Анализ динамики механо-акустического состояния покровных тканей врожденной культи предплечья при оперативном удлинении по Илизарову

Врожденная культя предплечья - относительно редкая аномалия развития верхней конечности. Отличительной особенностью ее является выраженное укорочение сегмента при сохраненной функции локтевого сустава, хотя возможно сочетание данной патологии с врожденным анкилозом локтевого сустава. В результате социальной дизадаптации заболевание приносит глубокие страдания пациентам. Современным подходом для решения вопроса медицинской реабилитации детей с врожденной культей предплечья является оперативное удлинение культи с раннего детского возраста

Как показывает анализ литературы, в настоящее время при оперативном удлинении предплечья пациентов с врожденной аномалией развития предплечья предпочтение отдается методу чреско-стного остеосинтеза с использованием аппарата Илизарова [9, 11, 16]. Метод Илизарова высокоэффективен также в целях подготовки культи предплечья к протезированию [7, 8, 14, 15, 16].

Следует отметить, что несмотря на широкое использование в лечении врожденной патологии предплечья дистракции мягких тканей, в частности с целью выведения из порочного положения кисти, объективная оценка изменения их меха- но-биологического состояния практически не осуществляется [11, 18]. Ранее проводились исследования пороговых значений болевой, температурной чувствительности и нейро-сосудистой реактивности кожи культей [4], осуществлялось акустическое тестирование кожи при подготовке ее к аутодермопластике при лечении синдактилии [6]. Методологически аспекты исследования механо-акустического состояния покровных тканей в условиях их дефицита и экстремальных воздействий (дистракция) требуют дальнейшего своего развития, поскольку лечение таких пациентов, как правило, многоэтапное, связано с отставанием пораженной конечности в росте и развитии и проводится с раннего детского возраста [12]. В литературе имеются скудные сведения о результатах мониторинга степени растяжения мягких тканей при удлинении культей сегментов конечностей.

Целью работы явился анализ динамики механо-акустического состояния покровных тканей врожденной культи предплечья в условиях оперативного удлинения с целью подготовки к протезированию верхней конечности.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДЫ

В клинике РНЦ ВТО 19 пациентам в возрасте от 4 до 18 лет с помощью аппарата Илизарова выполняли остеосинтез культи предплечья и остеотомию одной или обеих костей. Прирост длины культи составлял 4,3±1,1 см (от 3 до 6 см), а за несколько этапов (2 чел.) величина удлинения достигала 12 см. Применение механо-акустического тестирования с помощью анализатора кожи - ASA-4 (Россия и Югославия) позволяло оценивать степень деформирования покровных тканей на небольших участках куль- ти - ее передней поверхности и торце с помощью разработанной нами методики [5]. Диапазон скоростей звуковой волны составлял 15300 м/с, частот - 103-10 Гц, усилие прижатия датчика к коже не превышало 1,5-2,5 Н. Замеры проводили в предоперационном и дистракционном периодах, при фиксации конечности аппаратом и после его снятия. Датчик располагали в четырех стандартных направлениях - поперечно, продольно по отношению к анатомической оси конечности и под углом 45 и 135 град.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенные исследования показали, что скорость звука в коже врожденной культи предплечья в процессе оперативного удлинения изменяется в широком диапазоне. До операции скорость звука в коже культи в различных направлениях составляла от 37-67 м/с. В процессе удлинения скорость в соседних областях смежного с удлиняемой культей плечом возрастала до 68-171 м/с, причем этот параметр, также как в исходном состоянии, отличался большой вариабельностью. Поскольку мягким биологическим тканям присуща анизотропия (оптическая, структурная, биомеханическая), особый интерес представляло соотнести получаемые показатели с другими параметрами, полученными при различной ориентации относительно сагиттальной плоскости, в частности, во взаимно перпендикулярных направлениях [5]. Такой подход оценки относительных показателей дает всестороннюю картину деформирования покровных тканей. Поэтому для изучения акустической неоднородности, как важного свойства, присущего всем биологическим тканям, оценивали относительные параметры механо-акустического состояния покровных тканей на основе скалярных величин скорости звука. Для этого рассчитывли коэффициенты неоднородности. Так, коэффициент неоднородности A(z,x) определяли как отношение показателя скорости в продольном направлении к параметру в поперечной ориентации, другой коэффициент и В (диаг.) - как отношение скорости звука при диагональной ориентации 45 град., к значению скорости в направлении 135 градусов, декартовой системы координат. Установлено, что A (z,x) при тестировании покровных тканей по передней поверхности культи во все периоды удлинения был ниже аналогичного параметра на интактном предплечье (рис. 1). Его минимальные значения составляли 1,1; максимальная величина не превышала 1,3; т.е. степень акустической неоднородности в коже передней поверхности культи имела узкий диапазон изменений. Соответствующий показатель на интактном предплечье на 16,723,1 % был выше и достигал 1,29-1,6.

