винтообразных переломах: плечо - 43 дня, предплечье - 49, бедро - 56 и голень - 58 дней. Большое значение имеет характер перелома. По данным тех же авторов, длительность фиксации при открытых переломах больше на 12%, сроки лечения оскольчатых переломов больше, чем поперечных и косых на 25-30%. Выяснено, что чем больше поперечное смещение костных отломков большеберцовой кости в момент травмы, тем соответственно больше длительность периода фиксации [143].

При анализе 986 историй болезней за 30-летний период (1966-1997 г. г.) установлено, что полную адаптацию костных отломков удается осуществить лишь в 21,6% случаев [143]. Неустраненные смещения приводили к замедленному сращению, регенерат был значительного объёма, функция мышц восстанавливалась не полностью, развивались контрактуры коленного и голеностопного суставов.

Точная репозиция отломков имеет огромное значение при лечении диафизарных переломов трубчатых костей, поскольку неустраненное смещение концов отломков даже на величину, равную толщине кортикальной пластинки, превращает площадь контакта отломков в точечную. В этих случаях требуется достаточно большое время для формирования эндостальной и периостальной костной мозоли. Система "аппарат-конечность" становится стабильной. Именно это обстоятельство явилось причиной того, что современные методики лечения предусматривают возможность близкого к идеальному сопоставления костных отломков с помощью метода чрескостного остеосинтеза [133]. При использовании систем накостных пластинок и интрамедуллярного остеосинтеза, по данным M. R. Urist et al. [231], диастаз между отломками до 0,5 см увеличивает время сращения кости до 12-18 месяцев.

Существенное сокращение сроков лечения при применении метода чрескостного остеосинтеза одни авторы связывают с возможностью применения компрессии, значительно повышающей стабильность фиксации [172, 186, 196, 204], другие - с созданием стабильной фиксации [126, 169, 233]. При чрезмерном давлении в условиях встречной компрессии неизбежно усиливается резорбция концов костных отломков. При этом, если сила компрессии больше массы тела, сращение наступает, но медленно [24, 61]. Наиболее эффективна начальная компрессия до 200 Н/см2, создающая полное обездвиживание отломков. Компрессия менее 90 Н/см2 может оказаться недостаточной для создания неподвижности отломков [126]. В то же время, элементарный расчет показывает, что в мягких тканях давление 68 Н/см2 ведет к перекрытию артериолярного русла и развитию ишемии. Поэтому сила компрессии больше силы, создаваемой мышечным тонусом, допустима лишь в первые недели после остеосинтеза, при отсутствии конгруентности концов отломков [189].

Разночтение при оценке роли компрессии становится объяснимым, так же как и представлениe от отсутствии положительного влияния компрессии на сращение, если учесть, что данные основаны на результатах экспериментальных исследований с гладкой поверхностью концов отломков [80, 181]. Компрессия необходима при лечении псевдоартрозов, для ускорения сращения отломков при артродезировании [59]. Компрессия, это лечебное средство, которое необходимо точно дозировать, использовать в зависимости от вида перелома и этапа лечения. Установлено, что без компрессии система теряет стабильность, сращение перелома происходит медленнее. Компрессия без точной репозиции может оказаться вредной, поскольку будет нарушать кровоснабжение концов отломков [58]. После образования первичного костного сращения нужна только стабильная фиксация костных отломков.

Еще сравнительно недавно эталоном сращения считалось первичное заживление костной раны [229], когда линия перелома на рентгенограмме не выявляется или не отличается от граничащей с ней компактной костью. Такое первичное заживление не всегда приводит к восстановлению прочности кости, сопоставимой с той, что была до травмы, и может закончиться в дальнейшем рефрактурой по линии излома [167].

Возникло положение о пользе для заживления костной раны так называемой "менее жесткой фиксации" отломков, дающей возможность создания минимальной осевой микроподвижности при аксиальной нагрузке травмированной конечности [203].

Однако, требуется математическое обоснование понятий "более и менее" жесткая фиксация в зависимости от вида перелома и способа остеосинтеза.

