Опыт применения микроволновой магниторезонансной терапии в эксперименте при удлинении голени у собак

Методы оперативного удлинения конечностей при их укорочениях различного происхождения используются в настоящее время не только для решения ортопедических задач, но и в косметической хирургии. Именно поэтому их результаты как никогда должны быть наиболее оптимальными.

К числу нерешенных проблем в процессе удлинения конечностей относится ослабление негативных последствий, возникающих в мягких тканях. Установлено [1], что под влиянием растяжения в мышцах постепенно нарастают нарушения внутриорганного кровообращения, усиливаются экссудативно-пролиферативные явления в перимизии и фасциях, а также дистрофические изменения мышечных волокон. На фоне феномена «раздражения» нарастают явления дегенерации и распада в нервных элементах мышц. В конце периода дистракции усиливается склероз перимизия, фасций и нарастает атрофия мышечных волокон. В периоде фиксации в мышцах уменьшается выраженность дистрофи- ческих и пролиферативных процессов, но прогрессирует атрофия. Сохраняются значительные изменения внутримышечных сосудов. После снятия аппарата Илизарова строение мышц и сосудов постепенно нормализуется, однако даже через 18 месяцев после удлинения в них не происходит восстановление их нормальной структуры. По мнению многих специалистов, основная причина изменений, возникающих в мышцах при дозированном их растяжении, связана с нарушением микроциркуляции крови, приводящим к гипоксии в тканевых структурах.

Как показывает практика, применяемые методы ослабления гипоксических явлений при указанных выше нарушениях кровообращения не дают желаемого результата. В основе их ограниченной эффективности лежит невозможность прямого доступа противогипоксических препаратов к мышечным структурам, повреждения в которых при удлинении выражены неравномерно и носят очаговый характер.

Исследования последнего десятилетия сви- детельствуют о реальной возможности использовании физических методов коррекции для ослабления негативных последствий, вызванных гипоксией. Основной механизм усиления аэробного энергообеспечения в таких условиях связан с использованием магниторезонансных явлений в хромопротеинах [2, 3]. Это позволяет с помощью электромагнитного излучения (ЭМИ) низкой интенсивности как бы «подчеркнуть» активный центр протонированного гемопротеина. Такая активация инактивированных цитохромов дыхательной цепи митохондрий способствует повышению эффективности синтеза аденозинтрифосфата (АТФ) в клеточных структурах и, как следствие, нормализации в них окислительно-восстановительных реакций.

Для решения задачи энергетической коррекции гемопротеинов в начале 90-х годов прошлого столетия в Челябинске под руководством

С.Н. Даровских было разработано устройство (Пат. 1831343) ММРТ (микроволновой магниторезонансной терапии), излучающее сложно-модулированный поток электромагнитной энергии в диапазоне частот 4,1…4,3 ГГц с плотностью потока, не превышающей 100 мкВт/см2.

Проведенные исследования с применением данного устройства при лечении различных заболеваний детей и взрослых, показали высокую его эффективность по сравнению с рекомендуемыми методиками [4-6]. Определяющим компонентом исследованных заболеваний являлась гипоксия в тканевых структурах.

Именно эти обстоятельства и легли в основу постановки эксперимента, целью которого являлась оценка корректирующего воздействия микроволновой магниторезонансной терапии на мягкие ткани при удлинении голени у собак.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

На базе Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова были выполнены эксперименты на 4 взрослых беспородных собаках, которым после закрытой флексионной остеоклазии берцовых костей в средней трети диафиза проводили удлинение голени аппаратом Илизарова с темпом 1 мм в день за 4 приема. Дистракция продолжалась 28 дней, последующий период фиксации 60-80 дней, после снятия аппарата животных наблюдали в течение месяца.

Двум собакам (№ 1, № 2) проводили сеансы физиотерапии с помощью устройства ММРТ. Электромагнитное излучение, генерируемое устройством, направлялось на область формирования дистракционного регенерата, т.е. в среднюю треть голени. Сроки и режимы проведения сеансов: терапию начинали сразу же после операции и проводили в течение 19 дней, причем первые 5 дней срок до начала дистракции, сеансы осуществляли 2 раза в день по 10 минут. С началом дистракции до срока 14 дней удлинения сеансы проводили по одному разу в день по 10 минут. В периоде фиксации в сроки 15-30 дней вновь было применено ЭМИ по одному разу в день по 10 минут на ту же область. Две собаки (№ 3, № 4) составили контрольную группу.

