Образования хрящевой ткани после перелома
Процесс восстановления костной ткани — сложный комплекс трансформаций, включающий уникальное явление — превращение мягких структур в конгломерат, по прочности сравнимый с чугуном. Это превращение, известное как костная мозоль, после перелома позволяет кости и дальше выполнять свою функцию.
Что такое костная мозоль?
Это один из этапов заживления кости после переломов, своеобразный итог процесса регенерации. Упрощенно представляет собой мультиклеточный многотканевой костный регенерат (совокупность клеток и тканей на разной стадии развития), формирующийся в месте перелома, окружающий его снаружи и проникающий вглубь. Основная функция костной мозоли — фиксация отломков в относительно неподвижном положении, создание и поддержание в участке повреждения условий для функционирования клеточных элементов.
Термин «костная мозоль» подразумевает образование в месте нарушения целостности кости некоторой структуры, в последствии трансформирующейся в костную ткань.
При благоприятных условиях в очаге повреждения формируется небольшой по объему регенерат, быстро превращающийся в кость. Такое заживление называется первичным. В отличие от него вторичное заживление подразумевает заживление с образованием в первичном регенерате волокнистой и хрящевой ткани. Именно это образование принято считать костной мозолью. Далее, хрящ, формирующийся в костной мозоли замещается губчатой, а потом компактной костной тканью. Так восстанавливается кость в большинстве случаев.
Как появляется костная мозоль?
Формирование костной мозоли проходит в несколько стадий.
Первая стадия. В зоне перелома создаются условия, стимулирующие пролиферацию (разрастание клеток): гематома из-за излившейся в очаг крови, застойные и отечные явления из-за расширения сосудов и выпота жидкости в межклеточное пространство. Обнаруживается фибрин. В гематому мигрируют клеточные элементы — фибробласты, эндотелиоциты, лейкоциты, моноциты. На 3-5 сутки видны признаки некроза поврежденных участков тканей.
Вторая стадия. Начинается практически одновременно в первой, но явно различима в конце 2-х суток. Характеризуется образованием грануляционной ткани, содержащей плюрипотентные клетки — клетки, способные видоизменяться в процессе «взросления» и превращаться практически в любые типы клеток организма. В зоне перелома плюрипотентные клетки считаются основным источником как хрящевой так и костной ткани. На этом этапе в очаге уже видны компоненты различных тканей — хрящеваой, костной, фибробластической, остеобластической, мезенхимальной. Длится стадия около 2-х недель, но уже к 7-м суткам в области перелома наблюдается отчетливая манжетка вокруг костных отломков.
На третьей стадии формируются сосуды кости и происходит минерализация костного регенерата. Длится от 2-х недель до 3-х месяцев.
Четвертая стадия — образование молодой костной ткани за счет выработки ее компонентов остеобластами. Длительность от 4-х месяцев до года.
Этапы формирования костной мозоли
Классическая костная мозоль. Слева-направо:
А — перелом;
В — начало формирования мозоли;
С — сформированная манжетка вокруг перелома.
Сама костная мозоль состоит из 3-х слоев:
эндостальной
интрамедиарной
периостальной.
Эндостальный и периостальный слои выполняют, преимущественно, фиксирующую роль, удерживая отломки в относительной неподвижности. Периостальный также обеспечивает трофику очага повреждения и отвечает за формирование сосудов. Интермедиарный слой возникает между двумя предыдущими, когда они уже сформировались и фиксируют фрагменты кости.
Все три слоя не отдельные виды мозоли. Это слои любой костной мозоли, независимо от ее расположения. Исключение составляют случаи первичного заживления, когда между хорошо зафиксированными отломками созданы идеальные условия для сращения — отсутствуют мертвые ткани, сохранена надкостница и сосуды, минимально изливается кровь, расстояние между отломками не превышает 1-1,5 мм, нет их компрессии. В таких случаях восстановление проходит с образованием только интермедиарной костной мозоли.
Если костная мозоль не сформировалась?