1.5 Влияние двигательной активности, функциональной нагрузки и адекватности кровоснабжения на заживление костной раны

Роль двигательной активности в функционировании различных систем описана достаточно подробно. Теоретической основой учения о стимулирующем влиянии двигательной активности на функцию различных систем является учение о моторно-висцеральной регуляции, представление о роли моторной доминанты в вегетативном обеспечении органов и о кинезофилии [93]. В последние годы в лаборатории В.В. Колпакова [70] проведен ряд исследований для оценки влияния двигательного режима на различные сферы жизнедеятельности и состояние здоровья человека.

В условиях сохранения после травмы двигательной активности снижается процент осложнений у больных пожилого и старческого возраста со стороны внутренних органов, в частности легких [142]. Степень мобилизации больных в первые две недели после операции по поводу перелома тазобедренного сустава позволяет прогнозировать смертность в течение одного года [192, 209].

Активным поборником идеи о стимулирующем влиянии функциональной нагрузки на кровоснабжение регенерата являлся В.И. Стецула [126]. Однако, не исключена и обратная зависимость: при более благоприятном течении заживления перелома быстрее восстанавливается двигательная активность больных. Доказано неблагоприятное влияние иммобилизации конечности для заживления перелома кости, фиксируемой пластинкой [228]. Ранние пассивные циклические движения могут оказаться полезными как для консолизации кости, так и для восстановления структуры суставного хряща [54, 219]. В то же время в эксперименте на животных не обнаружено стимулирующего влияния восстановления опороспособности конечности на заживление перелома [236].

Несомненный вклад в разработку представлений о роли физической активности больных в период лечения внес З.М. Атаев [6]. Им показана целесообразность более полного сохранения функциональной активности травмированной конечности при лечении переломов кости. Впрочем, роль функциональной нагрузки, как фактора стимуляции репаративной регенерации сломанной кости, декларируется практически всеми травматологами. Замечено, что в группе больных, мало нагружающих конечность, существенно снижены не только сила мышц, но и замедлен процесс репаративной регенерации кости [37, 82, 158, 217]. Гипокинезия не способствует восстановлению функциональных свойств опорно-двигательного аппарата.

Биомеханическая система "мышцы-кость" представляет собой диалектическое единство, обеспечивающее и опору, и передвижение. Очаги репаративной активности мышц стимулируют процесс репаративной регенерации в кости. Сосуды мышц являются основным источником васкуляризации экстраоссальной костной мозоли [45, 193, 200, 230, 237]. Усиление кровоснабжения мышц приводит к стимуляции кровоснабжения кости, увеличивая поперечник конечности в период роста, мышцы повышают изгибающую жесткость сегмента конечности и способствует балансированию внецентренных нагрузок на кость [214].

После перелома костей функция мышц нарушается полностью или частично. Их восстановление происходит относительно медленно и способствует восстановлению функциональных способностей опорно-двигательной системы в целом. Существенную роль в процессе регенерации Г.А. Илизаров [58, 59] придавал функциональной нагрузке, которая, как известно, препятствует развитию остеопороза [169] и способствует улучшению трофики окружающих мягких тканей. Стабилизация костных отломков с помощью аппарата внешней фиксации создает условия для ранней активизации больных, возрастания статической и динамической нагрузки на конечность [78]. Вопрос о количественной оценке взаимосвязи двигательной активности и эффективности лечения больных остается открытым и исследованным в основном в экспериментах на животных [24, 115, 126].В.И. Стецула [126] полагал, что механический фактор реализует влияние на структурную организацию кости через гидродинамические эффекты, возникающие при ее деформации. Этот же вопрос может быть рассмотрен с позиций рефлекторного сомато-вегетативного взаимодействия скелетных мышц и внутрикостных сосудов [93].

Г.А. Илизаров [58] пришёл к заключению, что компрессия при одной и той же величине может создавать как положительный, так и отрицательный эффекты, в зависимости от условий, и главным образом, состояния кровообращения. При нарушении кровообращения остеогенез прекращается [230]. Рост тканей стимулируется при таком давлении, которого недостаточно для перекрытия артериолярного русла, но которое способствует снижению трансмурального давления, что способствует ускорению кровообращения [59].

Одновременно с ростом в длину увеличивается и масса тела человека. Существует мнение, что именно количественная характеристика тканей у детей определяет величину артериального давления [194]. Помимо повышения артериального, стимулирующее влияние на рост детей оказывает и повышение венозного давления [199]. Накопилось большое количество фактов влияния повышения венозного давления и давления интерстициальной жидкости при врожденных и приобретенных артерио-венозных анастомозах, сосудистых опухолях и опухолях других тканей на местный рост органов [116, 184, 188, 198, 206].

