Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

MICROCIRCULATION IN REPARATIVE PROCESS AFTER FRACTURES IN PATIENTS WITH OSTEOPOROSIS

Свешников К.А., Русейкин Н.С.
Main blood circulation was studied at 134 patients at the age of 65-75, with osteoporosis and fractures. Human serum albumin, marked as 99m Ts and tissue bloodflow – s133He was injected to the patients. It was found out that in healthy person through anterior tibial muscle flow 0,053±0,004 ml of blood at 1 g of tissue per minute. In cortical layer of diaphysis the volume of blood flow was 0,008±0,0006 ml at 1 g of bone per minute, in bone marrow – 0,030±0,002 ml per minute. At the 1-2 day at trauma site blood circulation was weaker. Three days after trauma blood flow started to accelerate along all damaged segment (208±9,8%). Amount of capillar blood flow at anterior tibial muscle increased up to 10,6±0,85 ml (normal 5,3±0,42 ml). The area of increased circulation was much bigger than the fracture site.

Несмотря на исключительную важность состояния сосудистого русла и микроциркуляции в репаративном костеобразовании, многие аспекты этой проблемы остаются малоизученными. Установлено, что сохранение магистрального кровотока в передней большеберцовой артерии, а также внутрикостного кровотока (питательная артерия) обеспечивает кровоснабжение костной мозоли в большеберцовой кости после перелома. Функция конечности в процессе лечения восстанавливается при условии улучшения микроциркуляции в области травмы.

Материал и методы

Больных остеопорозом и с переломами в возрасте 65-75 лет обследовано 134. В эксперименте с переломами была задействована 21 собака. Состояние магистрального кровообращения у больных изучали после внутривенного введения в локтевую вену альбумина человеческой сыворотки (АЧС; фирма "CIS", Франция), меченного по 99мТс, а тканевой кровоток - с 133Хе.

 Для исследования кровотока в нижних конечностях с АЧС больного помещали на стол эмиссионного фотонного компьютерного томографа (гамма-камера) - «Фо-гамма 3ЛЦ-75» фирмы «Nuclear Chicago» (США). Детектор гамма-камеры устанавливали над местом перелома с таким расчетом, чтобы в «поле зрения» попадал и симметричный участок неповрежденной конечности. Через каждые 3 секунды регистрировали время появления меченого пирофосфата в больной и неповрежденной конечностях и степень заполнения сосудов. Автоматически проводилось построение профильных кривых, характеризующих изменение активности в изучаемом отделе конечности. В итоге получали представление об объемной скорости кровотока.

При исследовании верхних конечностей больной сидел, руки помещал на стол прибора, к месту перелома и симметричному участку неповрежденной конечности приставляли детекторы установки УР-I-3 и записывали кривые накопления и выведения активности. Пространственное распределение меченого альбумина изучали путем сканирования на планисканере КЕ-32 (фирма "Radiax", Италия). Он имеет вмонтированную в прибор пересчетную радиометрическую установку, позволяющую сразу после сканирования, не изменяя положения конечности, сделать радиометрию. Ее проводили через каждые 2 см. Для получения статистически достоверных величин в каждом месте измерения подсчитывали 2000-5000 импульсов. Полученные данные сравнивали с величинами на соответствующем месте здоровой конечности.

Для исследования тканевого кровотока применяли 133Хе, растворенный в физиологическом растворе. Вводили его в объеме 0,2 мл в переднюю большеберцовую мышцу на расстоянии 8 см дистальнее нижнего края надколенника на глубину 1 см.

Число миллилитров крови (ЧМК), протекающей через мышцу, вычисляли по формуле [3]: ЧМК= 1,61Д, где Д - угол наклона кривой выведения 133Хе, 1,61 - пересчетный коэффициент, а также формуле [1]:

ЧМК = 0,693 х 0,7х100 мл на 100 г/мин,

где Т1/2 – период Т1/2 полувыведения.