Формирование костной мозоли достаточно деликатный процесс, на который могут повлиять негативно многие факторы. То, каким образом будет регенерировать кость зависит от:
отсутствия/наличия повреждений кожных покровов и соответственно проникновения микроорганизмов в участок перелома;
полного восстановления анатомии поврежденного участка;
максимального обездвиживания фрагментов кости;
полноценного кровеобеспечения зоны перелома;
своевременности обеспечения дозированных нагрузок на поврежденный сегмент.
Если все условия соблюдены кость срастается первичным заживлением. Если же не обеспечены адекватные для заживления условия, могут развиваться осложнения:
замедленная консолидация перелома;
несросшийся перелом;
ложный сустав.
Все эти нарушения возникают, по сути, из-за неправильного образования костной мозоли.
Самыми частыми причинами при этом являются:
некачественная репозиция отломков;
неоднократные попытки устранить смещение отломков;
слишком короткий период иммобилизации или перерывы в ношении фиксирующих приспособлений;
необоснованные неоднократные смены методов лечения;
неправильно подобранные физические упражнения или несвоевременное их назначение;
чрезмерное растяжение осколков на скелетном вытяжении либо большое расстояние между ними после репозиции;
повреждение магистральных сосудов или нервов;
излишнее удаление мелких отломков при остеосинтезе;
нестабильный остеосинтез;
слишком раннее удаление металлических фиксирующих конструкций;
нагноение в месте перелома;
Среди механизмов по которым вместо полноценной костной мозоли возникают несросшиеся переломы, ложные суставы и замедленная консолидация в центре стоит замедленная трансформация грануляционной и хрящевой ткани в кость.
Замедленная консолидация
Под микроскопом на образцах не замечено нарушений их структуры — наблюдается всего лишь замедленное превращение хрящевой мозоли в костную, а на первичной мозоли отмечается недостаточная минерализация. Если негативные факторы продолжают действовать замедленная консолидация превращается в несросшийся перелом.
Несросшийся перелом
При морфологическом исследовании между костями находят прослойку фиброзной или хрящевой ткани. Отломки окружены отдельными собственными подобиями мозоли.
Ложный сустав
Диагностируют когда фрагменты костей после длительного периода неадекватного лечения или его отсутствия приобрели рентгенологически признаки сформированных самостоятельных единиц, между которыми присутствует прослойка хрящевой ткани. Края излома в ложных суставах округлены, имеют собственную кортикальную пластинку, к которой примыкает хрящ. Продолжительное существование условно подвижных частей кости приводит к возникновению между ними в хряще синовиоцитов (клеток, в норме находящихся в суставных сумках истинных суставов), которые начинают продуцировать синовиальную жидкость, придавая тем самым патологическому сочленению признаки сустава.
Что делать если мозоль не формируется?
Костная мозоль не требует лечения, поскольку считается промежуточным этапом между переломом и восстановлением. Однако, в ряде случаев даже после завершенного сращения кости остается утолщение в месте перелома. Если локализация его имеет эстетическую значимость (располагается на лице, например) или функциональную (сдавливает корешки межпозвоночных нервов при переломах позвонков), проводят коррекцию такого периостального очага.
При замедленной консолидации необходимо обеспечить качественную иммобилизацию участка перелома, чтобы костная мозоль из хрящевой стадии могла трансформироваться в кость.
При несросшемся переломе, особенно если присутствует дефект костной ткани показано хирургическое лечение. Отсутствующий участок кости восполняют ауто- или аллотрансплантантатом и фиксируют до заживления.
При ложном суставе показано оперативное вмешательство с целью удаления костной мозоли и грануляционной ткани с последующим правильным сопоставлением отломков и качественной иммобилизацией. Часто приходится в таких случаях использовать аппарат Иллизарова.
Особую сложность составляют последствия переломов костей кисти — запястных, пястных и пальцев. Выраженная сухожильная и мышечная тяга, небольшой размер костей и их совместное движение делают репозицию и фиксацию отломков особенно затруднительными. Под «совместным движением» имеется ввиду зависимость в кисти между движением всех костей ее составляющих. Переломы пальцев вообще практически всегда сопровождаются разрывами сосудов и связок. Все это препятствует полноценному образованию костной мозоли. Показана иммобилизация металлическими конструкциями.