Механизм местного биомеханического воздействия гипертензии, создающей напряжение растяжения тканей, на процесс роста в значительной степени стал понятней после открытия общебиологического свойства тканей отвечать на дозированное растяжение ростом и регенерацией [58]. Напряжение растяжения тканей возникает как под влиянием функции метаэпифизарных пластинок кости, так и под влиянием увеличения внутрисосудистого давления при изменении свойств гидравлического скелета.

Было установлено, что артериальная гипертензия в период естественного роста тела является важным звеном в регуляции ростовых процессов у детей с перинатальной патологией развития [161], при асимметрии в длине конечностей [160], у больных с последствиями перенесенного полиомиелита [213, 234].

Роль кровообращения для регенерации в клинике наиболее подробно проанализировали В.И. Фишкин и соавт., [135]. Для запуска регенераторной реакции в постоянно подвергающихся механическим воздействиям тканях необходима деструкция и возникновение тканево-сосудистого несоответствия.

Влияние нарушений кровоснабжения на репаративную регенерацию экспериментально исследовано при проведении опытов на животных. Было показано, что в условиях создания механического покоя на стыке костных отломков в зону повреждения врастают капилляры, и образующиеся из недифференцированных клеток остеобласты формируют вокруг них костные балочки [201]. Так возникает первичное ангиогенное сращение перелома. В условиях сохранения подвижности отломков васкуляризация зоны повреждения затруднена, и возникающая фиброзно-хрящевая форма регенерата направлена на создание покоя в этой области [214].

Для образования костной ткани необходимо адекватное их потребностям количество приносимого с кровью кислорода. При уменьшении его напряжения вместо кости образуется хрящ [169]. Следует отметить особую роль деструктивной фазы регенерации в репаративном процессе, в частности, в остеогенезе. Именно под влиянием резорбции концов отломков кости удаляется ингибитор остеоиндукции и выделяются морфогены - факторы, вызывающие превращение мезенхимальных клеток в остеогенные [137]. Повреждение тканей является пусковым моментом в реакции, приводящей к возникновению компенсаторной гипертрофии тканей [205].

Васкуляризация образующейся костной мозоли осуществляется за счет прорастания сосудов из окружающих тканей на 3-4 день после травмы, а при нарушении этого процесса наступает несращение [J. Wray., 1963]. Компрессия на стыке отломков может препятствовать васкуляризации костной мозоли.

Сама по себе интенсивность кровотока, по-видимому, не может решить исход сращения. Несращение становится возможным как при ишемии, возникающей вследствие повреждения артериального русла [59], когда температура кожи снижена более, чем на 2 град., низкий осциллографический индекс [118], так и в условиях гиперемии, когда температура увеличена до +3 град. [197]. Избыточный кровоток в области перелома, по мнению R. Judet et al. [196], препятствует отложению солей и формированию костной мозоли. Несращение - в первую очередь, следствие нестабильной фиксации отломков, которая может сопровождаться гиперемией [172]. В настоящее время известно, что гиперемия с гипертермией тканей обычно свидетельствуют об ускорении шунтового кровотока.

Исследование различных звеньев регионарного кровотока может проводиться различными методами, имеющимися в распоряжении авторов. При этом получаются относительные, неоднозначные результаты. Одни авторы указывали при лечении переломов на снижение, другие на ускорение кровотока конечности [135]. Достойно восхищения положение Г.А. Илизарова [60], который указывал на важность создания условий для адекватности кровотока запросам тканей.

По данным В.И. Козлова и соавт. [69], у детей в 11-12 лет завершается формирование дефинитивной конструкции путей микроциркуляции в тканях и становления реакции микрососудов. Последующее преобразование системы микроциркуляции сопряжено со специфической перестройкой микрососудов под влиянием внешнесредовых воздействий.

У детей раннего возраста в период ускорения естественного роста интенсивность кровотока увеличена [17, 21]. В 6-7 лет наблюдается высокая интенсивность капиллярного кровотока. В период перехода от детства к юности происходит значительное усиление гетерогенности структуры микроциркуляторного русла [20].