Клинически состояние (отек, атрофию) мягких тканей удлиняемой конечности (окружность) оценивали по рентгенограммам, измеряя в динамике диаметр контуров мягких тканей в прямой и боковой проекциях на уровне линии излома проксимального отломка. Материалом для морфологического исследования служила передняя большеберцовая мышца. Забор материала производили с сохранением натяжения. Гистологические препараты мышц окрашивали гематоксилином-эозином и пикрофуксином по Ван Гизону. Стереологический анализ проводили методом точко-счетной объемометрии на поперечных криостатных срезах передней большеберцовой мышцы в средней трети ее брюшка, обработанных гистохимической реакцией для выявления активности АТФ-азы. Используя микроскоп "Визопан" фирмы "Reichert Jung" (Австрия) получали проекции изображений препаратов на матовый экран, на который накладывали тестовую решетку коротких отрезков с параметрами: Pт = 156 (36) число тестовых точек. Определяли первичные стереологи-ческие параметры: относительный объем микрососудов, мышечных волокон и соединительной ткани в единице тестового объема мышц; число профилей микрососудов и мышечных волокон в тестовом поле зрения или численную плотность мышечных волокон и микрососудов. Рассчитывали вторичные стереологические параметры: отношение численной плотности микрососудов к численной плотности мышечных волокон видовую константу, оценивающую васкуляризацию мышцы и снабжение ее кислородом. Достоверность отличий от сравниваемых опытов определяли по критерию Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ

При анализе по рентгенограммам состояния мягких тканей удлиняемой конечности была ус- тановлена следующая закономерность. В опытах, где применялось ЭМИ, отмечено плавное, незна- чительное увеличение окружности конечности после операции, которое сохранялось практически на протяжении всего эксперимента (рис. 1). У собак контрольной группы, отек конечности нарастал до конца периода дистракции, а после окончания его в периоде фиксации отмечалась прогрессирующая атрофия мягких тканей (рис. 2).

Рис. 1. Результаты изменения длины окружности L конечности животных опытной группы после операции (ОП) в периоды (сутки) дистракции, фиксации (Ф) и без аппарата (БА)

Рис. 2. Результаты изменения длины окружности L конечности животных контрольной группы после операции (ОП) в периоды (сутки) дистракции, фиксации (Ф) и без аппарата (БА)

Через 30 суток после снятия аппарата был проведен сравнительный морфологический анализ большеберцовой мышцы в эксперименте с классической дистракцией и в аналогичных опытах с использованием ЭМИ. При визуальном анализе мышечной ткани было выявлено, что в эксперименте, где использовалось ЭМИ, диамет-

Таблица 1

Значения стереологических параметров передней большеберцовой мышцы у животных опытной и контрольной групп

ры мышечных волокон очень разнообразны, микрососуды распределены крайне неравномерно, их количество в отдельных очагах очень обильно, местами - не отличается от эксперимента с классической дистракцией (контроль).

Стереологический анализ данных (табл. 1), выявил следующее. Объемная ( VV_МВ ) и поверхностная ( SV_МВ ) плотность мышечных волокон достоверно не различаются. Однако их численная плотность ( NA_МВ ) – достоверно выше (p<0,05) в эксперименте с применением ЭМИ. Объемная ( VV МСД ), поверхностная ( SV МСД ) и численная плотность ( NA_МС Д ) микрососудов в сравниваемых экспериментах достоверно различаются (p<0,001). Причем относительный объем микрососудов в 1,5 раза выше в серии с классическим удлинением, а поверхностная и численная их плотность выше в эксперименте с ЭМИ в 1,6 раза (p<0,001). Последнее является важным положительным фактором, обеспечивающим трофику дистракционной мышцы, ослабления в ней негативных последствий, вызванных гипоксией. Перераспределение в объемной плотности микрососудов произошло ввиду значительного уменьшения (в 2,8 раза) объемной доли ( Vv_СТ ) соединительнотканных прослоек в эксперименте с применением ЭМИ. Следствием этого стала более интенсивная адаптационная направленность процессов в мышечной ткани и заметное ослабление негативных явлений, связанных с удлинением конечностей.

Гистологические исследования мышц голени исследуемых групп животных, проведенные через 1 месяц после снятия аппарата Илизарова, выявили в опытной группе более высокую по сравнению с контрольной группой плотность скопления в мышечных волокнах крупных прозрачных ядер. Это свидетельствует о более интенсивной внутриклеточной физиологической регенерации мышечной ткани.

Группы	Параметры
	VV МВ , мм3/мм3	SV МВ , мм2/мм3	NAМВ , мм-2	VV МСД , мм3/мм3	SV МСД , мм2/мм3	NAМС Д , мм-2	VvСТ , мм3/мм3
Опытная	0,8995 0,0077	1070,9 27,9	932,7 37,0	0,0272 0,0028	156,2 10,6	1171,0 41,4	0,083 0,007
Контрольная	0,7239 0,0080	1061,5 15,5	843,6 22,8 (p<0,05)	0,0420 0,0022 (p<0,001)	98,9 6,8 (p<0,001)	737,9 11,3 (p<0,001)	0,234 0,005 (p<0,001)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ограниченное количество животных в эксперименте: два в контроле, два в опыте, на первый взгляд, должны нивелировать различия в полученных значениях контролируемых параметров, признать ограниченной их научную ценность. Однако если обратить внимание на степень статистической достоверности (р<0,001) по некоторым из параметров и почти трехкратное уменьшение соединительнотканных прослоек в деформированных мышцах опытных животных по сравнению с животными контрольной группы, то можно утверждать о детерминированном характере зафиксированных изменений, не зависящих от количества животных, задействованных в эксперименте. Именно поэтому полученные результаты следует признать научно значимыми. Значительный корректирующий эффект в мягких тканях, выявленный в ходе эксперимента, свидетельствует о большой перспективности применения устройств ММРТ в травматологии и ортопедии.