Костная мозоль при переломе пальцев.
Слева — состояние после перелома с формированием костной мозоли. Справа — итог лечения.
Распространенную патологию — вальгусную деформацию стопы — в широких массах часто называют костной мозолью. На самом деле суть патологии заключается в деформации сустава между большим пальцем ноги и плюсневой костью к нему примыкающей. Из-за постоянного воспаления в этой области постепенно развивается периостальная реакция — пролиферация кости под надкостницей. В результате к деформации присоединяется еще и огрубевшая надкостница с костным наростом под ней. По своей морфологии вальгусная деформация не считается костной мозолью.
Физиотерапия и костная мозоль
Физиотерапия при переломах способствует предотвращению образования контрактур, спаек, нарушения функции в дальнейшем. Среди широкого спектра физиотерапевтических методов наибольшее значение при переломах имеет лечебная физкультура. На стадии костной мозоли, когда существует уверенная фиксация отломков, упражнения с дозированной нагрузкой ускоряют трансформацию костной мозоли в молодую костную ткань, способствуют ориентации костных балок соответственно направлению нагрузки, чем упрочняют структуру кости.
Различные прогревания, электрофорез, массаж и тому подобные процедуры также могут оказаться полезными, но их влияние необходимо контролировать. Так, например, широко рекомендуемое УВЧ, не имеет смысла применять в заключительной фазе лечения, а непосредственно после перелома оно может спровоцировать увеличение гематомы. В период же иммобилизации гипсовой повязкой УВЧ не проникает в достаточной мере в ткани. Это же касается электрофореза и магнитотерапии.
Источник
В данной главе представлены биологические и биомеханические основы лечения переломов. Мы рассмотрим, как сломанная кость ведет себя в разных биологических и механических условиях и как это влияет на выбор хирургом метода лечения.
Любое хирургическое вмешательство может изменить биологические условия, а любой метод фиксации — изменить механические условия.
Эти изменения способны оказывать значительное влияние на сращение перелома и определяются хирургом, а не пациентом.
Поэтому каждый хирург-травматолог должен обладать базовыми знаниями по биологии и биомеханике сращения переломов, чтобы принимать, правильные решения при их лечении.
Главная цель внутренней фиксации — срочное и, если возможно, полное восстановление функции поврежденной конечносги.
Хотя надежное сращение перелома является лишь одним из элементов функционального восстановления, его механика, биомеханика и биология важны для достижения хорошего результата.
Фиксация перелома — это всегда компромисс: в силу биологических и биомеханических причин часто необходимо в некоторой степени жертвовать прочностью и жесткостью фиксации, а оптимальный имплантат не обязательно должен быть самым прочным и жестким.
В критических условиях механические требования могут быть важнее биологических, и наоборот. Аналогично, при выборе материала имплантата приходится идти на компромисс: например, выбирать между механической прочностью и пластичностью стали и электрохимической и биологической инертностью титана.
Хирург определяет, какая комбинация технологий и оперативных методов наиболее полно соответствует его опыту, имеющимся условиям и, главное, потребностям пациента.
Характеристики кости
Кость служит опорой и защитой для мягких тканей и обеспечиваег движения и механическую функцию конечности.
При обсуждении переломов и их заживления особый интерес представляет хрупкость кости: кость прочна, но ломается при незначительных деформациях.
Это означает, что кость ведет себя скорее как стекло, а не как резина. Поэтому в начале естественного процесса сращения костная ткань не может сразу перекрыть щель перелома, который постоянно подвергается смещениям.
При нестабильной или эластичной фиксации переломов (относительной стабильности) последовательность биологических событий — в основном сначала формирование мягкой, затем жесткой мозоли — помогает уменьшить нагрузку и деформацию регенерирующих тканей.
