Влияние телескопического интрамедуллярного остеосинтеза большеберцовой кости на рост сегмента: пилотное экспериментальное исследование

В настоящее время проблема выбора методик коррекции деформаций конечностей у детей с не- совершенным остеогенезом и другими системными заболеваниями, сопровождающимися сниженными

прочностными свойствами костной ткани, сохраняет свою актуальность как в России, так и за рубежом. Для устранения подобного рода патологических состояний нередко используются различные варианты транс-физарного интрамедуллярного остеосинтеза [1-3]. Эффективность таких технологий связана с тем, что интрамедуллярный армирующий фиксатор выполняет роль внутреннего тутора в течение всего периода роста и предотвращает формирование новых деформаций [4-6].

Предложенное Metaizeau эластичное трансфизар-ное армирование [3] не является ведущим методом для применения у детей с несовершенным остеогенезом. Однако данная методика сохраняет показания при малых поперечных диаметрах костей, при полной облитерации костномозговой полости и малых диаметрах, когда стержни проводятся поднадкостнично, а также при коррекции деформаций предплечья [5, 7, 8].

Проведенное нами экспериментальное исследование влияния данного метода на рост сегмента в усло- виях имитации превентивного армирования выявило потерю величины резидуального роста от 1 до 5,4 %, а также нарушение формирования рентгеновских суставных углов при эксцентричном проведении эластичных стержней через зоны роста [9]. Наиболее распространенным и показывающим лучшие результаты в клинических условиях является телескопический интрамедуллярный остеосинтез (ТИО), где происходит скольжение одной части стержня внутри другой в процессе естественного роста конечности [10-12]. Однако экспериментальных исследований влияния телескопического стержня на рост армированного сегмента до настоящего времени не проводилось. В этих условиях требуют изучения особенности формирования эпифизов армированных сегментов, рост конечности в длину и оценка рисков развития угловых деформаций.

Цель исследования : в эксперименте на животных изучить особенности роста неповрежденной большеберцовой кости в условиях интрамедуллярного армирования телескопическим стержнем.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проведено нерандомизированное контролируемое исследование на 4-х здоровых беспородных однопометных собаках. Эксперименты были начаты в период достижения животными возраста 5 месяцев, вес щенков составлял 9,6 ± 0,8 кг.

Все хирургические манипуляции были выполнены в условиях операционной одной хирургической бригадой. Общая анестезия проводилась путем внутривенного введения тиопентала натрия в рекомендуемых дозах.

В данном эксперименте выполняли ТИО правой большеберцовой кости (опытная конечность) титановым стержнем (Стержень интрамедуллярный телескопический; рег. удостоверение № РЗН2017/6876 от 10.07.17, разработчик ООО «Метис», г. Томск, изготовитель – ООО «Остеосинтез», г. Рыбинск; стержень изготовлен из титанового сплава ВТ-6; ГОСТ 19807-91). Обе части стержня (внутренняя и внешняя) вводились через проксимальный метафиз парапателляр-ным доступом под рентгеновским контролем. Диаметр стержня подбирался заранее, но так как во всех случаях минимальный диаметр костномозгового канала на протяжении эпифиза составлял 5-6 мм, то у всех животных использовали стержни с диаметром 4,2 мм. Рассверливание канала не выполнялось ни в одном случае. Высота резьбовой части внутреннего и внешнего компонента сопоставлялась заранее (по рентгеновским снимкам) с высотой соответствующих эпифизов большеберцовой кости. При необходимости резьбовая часть укорачивалась до стерилизации стержня. Также заранее укорачивали внешнюю часть стержня. Остеоперфорация в проксимальном эпифизе выполнялась шилом диаметром 4,5 мм. После введения и вкручивания внутренней части в дистальный эпифиз выполняли введение и вкручивание внешней части в проксимальный эпифиз. Затем, после рентгеновского контроля, выступающий над тибиальным плато избыток внутренней части скусывался. Ушивание мягких тканей осуществляли послойно. В послеоперационном периоде животные начинали передвигаться с опорой на оперированную конечность в течение 2-3 дней.