Рис. 1. Динамика коэффициента акустической неоднородности

Анализируя особенности акустической неоднородности в продольнопоперечном направлении, отметим, что несмотря на увеличение продольных размеров культи существенных изменений в обследованной группе обнаружено не было. Выявлено лишь ее недостоверное возрастание после завершения лечения. Факторами, влияющими на динамику механо-акустических свойств кожи удлиняемой культи являются: врожденная анатомическая аномалия дистальных отделов конечности (нарушение их роста и развития), воздействие дозированной тракции, развитие гипергидратации. Ранее было описано, что у больных с закрытыми переломами костей голени и отсутствием неравенства длины сегментов, несмотря на выраженный прирост скорости звука в коже, в покровных тканях наблюдалась акустическая изотропия [3]. Это доказывает влияние гипергидратации в указанных условиях на биомеханическое состояние кожного покрова.

Коэффициент акустической неоднородности В (диаг.), отражающий деформирование кожи в диагональных направлениях в коже культи обследованных пациентов не превысил 1,0 (рис. 2). Следовательно, несмотря на прилагаемые дистракционные усилия и увеличение анатомической длины врожденной культи предплечья, в диагональном направлении в покровных тканях удлиняемой культи механо-акустическое состояние характеризуется как изотропное.

Рис. 2. Степень неоднородности в покровных тканях передней поверхности культи предплечья в процессе удлинения (n=10). Нижний график (косая штриховка) - культя, верхний (серая заливка) - интактное предплечье

В качестве примера результатов тестирования покровных тканей культи приведена диаграмма динамики скорости звука пациента П., 15 лет, в различные периоды удлинения врожденной культи в продольном и поперечном направлениях (рис. 3). Как вытекает из представленного графика, превышение показателя скорости звука в продольном направлении относительно значений при поперечной ориентации датчика в дистракционном периоде составляло 22,4 %, в периоде фиксации - 32,8 %, а в ближайший срок после завершения лечения - 18,1 %.

□ Этап удл.

В zEo180

□ хБо180

Пер. лов кул.

Периодлечения

Рис. 3. Динамика скорости звука в коже передней поверхности культи больного П., 15 лет, до операции (1), в процессе дистракции (3, 4), фиксации (6, 7) и после снятия аппарата. Столбцы с горизонтальной штриховкой - скорость при продольной ориентации, белые столбцы - в поперечном направлении

Оперативное удлинение врожденной культи предплечья имеет важное значение для решения вопроса о последующем протезировании [16]. Достичь оптимальной анатомической длины костей культи для протезирования недостаточно, поскольку другим лимитирующим фактором в лечении является состояние ее мягких тканей [15, 16]. При врожденной культе предплечья не исключается риск истончения растянутой кожи, необратимое снижение ее упруго-эластических свойств и, как следствие, перфорация торца удлиненной костью мягких тканей. В этом случае континуум лечения и последующий реабилитационный период требуют, помимо учета субъективных ощущений пациента (наличие боли) и визуальной оценки состояния покровных тканей культи и ее торца, количественного анализа степени растяжения кожи сегмента.

На рисунке 4 представлены диаграммы показателей скорости звука в коже торца врожденной культи при различных ориентациях датчика пациента П., 15 лет. Дистракция (34 дн.) и ее завершение характеризуются близкими по форме акустическими полями, а в процессе релаксации тканей (при фиксации и после снятия аппарата) наблюдалось изменение конфигурации полей из округлой (ближайший срок после снятия аппарата) в эллиптическую (в отдаленном периоде).

Обращает на себя внимание сохранение реакции кожного покрова торца культи при максимальном сгибании в локтевом суставе, как это показано на рис. 4 (диаграмма 6). Форма акустического поля трансформировалась в многоугольник, ориентированный в диагональном направлении, показатель скорости звука в этом направлении снизился в 1,5 раза. Это отражает изменение плотности ткани при различном угле сгибания в смеж- ном суставе. После снятия аппарата больной П. успешно пользовался протезом и результатом лечения был доволен. В анализируемой группе лечившихся пациентов с врожденной культей предплечья осложнений в механо-биологическом состоянии покровных тканей не наблюдалось.