В связи с тем, что в условиях клиники невозможно точно оценить состояние кровообращения непосредственно в костном мозге, в корти кальной части кости, где идет регенерация, соответствующие наблюдения сделаны в условиях эксперимента на 21 взрослой беспородной собаке (17-22 кг) при соблюдении необходимых условий [2]. У собак под наркозом (внутривенное введение пентобарбитала натрия - 30 мг/кг) с помощью аппарата Илизарова закрытым способом производили остеотомию в середине нижней трети большеберцовой кости. Затем с помощью этого же аппарата костные отломки фиксировали, создавая максимально благоприятные условия для сращения. Проксимальнее места перелома (на 1 см) в кости просверливали отверстие диаметром 2 мм для последующего введения 133Хе. Благодаря жесткой фиксации отломков собаки с первых же дней начинали передвигаться. Их обследовали на 1-й, 3-й и 7-й дни и далее еженедельно до наступления сращения и снятия аппарата.

Объем крови, протекающей через кортикальную часть большеберцовой костив месте перелома определяли с 125I-антипирином. Сущность методики сводилась к следующему. Под наркозом обнажали а.nutritia, в нее вводили тонкую иглу, соединенную с полиэтиленовой трубочкой, в которую вначале вводили 2500 ЕД гепарина, затем 0,74 МБк 125I-антипирина. После инъекции вплотную к коже приставляли два детектора установки УР-1-3 (один в верхней трети большеберцовой кости, второй - над местом перелома) и записывали кривые выведения его. После того как активность понижалась до уровня фона, в левую яремную и правую сонную артерии вставляли иглы. В яремную вену вливали 7,4 МБк 99mТс-пирофосфата. Затем через каждую минуту в течение 10 минут из сонной артерии брали по 1 мл крови. После этого производили эвтаназию животного введением 500 мг пентобарбитала натрия. Задние конечности сразу же быстро вычленяли в коленном суставе, очищали от мягких тканей и подсчитывали активность в специально созданном свинцовом домике, используя для подсчета детектор и радиометрическую установку планисканера. Далее из симметричных участков левой и правой большеберцовой костей выпиливали фрагменты длиной 6 см. В центре правого - находилось место перелома (в этих местах до вычленения проводили радиометрию). У костных фрагментов удаляли кортикальный слой, разрезали на мелкие кусочки, измельчали, определяли величину активности, а также удельную массу кости.

Величину активности в образцах крови подсчитывали на гамма-счетчике фирмы "Trakor Еuropa" (Голландия).

Кровоток в миллилитрах на 1 г кости в минуту вычисляли по формуле [4]:

где Сх(О) - максимальная величина введенной активности; Сх(t) - число импульсов за время t; Р - удельная масса кости, Stto Cx(t)dt - величина площади (в см2), определяемой на графике между кривой выведения РФП из места перелома и в неповрежденной кости; l - отношение величины активности кость/кровь для 125I-антипирина.

Величину накопления 99mТс-пирофосфата (0) определяли по формуле: 0 = В/А, где В - число импульсов в 1 г кости за 10 мин., А - число импульсов в секунду на 1 мл крови.

В костном мозге объем циркулирующей крови определяли после введения в костномозговой канал (с помощью изогнутой иглы) 3,7 МБк 133Хе. Расчет проводили по формуле [3].

Результаты исследований

Установлено, что у здорового человека через переднюю большеберцовую мышцу протекает 0,053±0,004 мл крови на 1 г ткани в минуту. В кортикальном слое диафиза объем кровотока составлял 0,008±0,0006 мл на 1 г кости в минуту, в костном мозге - 0,030±0,002 мл/мин.

При закрытых косых и винтообразных переломах на 1-2-е сутки кровообращение в месте травмы было ослаблено. Это наглядно показано на записях компьютера гамма-камеры времени поступления меченого соединения в поврежденную конечность (рис. 1.1.-1.3). С 3-х суток после травмы кровообращение начинало ускоряться во всем поврежденном сегменте (208±9,8 %, р<0,05). Величина капиллярного кровотока в передней большеберцовой мышце возрастала до 10,6±0,85 мл (в норме 5,3±0,42 мл, р<0,01). Область ускоренной циркуляции была значительно большей, чем место перелома.