Период наблюдения составил 210 суток после выполнения оперативного вмешательства. По окончании эксперимента биологический возраст животных соответствовал 12-ти месяцам.

Для достижения поставленной цели осуществляли рентгенографию правых и левых голеней в прямой и боковой проекции с использованием рентгеновского аппарата VEP X Technology Premium VET (Испания) с последующим рентгенограмметрическим анализом на этапах: непосредственно перед выполнением экспериментов (контрольная точка Д0, соответствующая предоперационному периоду), сразу после операции (Д1) и через 210 суток после начала опыта (Д210). При выполнении рентгенографии технические условия съемки были однотипными и составляли: напряжение на трубке – 44-46 kV, сила тока – 2,5-3,2 mA, фокусное расстояние – 97 см.

Для изучения исходов эксперимента измеряли (рис. 1):

• •    длину большеберцовых костей в боковой проекции;

• •    величину суперпозиции частей стержня (внутренней во внешней части, в см и %);

• •    механический медиальный проксимальный угол большеберцовой кости (mecanical Medial Proximal Tibial Angle, mMPTA) [13];

• •    механический латеральный дистальный угол большеберцовой кости (mecanical Lateral Distal Tibial Angle m, LDTA) [13];

• •    механический задний проксимальный большеберцовый угол (mechanical Posteroir Proximal Tibial Angle, m PPTA)

• •    механический передний дистальный большеберцовый угол (mechanical Anterior Distal Tibial Angle, mADTA)

• •    расположение стержней на уровне физисов относительно их срединных осей в сагиттальной и фрон-

• тальной плоскости (на рентгенограммах каждой проекции эпифизы делили на три части и определяли расположение соответственно в срединной, латеральной или медиальной трети или в срединной, передней или задней трети эпифиза).

Рис. 1. Схема измерений: а – длины голени и величины суперпозиции частей стержня: A – общая длина голени, длина стержня, B – величина суперпозиции (SP), B × 100 %/A = SP %; б – суставные углы на рентгенограмме в прямой проекции, в – суставные углы на рентгенограмме в боковой проекции

Вторичным рассчитываемым показателем была величина потери спонтанного роста оперированной ко- нечности в сравнении с контралатеральной (контрольная конечность).

Полученные количественные данные подвергали статистическому анализу при помощи надстройки AtteStat версии 13.1 к электронным таблицам Excel (2016, 16.0.5278.1000). Размер выборки предварительно не рассчитывали. Использовали методы описательной статистики: средние значения (М) и стандартное отклонение (SD). Сравнительные исследования производили с применением критерия Вилкоксона для независимых выборок. Разницу измерений значений между исследователями оценивали с помощью коэффициента вариации. Различия показателей считали статистически значимыми при р ≤ 0,05.

При выполнении экспериментов соблюдали принципы гуманного отношения к животным в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментов и других научных целей, и директивой 2010/63/EU Европейского парламента и Совета Европейского союза от 22 сентября 2010 г. по охране животных, используемых в научных целях. На проведение экспериментов по изучению влияния интрамедуллярных раздвижных конструкций на рост костей конечностей было получено положительное решение локального этического комитета (протокол № 2 (57) заседания Комитета по этике РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова от 17 мая 2018 года).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Ни у одного животного не наблюдали инфекционных или неврологических осложнений. Не было зарегистрировано блокировки стержней, телескопирование внутренней части относительно наружной отмечалось во всех случаях. Также ни в одном наблюдении не выявляли миграции частей стрежней (протрузия в коленный или голеностопный суставы или боковая миграция), а также потери фиксации резьбовых отделов стержней в эпифизарных отделах.

Расположение проксимальной резьбовой части во всех случаях было в средней трети как на рентгенограммах в прямой проекции, так и в боковой. Однако дистальная резьбовая часть во всех случаях располагалась в заднем отделе (задняя треть) дистального эпифиза большеберцовой кости, что обусловлено естественным анатомическим рекурвационным изгибом в средней трети диафиза большеберцовой кости собак.