Исследование показывают, что у девочек интенсивный прирост скорости кровотока происходит в 9, 12 и 16 лет. У мальчиков этот показатель увеличивается в 12 и 16 лет [15, 119, 131].

Изучение состояния периферического кровотока в мышцах голени и предплечья у мальчиков 7-17 лет показало его закономерное возрастное уменьшение. Так, в 7 лет интенсивность кровотока в голени достигает 8,9±1,4 мл/100г*мин, а в 17 лет - только 3,2±0,5 мл/100г*мин [69].

В регуляции периферического кровообращения у детей младшего и среднего школьного возраста ведущая роль принадлежит, по-видимому, гуморальным факторам. В результате роста и развития детей наблюдается снижение интенсивности регионарного кровообращения, уменьшение констрикторных влияний на терминальные сосуды [119].

При переломах костей конечностей часто наблюдаются нарушения периферического кровообращения как с признаками ишемии ткани, так и без них. Расстройства кровообращения в конечности отрицательно влияют на консолидацию костных отломков и могут быть причиной тромбоэмболических осложнений и стойких нарушений трофики конечности [10, 11, 12].

Переломы длинных трубчатых костей нижних конечностей нередко сопровождаются отеками дистальных отделов конечностей, причиной которых является изменение фильтрационно-реадсорбционных отношений в тканях, повышением капиллярного давления вследствие венозного застоя и в 7,4% случаев сопровождаются тромбозом вен нижних конечностей у больных, оперированных по поводу переломов. Частота тромбоза вен нижних конечностей составляет 33%. Установлено преимущественно одностороннее поражение бедренно-подколенного сегмента и окклюзирующий характер тромбоза [55, 74].

Сосудистые расстройства зависят не только от тяжести травмы, но от возрастных изменений в сосудах. У лиц пожилого возраста нарушения регионарного кровообращения при переломах бедренной кости выражены в большей степени, чем у молодых [17, 19].

У лиц пожилого и старческого возраста процесс костеобразования протекает менее интенсивно по сравнению с лицами среднего возраста. Ослабленное течение репаративного костеобразования происходит, по-видимому, в результате меньшей интенсивности кровоснабжения тканей в поврежденном сегменте и меньшей концентрации остеотропных гормонов: кальцитонина и соматотропина, стимулирующих активность клеток костного мозга и способствующих увеличению массы кости [122].

Степень нарушения кровообращения зависит от тяжести травмы и проявляется различными сосудистыми нарушениями не только на поврежденной, но и на интактной конечности. Изменения возникают в функциях артериальной и венозной, а также и лимфотической систем. При нарушенной функции одной из этих систем другие перестраиваются таким образом, чтобы компенсировать утраченное равновесие в кровоснабжении [2, 4, 8, 9, 10, 11].

Расстройства кровообращения в поврежденной конечности замедляют консолидацию зоны повреждеия кости, удлиняют сроки нетрудоспособности больных, являются причиной осложнений исходов лечения [8, 10].

Переломы костей конечности, как правило, сопровождаются нарушениями периферического кровообращения, которые могут быть причиной плохих исходов лечения, а также таких осложнений как тромбозы, эмболии и стойкие расстройства трофики тканей. Микроциркуляция конечностей в значительной степени определяет поддержание жизнеспособности поврежденных тканевых структур, течение воспалительных и репаративных процессов при лечении больных с применением методик чрескостного компрессионно-дистракционного остеосинтеза [50].

Исследование регионарного кровообращения при лечении больных с заболеваниями и травмами конечностей может помочь в определении сроков снятия металических конструкций, в оценке полноты репаративных процессов, в предупреждении грозных осложнений. Адекватный уровень регионарного кровотока - одно из условий формирования полноценного костного регенерата и перестройки костной мозоли. Обнаружены статистически значимые отличия, а именно у больных со спицестержневой фиксацией степень выраженности сосудистого спазма была больше по сравнению с остеосинтезом спицевым аппаратом. По данным О.В. Бейдика и соавт., [16], на 5-7 сутки с момента снятия аппарата отмечено увеличение интенсивности кровотока, связанное с реализацией феномена "реактивной гиперемии" и большим значением снижения порога чувствительности остеорецепторов в регуляции регионарного кровообращения.