Резорбция концов костных отломков увеличивает межотломковую щель. Пролиферирующая ткань менее ригидна (чем костная), что уменьшает механическое напряжение в зоне перелома. Условия микроподвижности способствуют образеванию костно-хрящевой муфты, которая повышает механическую стабильность перелома. После достижения надежной фиксации перелома мозолью происходит полное восстановление функции. Затем за счет внугренней перестройки восстанавливаете! иасодная структура кости — процесс, который может занять годы.
Перелом кости
Перелом — это результат однократной или повторяющейся перегрузки. Собственно перелом возникает в течение доли миллисекунды.
Он приводит к предсказуемому повреждению мягких тканей вследствие их разрыва и процесса типа имплозии — «внутреннего взрыва». Мгновенное разъединение поверхностей перелома приводит к вакуум-эффекту (кавитации) и тяжелым повреждениям мягких тканей
Механические и биохимические явления
Перелом вызывает нарушение непрерывности кости, что приводит к патологической подвижности, потере опорной функции кости и к боли. Хирургическая стабилизация можег немедленно восстановить функцию кости и уменьшить боль, при этом пациент получит возможность безболезненных движений и избежит таких последствий повреждений, как комплексные региональные болевые синдромы.
При переломе происходит разрыв кровеносньк сосудов кости и надкостницы. Спонтанно высвобождаемые биохимические агенты (факторы) учасгауют в индукции процессов заживления. При свежих переломах эти агенты весьма эффективны, и какой-либо дополнительной стимуляции практически не требуется.
Роль хирургического вмешательства — направить и поддержать процесс заживления.
Перелом и кровоснабжение кости
Хотя перелом -исключительно механический процесс, он вызывает важные биологические реакции, такие как резорбция кости и образование костной мозоли. Эти реакции зависят от сохранности кровоснабжения. Следующие факторы оказывают влияние на кровоснабжение в зоне перелома и имеют непосредственное значение для хирургического лечения:
- Механизм повреждения. Величина, направление и концентрация сил в зоне повреждения определяют тип перелома и сопутствующие повреждения мягких тканей. В результате смещения фрагментов разрываются периостальные и эндостальные сосуды, отделяется надкосгница. Кавитация и имплозия (внутренний взрыв) в зоне перелома вызывают дополнительные повреждения мягких тканей.
- Первичное лечение пациента. Если спасательные мероприятия и транспортировка происходят без шинирования переломов, смещения отломков в зоне перелома будут усугублять иоюдные повреждения
- Реанимация пациента. Гиповолемия и гипоксия увеличивают тяжесть повреждения мягких тканей и кости, поэтому должны быть устранены на ранних этапах лечения.
- Хирургический доступ. Хирургическое обнажение перелома неизбежно ведет к дополнительному повреждению, которое может быть минимизировано за счет точного знания анатомии, тщательного предоперационного планирования и скрупулезной хирургической техники
- Имплантат. Значительное нарушение костного кровотока может возникать не только из-за хирургической травмы, но и вследслвие контакта импдантата с костью.
Пластины с плоской поверхностью (напр. DCP) имеют большую площадь контакта. Динамическая компрессионная пластина с ограниченным контактом (LC-DCP) имеет вырезки на поверхности, обращенной к кости; она была разработана именно для уменьшения площади контакта. Однако площадь контакта зависит также от соотношения радиусов кривизны пластины и кости.
Если радиус кривизны нижней поверхности пластины больше, чем радиус кривизны кости, то их контакт может бьть представлен единичной линией, и это уменьшает преимущества LC-DCP по равнению с плоской поверхносгыо DCP. Наоборот, когда радикс кривизны пластины меньше радиуса кривизны кости, имеется контакт по обоим краям пластины (две линии контакта), и латеральные вырезки на LC-DCP в значительной сгепени уменьшат площадь контакта. - Последствия травмы. Повышенное внутрисуставное давление уменьшает циркуляцию крови в эпифизе, особенно у молодых пациентов. Доказано, что повышение гидравлического давления (за счет интракапсулярной гематомы) снижает кровоснабжение эпифиза при открытой зоне роста.