При выполнении рентгенограмметрических исследований разница в измерениях изучаемых показателей между данными разных исследователей не превышала 2,4 %, что указывает на точность и воспроизводимость количественных измерений изучаемых параметров.

В таблице 1 представлены параметры длины большеберцовых костей и измерения суперпозиции частей стержней. Анализ результатов показал, что при достоверно значимом увеличении продольного роста опытной и контрольной конечности, достоверно значимой разницы в длине между ними в конце эксперимента не было обнаружено. Более того, только в одном случае голень с установленным стержнем оказалась короче на 8 мм. В остальных случаях разница в длине большеберцовых костей между правой и левой тазовыми конечностями не превышала 1 мм, что входит в границы ошибки измерения. То есть мы не получили достоверного влияния телескопического стержня на рост оперированного сегмента.

Таблица 1

Средние параметры длины большеберцовой кости в процессе эксперимента, телескопирование интрамедуллярных стержней

Длина большеберцовой кости, мм	правая левая	Д0	119 ± 26,2 119,3 ± 27,5
	правая левая	Д210	133 ± 24,02* 135,7 ± 28,7*
Суперпозиция частей стержней, мм (%)		Д1	84,7 ± 11,5 (77,3 ± 8,7)
			73,4 ± 8,1 (60,3 ± 3,7)
Потеря роста, мм (%)			2,7 ± 4,8 (1,6 ± 2,9)

* – обнаружена достоверная разница в длине большеберцовой кости в начале и конце эксперимента (р < 0,05).

В таблице 2 представлены средние значения рентгеновских углов ориентации суставных поверхностей конечностей у экспериментальных животных.

Таблица 2

Средние значения MPTA, LDTA, PPTA, ADTA в ходе эксперимента (°)

Угол	Д0		Д210
	правая конечность	левая конечность	правая конечность	левая конечность
MPTA	90 ± 0,0	90,3 ± 0,58	94,3 ± 1,5	93,7 ± 2,5
LDTA	85,7 ± 2,08	85,7 ± 2,08	84,3 ± 0,6	80,7 ± 1,2*
PPTA	68,0 ± 2,0	68,7 ± 0,58	70,7 ± 1,2	69,3 ± 2,1
ADTA	84,3 ± 1,5	84,7 ± 1,2	85,7 ± 6,5	74,4 ± 1,2*

* – достоверная разница между правой и левой конечностями по окончании эксперимента (р < 0,05).

По данным, представленным в таблице 2, отчетливо видно, что смещение резьбовой части внутреннего стержня кзади от центра дистальной ростковой зоны повлияло на ориентацию суставной поверхности опытного сегмента, что достоверно значимо отразилось на значениях ADTA и LDTA в сравнении с контрольной конечностью (рис. 2).

Интрамедуллярный остеосинтез неповрежденной большеберцовой кости собаки отечественным теле- скопическим стержнем не вызывал патологического замедления роста кости в длину. Расположение резьбовой части стержня в центре зоны роста проксимального эпифиза не оказывало негативного влияния на формирование угла наклона суставной поверхности. При эксцентричной локализации резьбовой части стержня в дистальном эпифизе происходило формирование угловой деформации.

Рис. 2. Рентгенограммы правой и левой голени в процессе эксперимента: а – до операции; б – в день вмешательства; в – через 7 месяцев после операции

ДИСКУССИЯ

Телескопическое армирование является ключевым звеном в хирургии несовершенного остеогенеза у детей [1, 6, 10]. Успех использования раздвижных конструкций зависит от многих факторов: непосредственно дизайна самих изделий и материала, из которого они изготовлены, особенностей хирургических техник при их установке, выраженности клинических проявлений заболевания, морфофункционального состояния костной ткани и даже от физической активности самих пациентов [14-17]. Среди прочих аспектов реконструктивной ортопедии внимание уделяется и вопросу влияния трансфизарного прохождения конструкций на процесс резидуального роста армированного сегмента [18].