Одним из грозных осложнений у детей является посттравматическое нарушение кровообращения в конечности. При этом возникают различные по глубине изменения во всех тканях, что вызывает развитие стойких ишемических контрактур с нарушением функций конечности, а в тяжелых случаях - и гангрены [23].

Система кровообращения, активно участвующая в создании необходимых условий для остеогенеза, является чутким индикатором функционального состояния тканей [47, 145, 159].

Показателем успешной консолидации костных отломков в процессе лечения больных может явиться нормализация объёмной скорости кровотока [153].

Стабильная фиксация, ранняя лечебная физкультура создают условия для восстановления кровообращения и лимфообращения, что способствует быстрому уменьшению посттравматического отека конечности и сращению костных отломков.

Описаны факторы, влияющие на кровоснабжение работающих в различных режимах скелетных мышц: объем работающей мышцы, соотношение длительности периодов их сокращения и расслабления и степень расширения внутримышечных сосудов [61, 132].

1.6 Влияние на репаративную регенерацию неблагоприятных факторов (холода, боли, нарушения питания)

Представление об отрицательном влияние холода на сроки лечения переломов сложились под влиянием известного положения о сужении сосудов кожных покровов при их охлаждении. Однако недостаточная убедительность такого положения заставляет авторов искать дополнительные сопутствующие обстоятельства, ухудшающие регенерацию кости. Например, повышенную влажность среды [67, 139]. При этом у 79% больных с замедленной консолидацией переломов имело место сочетанное влияние неблагоприятных факторов (холода и влажности).

В то же время, нагревание с помощью спирали гипсовой повязки до 390 у экспериментальных животных приводило к уменьшению на одну треть сроков сращения перелома кости [32]. Данные этих авторов в дальнейшем не нашли подтверждения. Исследования заболеваемости жителей Тюмени позволяют предположить, что социально-экономические факторы, в частности белково-калорическая полноценность питания являются более важными компонентами состояния реактивности человека, чем климатические условия [125].

Острая физическая боль характерна для послеоперационного периода. В аналгезии нуждается практически каждый пациент. Послеоперационная анальгезия является одним из важнейших компонентов в системе общей интенсивной терапии хирургического больного, создающая условия комфортности пациентам. При этом обезболивание является проявлением не только гуманного отношения к больному, но и следствием более глубокого понимания механизмов боли, как интегрального фактора отрицательного воздействия на основные функциональные показатели организма и возможного отягощения течения послеоперационного периода [25]. Боль возникает при сдавлении органов при отеке, их ишемических расстройствах, сама способствует их усилению и имеет явно отрицательное значение, поскольку сопровождается повреждением тканей. Положительную роль чувство боли играет в качестве индикатора местного неблагополучия, требующего принятия экстренных мер [175]. По-видимому, длительность болевого синдрома может быть использована и как индикатор длительности процессов нейрогуморальной перестройки, направленной на мобилизацию защитных механизмов организма в условиях повреждения конечности.

Сращение отломков кости нарушается после высокой перерезки седалищного нерва [117]. При денервации наблюдается беспорядочное обильное разрастание соединительной ткани [140]. У экспериментальных животных применение барбамила тормозит, в то время как применение фенамина ускоряет заживление переломов [138]. Боль при травмах и дистракции является фактором, способствующим появлению остеопороза и замедлению сращения [101]. Длительное усиление афферентного раздражения при шоке может ухудшить течение лечебного процесса [224].

Впервые было замечено, что назначение витамина С эффективно при лечении переломов у крыс [202]. Однако эффект наблюдался лишь на фоне моделируемого в эксперименте гиповитаминоза.

Вопрос о влиянии количества и качества потребляемой пищи на динамику сращения поврежденной кости не такой простой, как могло показаться в первом приближении. Дело в том, что переломы костей срастаются даже в условиях полного голодания [173]. По-видимому, организм в процессе предшествующей жизнедеятельности создает аварийный запас необходимых пластических материалов, достаточный для сращения неосложненного перелома. И лишь при хронической белковой и витаминной недостаточности сращение костей замедляется [225, 226], механическая прочность костного регенерата у экспериментальных животных оказывается недостаточной. О белковой недостаточности организма можно судить на основании биохимических исследований содержания в плазме крови альбуминов и глобулинов, а также по уровню гемоглобина. Оказалось, что содержание в крови гемоглобина взаимосвязано с результатами лечения травматологических больных [227]. Недостаточность белкового питания неблагоприятна для костной консолидации [224], особенно при длительном течении заживления костей в области тазобедренного сустава [191].