Мертвая кость может быть восстановлена только путем удаления и замещения (т.н. «ползущее замещение» за счет остеональной или пластинчатой перестройки), процесса, который требует для завершения продолжительного времени.
Общепризнано, что омертвевшая ткань (особенно кость) предрасположена к инфицированию и поддерживает его.
Еще один эффект некроза — индукция внутренней (гаверсовой) перестройки кости. Она делает возможной замену мертвых осгеоцитов, но прмводит к временному ослаблению кости из-за транзиторного осгеопороза, который является неотъемлемой частью процесса ремоделирования.
Остеопороз часто наблюдается непосредственно под поверхностью пластин и может быть уменьшен за счет сокращения площади контакта пластины с костью (напр. LC-DCP), что максимально сохраняет периосгальное кровоснабжение и уменьшает объем аваскулярной кости.
Немедленное снижение костного кровотока наблюдалось после перелома и остеотомии, при этом кровоснабжение кортикального слоя поврежденной части кости снижалось почти на 50%. Это снижение связывалось с физиологической вазоконсгрикцией как периосгальных, так и медуллярных сосудов, возникающей как ответная реакция на травму.
В процессе сращения перелома, однако, наблюдается увеличивающаяся гиперемия в прилежащих внутри- и внекостных сосудах, достигающая пика спустя 2 недели. После этого кровоток в области костной мозоли постепенно вновь снижается. Отмечается также временное изменение нормального центросгремительного направления кровотока на противоположное после повреждения медуллярной системы кровообращения.
Перфузия костной мозоли крайне важна и может определить результат процесса консолидации. Кость может формироваться только при поддержке сосудистой сети, и хрящ не будет жизнеспособен при отсутствии достаточной перфузии. Однако эта аншогенная реакция зависит как от метода лечения перелома, так и от созданньк механических условий.
- Сосудистая реакция более выражена при использовании более эластичной фиксации, возможно, вследсгвие большего объема костной мозоли.
- Значительное механическое напряжение ткани, вызываемое нестабильностью, уменьшает кровоснабжение, особенно в щели перелома.
- Хирургическое вмешательство при внутренней фиксации переломов сопровождается изменениями гематомы и кровоснабжения мягких тканей. После чрезмерного рассверливания костномозгового канала
- Эндостальный кровоток уменьшается, однако если рассверливание было умеренным, отмечается быстрая гиперемическая реакция.
- Рассверливание при интрамедуллярном осгеосинтезе приводит к замедлению восстановления кортикальной перфузии в зависимости от степени рассверливания.
- Рассверливание не оказывает влияния на кровоток в косгной мозоли, так как кровоснабжение мозоли зависит в основном от окружающих мягких тканей. В дополнение к широкому обнажению кости значительная площадь контакта кости и имплантата приведет к снижению костного кровотока, так как кость получает снабжение из периостальных и эндостальньпс сосудов.
- Нарушение кровоснабжения минимизируется путем отказа от непостредственной манипуляции фрагментами, применением минимально-инвазивных вмешательств, использованием внешних или внутренних фиксаторов.
Как срастается перелом
Различают два типа сращения перелома:
- первичное, или прямое, сращение путем внутренней перестройки;
- вторичное, или непрямое, сращение путем формирования костной мозоли.
Первый происходит только в условиях абсолютной стабильности и является биологическим процессом остеональной перестройки кости.
Второй наблюдается при относительной стабильности (эластичной фиксации). Происходящие при этом типе сращения процессы сходны с процессами эмбрионального развития кости и включают как интрамембранозное, так и эндохондральное формирование кости.
При диафизарньк переломах формируется костная мозоль.
Сращение кости можно разделить на четыре стадии:
- воспаление;
- формирование мягкой мозоли;
- формирование жесткой мозоли;
- ремодедирование (перестройка).
Хотя эти стадии имеют различные характеристики, переход от одной к другой происходит плавно. Стадии определены произвольно и описываются с некоторыми вариациями.