В клинической практике имеются противоречивые сведения о влиянии трансфизарного расположения интрамедуллярных спиц на функцию ростковых хрящей. J. Horn с соавторами в своей работе отмечают форми- рование частичного эпифизиодеза и, как следствие, развитие угловой деформации при лечении переломов у детей подобными методиками [19]. В свою очередь, R. Langenhan, а также P.S. Yung с соавторами, утверждают, что трансфизарное проведение прямых спиц Киршнера не оказывает негативного влияния на рост оперированной конечности [20, 21].

В выполненном ранее экспериментальном исследовании трансфизарного эластичного армирования неповрежденных длинных костей мы не выявили значимого влияния подобного остеосинтеза на продольный рост. Потеря величины остаточного роста не превышала 2,5 % [9]. Вместе с тем отмечали изменение угла наклона дистальной суставной поверхности большеберцовой кости. Эксцентричное прохождение интрамедуллярных элементов через внутреннюю лодыжку стало причиной варизации голеностопного су- става. Результаты настоящего исследования абсолютно конкордантны предыдущему в той части, что транс-физарно проведенные телескопические конструкции не вызвали преждевременное закрытие зон роста и не сказались значимо на замедлении продольного роста в условиях отсутствия дополнительной травматизации кости (имитация перелома остеотомией).

Важным является вопрос топографии прохождения конструкции через ростковую зону. R. Seil с соавторами в эксперименте на 18 ягнятах после проведения центрально локализованного канала в процессе последующего роста сегмента не наблюдали угловой девиации [22]. В нашем исследовании центральное расположение стержня в проксимальном эпифизе не изменило формирование проксимального суставного конца большеберцовой кости в сравнении с неоперированной. Тем не менее, эксцентричное проведение в дистальном эпифизе привело к значимым отличиям в параметрах ориентации дистального суставного конца большеберцовой кости в сравнении с интактной костью к концу спонтанного роста.

На важность центрального расположения соответствующих резьбовых отделов стержней указывает и K. Holmes et al. [23]. Однако в этой работе речь идет о корреляции центрального расположения стержней с большей выживаемостью конструкции в отдаленном периоде с меньшим количеством миграций частей телескопического стержня, случаев нетелескопирования и других осложнений. Тем не менее, наше исследование конкордантно с вышеуказанным с точки зрения необходимости точного центрального расположения стержней в эпифизах.

Несмотря на то, что для достижения корректного телескопирования очевидна значимость центрального положения концов интрамедуллярных раздвижных конструкций в центре эпифизарных отделов, обеспечить данное условие в ряде случаев представляется затруднительным. Причинами могут являться деформации, плохое качество кости, наличие каналов, рассверленных при ранее выполненных оперативных вмешательствах, и другие обстоятельства.

В нашем исследовании эксцентричное расположение стержня в дистальном эпифизе, достигнутое во время выполнения оперативного вмешательства, объясняется естественным S-образным изгибом большеберцовой кости собаки. При этом следует отметить, что мы не наблюдали нарушений расхождения частей стержня в процессе роста. Эти данные демонстрируют отсутствие проблем телескопирования отечественного стержня, выполненного из сплава титана.

Отмечается, что наиболее часто встречающимся сопутствующим осложнением является проксимальная миграция стержня в разные периоды после его установки [16, 24]. В выполненном экспериментальном исследовании случаев продольной миграции частей конструкции не выявляли.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Влияние телескопических титановых стержней на продольный рост несущественно при изолированном интрамедуллярном остеосинтезе, имитирующем превентивное армирование. Титановые телескопические стержни не показали тенденции к блокированию в процессе роста конечности или потере позиции резьбовых участков в эпифизах. Эксцентричное проведение стержней через ростковую пластинку эпифизов явля- ется причиной формирования угловых деформаций в процессе последующего физиологического роста сегмента.

Дальнейшее исследование в данном направлении необходимо проводить в отношении изменения поверхности резьбовых частей имплантатов. Также требует изучения влияние стержня на рост конечности в условиях экспериментального перелома (остеотомии).