При устранении вредного влияния хронического недостатка белков консолидация переломов длинных костей конечностей ускоряется [182]. Имеется большая литература, описывающая значение пищевых добавок и витамина D3 для консолидации костей [183], особенно у пожилых людей [168], в частности у худощавых пожилых женщин с переломами шейки бедра [185]. Описывается снижение при этом потери костного вещества в проксимальном отделе при свежих травмах [215]. Эффективность лечения зависит от качества и соответствия пищевых добавок потребностям организма после перелома [171].

Следовательно, для репаративной регенерации большее значение имеет качество жизни в период времени, предшествовавший травме [173, 182, 224, 225].

В практической деятельности травматологу иногда приходится отвечать на вопрос о влиянии потребления алкоголя на заживление перелома. В этом вопросе мнение исследователей противоречивы, поскольку не выделялись группы с полноценным и неполноценным питанием. Общеизвестно, что алкоголь является активным химическим веществом, небезразличным для организма. В экспериментальных условиях на крысах доказано, при хроническом и чрезмерном потреблении алкоголя происходит подавление репаративного процесса в поврежденной кости [174, 187]. Костная консолидация диафизарного перелома голени у лиц, злоупотребляющих алкоголем, имеет характерные отличия [212].

1.7 Физиологические изменения в мышцах нижних конечностей при травме

Скелетная мускулатура характеризуется длительным постнатальным онтогенетическим развитием, претерпевает ряд важнейших перестроек и достигает дефинитивных структурно-функциональных свойств только после завершения полового созревания [73].

И.А. Аршавский [5] в противовес представлению Рубнера о том, что развитие организма определяется увеличением площади поверхности тела, развил учение И.М. Сеченова и сформулировал "энергетическое правило скелетных мышц", в соответствие с которым интенсивность жизнедеятельности организма на уровне отдельных тканей и органов определяется особенностями изменения функционирования скелетных мышц, обеспечивающим взаимодействие организма и среды [14].

Общеизвестны факты, характеризующие состояние мышц травмированной конечности при переломах трубчатых костей. Это, прежде всего значительное повышения напряжения мышц травмированного сегмента, которое может привести к увеличению смещения отломков. Повреждение кости, возникающая при этом гематома и повышение внутримышечного давления, повреждение самой мышечной ткани сопровождаются раздражением рецепторов, ведущих к активации мотонейронов, мышечных веретен [7, 150].

Наряду с негативными последствиями иммобилизации, определяющая роль принадлежит самой травме. При травме непосредственно или вследствие отека и повышения внутритканевого давления, или под действием скелетного вытяжения, повреждаются сократительная и сухожильная части мышц и активируются обширные рецептивные поля. Результаты повреждения определяются размерами активированного рецептивного поля, что сопровождается рефлекторным усилением мышечного напряжения. Длительная активация сухожильных рецепторов угнетают мотонейроны и отрицательно сказывается на состоянии мышц [1, 39, 79, 106, 107, 141].

По данным литературы, у пациентов 30-40 лет с диафизарными переломами костей голени недовосстановление силы мышц голени и бедра к моменту окончания периода нетрудоспособности составляет не менее 15-25% от уровня здоровой конечности. В отдаленном реабилитационном периоде полного восстановления силы мышц также не наблюдается [51, 65].

Обнаружено, что максимальный момент силы мышц бедра и голени начинает восстанавливаться до 20-30% условно исходного уровня уже в процессе лечения по Илизарову [157]. В первые 3 месяца после снятия аппарата сила мышц восстанавливается до 60%, к году до 80-90% уровня интактной конечности. Темпы функционального восстановления с каждым месяцем замедляются, процент функционального недовосстановления определяется тяжестью повреждения.

Неполное структурно-функциональное восстановление скелетных мышц после повреждения обусловлено многими факторами. Это цепь взаимообусловленных межклеточных и тканевых реакций. Посттравматический миогенез протекает в условиях нарушения сосудисто-мышечного взаимодействия. Нарушение трофического обеспечения ткани обусловлено не только несовершенством реиннервации мышечных волокон, но и развитием посттравматических микроангиопатий [31, 41, 216, 232].