27 секунд после инъекции меченого пирофосфата. Уже заполнены сосуды здоровой конечности (справа). В конечности с переломом (слева) активность отсутствует

30 секунд после инъекции. Появление активности (слева) в конечности с переломом

 

33 секунды после иньекции меченого пирофосфата. Дальнейшее заполнение сосудов (слева) конечности с переломом

36 секунд после инъекции меченого пирофосфата. Активности становится больше (слева)

Рис. 1.1. Разная скорость заполнения сосудистого русла конечности с переломом (слева) и здоровой конечности на 2-е сутки после травмы

Рис. 1.2. Заполнение сосудов конечности с переломом (слева) и здоровой конечности (справа) меченым соединением на 54 с после инъекции препарата.

Рис. 1.3. Результаты компьютерной обработки данных о накоплении меченого соединения на 54 с после инъекции препарата. Верхняя кривая – данные в здоровой конечности (справа), нижняя – данные в травмированной конечности (слева)

Рис. 2. Динамика кровотока в конечности при лечении переломов костей голени у больных остеопорозом (заштрихован предел колебаний в норме)

В последующие дни (42-46) величина кровотока возрастала до 240±16,3 % (р<0,01), а капиллярного кровотока - 12,7±1,01 мл (р<0,01). Общая закономерность в изменении кровообращения в процессе лечения переломов представлена на рис. 2. В конце второго месяца ускорение кровообращения носило уже локальный характер и соответство вало зоне перелома, начиналось уменьшение объема циркулирующей крови. Величины, близкие к норме (112±4,4%, капиллярный кровоток - 5,9±0,4 мл, р>0,05), отмечены на 70-й день.

Скорость движения крови в кортикальном слое диафиза и костном мозге (исследования с 125I-антипирином и 133Хе) на различных этапах остеосинтеза отличалась: наиболее быстро она нарастала в костном мозге (рис. 3, кривая 1) и более медленными темпами в кортикальном. Максимальная величина кровотока в костном мозге была на 5-й день. После этого уменьшалась, наиболее заметно к 14-му дню. Дальнейшее возвращение к норме происходило более медленными темпами, а полная нормализация - к 70-му дню.

В кортикальном слое места перелома максимальная величина кровотока установлена на 14-й день (ускорение в 7,5 раз) и он сохранялся на высоком уровне до 23-го дня. Возвращение к норме происходило медленнее, чем в костном мозге, а полная нормализация отмечена на 90-й день (рис.3, кривая 2).

На значительном удалении от места перелома (верхняя треть голени) также отмечалось ускорение кровообращения, но было оно значительно менее выражено (1,7 раза) и менее продолжительным (первые 3 недели после травмы).

Рис. 3. Состояние кровооб ращения в костном мозге (1) и в месте сращения отломков (2). Динамику костеобразо вания отражает кривая 3 (заштрихован предел колебаний в норме)

Накопление меченого остеотропного препарата (пирофосфата) увеличивалось однонаправлено с изменением кровотока в кортикальном слое кости: вначале отмечено значительное увеличение с максимальными значениями (в 7 раз) на 15-й день (рис. 3, кривая 3). Высокий уровень накопления наблюдался в течение первого месяца после травмы. В дальнейшем, как и при исследовании кровообращения, происходило медленное понижение накопления РФП с полной нормализацией к 90-му дню.

Таким образом, в области перелома наблюдалось непрерывное усиление кровообращения, достигавшее наибольших значений на 5-й неделе. В этот же период происходило интенсивное костеобразование, о чем свидетельствовали результаты с меченым пирофосфатом и рентгенологические данные. Тенденция к ослаблению кровотока наблюдалась на 6-й неделе, что указывало на достаточную зрелость регенерата и прочность сращения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Коркушко О.В., Саркисов К.Г., В.Э.Фрейдефельд. // Мед. радиол. 1988. № 9. С. 39.

2. Проведение исследований на биомоделях и на лабораторных животных // Режим доступа: http://www.consilium-medicum.com/media.book.05_01/24.shtml.

3. Kety S. S. // Am. Heart. J. 1949. V. 38. P. 321.

4. Paradis G.R., Kelly P.J. // J. Bone Jt. Surg. 1975. V. 57A. P. 220.