Воспаление
После возникновения перелома начинается воспалительная реакция, которая продолжается до начала формирования фиброзной, хрящевой или костной таани (1-7-е сутки после перелома). Первоначально образуются гематома и воспалительный экссудат из поврежденньк кровеносньк сосудов. У концов сломанной кости наблюдается остеонекроз.
Повреждение мягких тканей и дегрануляция тромбоцитов приводят к выбросу мощных цитокинов, которые вызывают типичную воспалительную реакцию, т.е. вазодилятацию и гиперемию, миграцию и пролиферацию полиморфноядерных нейтрофилов, макрофагов и т.д. Внутри гематомы образуется сеть фибриновых и ретикулярных волокон, также представлены коллагеновые волокна. Происходит постепенное замещение гематомы грануляционной тканью. Остеокласты в этой среде удаляют некротизированную кость на концах отломков фрагментов.
Формирование мягкой мозоли
Со временем боль и отек уменьшаются, и образуется мягкая мозоль. Это примерно соответствует времени, когда фрагменты уже не смещаются свободно, то есть приблизительно через 2-3 недели после перелома.
Стадия мягкой мозоли характеризуется созреванием мозоли. Клетки-предшественники в камбиальных слоях надкостницы и эндоста стимулируются для развития в остеобласты. Вдали от щели перелома на поверхности периоста и эндоста начинается интрамембранозный аппозиционный рост кости, за счет которого формируется периостальная муфта грубоволокнистой костной ткани и заполняется костномозговой канал. Далее происходят врастание в мозоль капилляров и повышение васкуляризации. Ближе к щели перелома мезенхимальные клетки-предшественники размножаются и мигрируют через мозоль, дифференцируясь в фибробласты или хондроциты, каждые из которых продуцируют характерный внеклеточный матрикс и медленно замещают гематому.
Формирование жесткой мозоли
Когда концы перелома связаны между собой мягкой мозолью, начинается стадия жесткой мозоли которая продолжается до тех пор, пока отломки не зафиксируются прочно новой костью (3-4 месяца). По мере прогрессирования внугримембранозного образования кости мягкая ткань в щели перелома подвергается энхондральной оссификации и трансформируется в жесткую кальцифицированную ткань (грубоволокнистую кость). Рост костной мозоли начинается на периферии зоны перелома, где деформации минимальны.
Формирование этой кости уменьшает деформации в расположенных ближе к центру отделах, где в свою очередь также формируется костная мозоль. Таким образом, формирование жесткой мозоли начинается по периферии и прогрессивно смещается к центру перелома и межотломковой щели. Первичный костный мостик формируется снаружи или внутри костномозгового канала, вдали от подлинного кортикального слоя. Затем, путем энхондральной оссификации, мягкая ткань в щели перелома замещается грубоволокнистой костью, которая в итоге соединяет первоначальные кортикальные слои.
Ремоделирование
Стадия ремоделирования начинается после прочной фиксации перелома грубоволокнисгой костной тканью. Она постепенно замещается пластинчатой костью путем поверхностной эрозии и остеональной перестройки. Этот процесс может занять от нескольких месяцев до нескольких лет. Он продолжается до тех пор, пока кость полностью не восстановит свою первоначальную морфологию, в том числе костномозговой канал.
Различия в сращении кортикальной и спонгиозной кости
В отличие от вторичного сращения кортикальной кости сращение спонгиозной кости происходит без формирования значимой внешней мозоли.
Посде стадии воспаления формирование кости осуществляется за счет интрамембранозной оссификации, что можно объяснить огромным ангиогенным потенциалом трабекулярной косги, а также используемой при метафизарных переломах фиксацией, которая обычно более стабильна.
В редких случаях значительной межфрагментарной подвижности щель перелома может заполняться промежуточными мягкими тканями, однако обычно это фиброзная ткань, которая вскоре замещается костной.
Перелом шейки бедра
Перелом шейки бедра — тяжелая и опасная травма, которая может возникать как у пожилых, так и у молодых людей….
Подробнее…
doclvs.ru
Внимание! информация на сайте не является медицинским диагнозом, или руководством к действию и предназначена только для ознакомления.
Источник