Важную роль в определении функционального состояния тканей конечности и биомеханических показателей мышц в репаративном процессе при лечении больных имеет уровень тканевой гидратации [46]. В условиях гипергидратации теряется центральный контроль вегетативного обеспечения тканей поврежденной конечности, возрастает роль местных, в частности биомеханических факторов регуляции. При этом исчезает способность к произвольным сокращениям мышц, существенно возрастает шунтовый кровоток.

Исследования, проведенные у больных с переломами бедра и голени различной локализации показали, что независимо от локализации перелома, степень снижения биоэлектрической активности мышц и динамика ее нормализации зависят от того, на каком уровне травмируется конечность [6]. Во всех случаях, когда перелом происходит на уровне сухожильного аппарата, наблюдается большее снижение биоэлектрической активности мышц, чем при переломах с локализациями на уровне брюшка мышцы. Так, при переломах голени наибольшее снижение биоэлектрической активности передней большеберцовой мышцы происходит при травмах, локализованных на уровне нижней трети, наименьшее - при травмах верхней трети сегмента. К дополнительному повреждению мышц ведут и многократные попытки репозиции, прошивание их спицами и стержнями, наличие подфасциальной гематомы и отека [100].

Если кратко резюмировать представленные данные исследований, то можно констатировать: изменения в состоянии мышц зависят от уровня повреждения; изменения выявляются в состоянии мускулатуры не только поврежденных, но и неповрежденных сегментов [6, 94, 95, 130, 136].

В группе больных, мало нагружающих травмированную конечность, существенно снижена не только сила мышц, но и замедлен процесс репаративной регенерации поврежденной кости [37].

Известно, что при 20-суточном пребывании в постели у здоровых молодых людей уменьшается объем возможной работы на велоэргометре на 26%, а после 62-суточного опыта на 43%. Уменьшается и продолжительность работы соответственно на 21 и 32%. В результате 2-месячного ограничения движений становая сила мышц и выносливость к кратковременным статическим напряжениям у этих лиц снижается до 76-88% от исходной, но выносливость к кратковременным динамическим напряжениям сохраняется [68].

Любой двигательный процесс определяется возможностью согласованности деятельности разнообразных мышц и регулирующих, направляющих их деятельность нервных центров. В связи с тем, что любое движение осуществляется благодаря сокращению мышц, которое обеспечивается поддержанием позы, тонической деятельностью, исследование тонуса мышц приобретает определенную значимость. Между тем, состояние тонуса мышц при травмах до настоящего времени должного внимания не уделялось.

При различных патологических состояниях, связанных с перенесенной травмой и последующей длительной иммобилизацией, отмечаются различной степени выраженности нарушения тонуса мышц. Следует отметить, что миотонометрия может быть применена на такой стадии восстановительного лечения, когда другие методы, в частности - динамометрия, бывают еще не выполнимы. Как показали наблюдения М. А Сигал и соавт., [123], сократительная способность исследуемых мышц у больных в момент прекращения иммобилизации была снижена по сравнению в соответствующими показателями здоровой конечности на 30-40%. В процессе восстановительного лечения эта диспропорция уменьшалась, отмечалось увеличение этого показателя, главным образом за счет увеличения контрактильного тонуса. Перед выпиской сократительная способность составляла 93,7±3,8% показателя здоровой конечности [123].

На основании данных электромиографических исследований Т.В. Зубаревой и соавт. [56], после операции при диафизарных переломах можно выделить два этапа в реабилитации мышц: фазу интенсивного восстановления (срок с 7 дней и до 2 месяцев после операции) и фазу умеренных изменений (срок с 3 месяцев до года).А.П. Шеин [150] считает более важным выделение ещё одного этапа восстановительного нейромиогенеза, который связан с увеличением амплитуды движений в суставах в период функциональной реабилитации больных и может сопровождаться нарушением функции антагонистов. Максимальные различия в функциональном состоянии мышц больной и здоровой конечности наблюдаются в первую неделю после травмы. Эти данные согласуются с ранее проведенными исследованиями и отражают те же общие тенденции периода восстановления [39, 124].