По данным различных авторов, достигнутое относительное удлинение культи может составлять от 40-60 % [16, 10]. А при наличии короткой культи и ее повторном удлинении проблема реадаптации покровных тканей, сохранение их трофики и структурно-механических свойств, своевременная диагностика перерастяжения тканей остается актуальной. Ранее отмечалась взаимосвязь степени прироста скорости звука в коже с величиной удлинения [2, 3, 12].

Представляло интерес проследить динамику механо-биологического состояния кожи торца культи у пациентов раннего детского возраста, поскольку конечности еще не достигли своих дефинитивных размеров. Динамика скорости звука в коже торца культи другой пациентки А., 3 л. представлена таблице 1, а формы огибающих кривых, построенных на концах векторов скоростей - на рисунке 5.

Рис. 4. Диаграммы скоростей звука в коже торца врожденной культи пациента П., 15 лет в различные периоды удлинения: 1 - 34 дн. дистракции;. 2 - 2 дня фиксации; 3 - 14дн. после снятия аппарат; 4, 5 - 74 дня и 2,5 г. после снятия аппарата соответственно; 5, 6 - при разогнутом и согнутом локтевом суставе соответственно

Рис. 5. Динамика акустических свойств в коже торца культи пациентки А., 3 лет. Диагноз: врожденная культя правого предплечья. Достигнуто удлинение 4 см (50 % от исходной): 1 - до лечения; 2 - 10 дн. дистракции; 3 - 21 д. дистракции;

4 - 3 дн. фиксации; 5 - 25 дн. фиксации; 6 - 26 дн. после снятия аппарата

Помимо оценки формы огибающих кривых проанализирована динамика прироста показателя скорости распространения звуковой волны в коже торца культи в различных направлениях относительно анатомической оси конечности. Установлено, что наибольший прирост этого показателя происходил в дистракционном периоде при поперечной и диагональной ориентации 45 град. Величина прироста скорости звука в поперечном направлении достигал 43, 6 % (10 дн.) и 37,3 % (21 дн. дистракции) (табл. 1). Следовательно, несмотря на слабо выраженную акустическую неоднородность в коже торца культи предплечья в процессе лечения наблюдается переход покровных тканей в напряженно-деформированное состояние, о чем свидетельствует величина при- роста скорости звука.

Ранее при лечении пациентов с посттравматическими культями предпринимались попытки использовать методику определения пороговых значений болевой и температурной чувствительности с помощью алгезиметрического прибора [4]. Оценивалась также нейрососудистая реактивность кожи культей посредством электрофореза симпатикотропных и парасимпатико-тропных препаратов [4]. Однако, как правило, указанные процедуры проводились в течение достаточно длительного времени (30 мин.) и требовали специальных условий проведения, что неприемлемо при обследовании пациентов раннего и среднего детского возраста.

В нашем исследовании на основе экспресс-анализа механо-акустического состояния кожи культей в различные периоды лечения выявлены особенности неоднородности покровных тканей удлиняемой культи предплечья, прослежена динамика скорости звука в коже ее торца. Полученные результаты механо-акустического состояния кожи торца культи и передней по- верхности культи предплечья позволяют в режиме on line прогнозировать сроки структурномеханической адаптации кожи культи, вовремя предупреждать возможные осложнения в виде перфорации торца культи удлиненной костью и развития трофических расстройств.

Скорость звука в коже торца врожденной культи предплечья пациентки А., 3 года, в процессе ее оперативного удлинения

Таблица 1

Период	Срок (дн.)	zБо	Прирост от исх. (Z) %	хБо	Прирост от исх. (Х) %	A (z/x)	Диаг. 45º	Прирост при 45º	Диаг. 135º	Прирост при 135º	B (диаг.)
До лечения		64,5		55		1,17	53		72		0,73
Дистрак-	10	75	16,28	79	43,6	0,95	74	39,6	91,5	27,8	0,81
ция	21	69	6,98	75,5	37,3	0,91	69,5	31,1	72	0	0,97
Фиксация	3	67	3,88	68,5	24,5	0,98	66	24,5	67	- 6,9	0,99
	25	64	- 0,8	70	27,3	0,91	60,5	14,2	63	- 12,5	0,96
После лечения	26	56	- 13,2	55	0	1,02	54	1,9	55	- 23,6	0,98