Введение
В настоящее время травматология и ортопедия обладает широким спектром оперативных методов лечения и реабилитации травм и заболеваний опорно-двигательной системы. Однако результат лечения зачастую не всегда удовлетворяет хирургов. Возникающие осложнения в виде формирования псевдоартрозов, рецидива ложных суставов, замедленной консолидации, различных деформаций и остеоартрозов существенно снижают качество проведенного лечения. Во многом это связано с общим состоянием систем органов и наличия сопутствующих заболеваний у пациентов, особенно в старших возрастных группах. По нашему мнению, применение комплексного подхода в решении вопроса реабилитации пациентов способствует оптимизации результатов лечения. Несомненно и то, что в настоящее время разработаны достаточно эффективные методики комплексной реабилитации пациентов с последствиями травм опорно-двигательной системы. Однако поиск новых малоинвазивных способов оптимизации репаративных процессов остается эффективным. Одним из подобных способов является применение низкоинтенсивного терагерцевого излучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота.
В доступной литературе широко освещены вопросы применения электромагнитных волн терагерцевого диапазона в биологии и медицине. Было доказано, что терагерцевочастотное (ТГЧ) излучение на частотах МСИП оксида азота 150, 176-150, 664 ГГц является эффективным немедикаментозным методом коррекции перфузии тканей в условиях острого стресса [2; 7; 8]. Изучалось и влияние электромагнитного излучения терагерцевого диапазона на частоте молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 240 ГГц на агрегационную активность тромбоцитов, реологические свойства крови, коагуляционный потенциал и фибринолитическую активность крови больных нестабильной стенокардией в условиях in vitro [1]. В работах, посвященных влиянию электромагнитного облучения терагерцевого диапазона на микроциркуляторные нарушения костной ткани и красного костного мозга, а также на структурно-функциональные изменения опорных тканей при экспериментальном иммобилизационном стрессе у животных, отмечен положительный корригирующий эффект [3–6]. Слабоизученным остается вопрос экспериментального обоснования по определению эффективности применения электромагнитных волн терагерцевого диапазона при переломах конечностей.
Цель исследования: изучение результатов клинико-рентгенологического исследования влияния электромагнитных волн терагерцевого диапазона на регенерацию костной ткани при переломах бедренной кости у крыс в условиях чрескостного остеосинтеза.
Материалы и методы исследования
Эксперимент был выполнен на 15 крысах линии Вистар в возрасте от 6 до 8 мес. (5 самок, 10 самцов), массой тела от 250 до 350 г, с длиной бедра 3,9±0,6 см. Содержание животных, оперативные вмешательства и эвтаназию осуществляли согласно Приказу Минздрава СССР (от 12.08.1977 г. № 755) и требованиям Европейской конвенции по защите экспериментальных животных (1986). Всем животным моделировали перелом бедренной кости в средней трети и фиксировали разработанным нами оригинальным устройством для остеосинтеза конечностей мелких животных (рис. 1), которое позволяет малоинвазивно фиксировать фрагменты кости и не препятствует воздействию электромагнитных волн, что снижает погрешность исследования.
Рис. 1. Внешний вид животного с устройством для остеосинтеза конечностей мелких животных (заявка на полезную модель).
Животных разделили на 3 серии опытов. В первой серии (самцы, n=5) осуществляли остеотомию бедренной кости в средней трети и фиксировали отломки разработанным устройством до момента рентгенологической консолидации перелома. Во второй – (самцы, n=5) после аналогичного остеосинтеза проводили локальное воздействие электромагнитными волнами терагерцевого диапазона для стимуляции остеогенеза. В третьей – (самки, n=5) в возрасте 3 месяцев (за 3 месяца до оперативного вмешательства) осуществляли овариоэктомию, а после остеотомии и остеосинтеза осуществляли аналогичную стимуляцию, как и во второй серии.
Для стимуляции остеогенеза использовали аппарат КВЧ-терапии «Орбита», который применяли по 10 минут в затылочной области и с медиальной поверхности оперированного сегмента по 6 сеансов в течение 14 дней (рис. 2).
а) 
б) 
Рис. 2. Фото, иллюстрирующее проведение стимуляции аппаратом КВЧ-терапии «Орбита»: а) в затылочной области; б) в области перелома.
Оперативное вмешательство осуществлялось под наркозом. Для премедикации внутримышечно вводили раствор рометара в дозе 8 мг/кг веса, для наркоза – золетил в дозе 4 мг/кг. Наркозный сон наступал через 15 минут и продолжался 20-30 минут, выход из наркоза происходил через 1,5-2 часа. Перед остеосинтезом подготавливали операционное поле. Для этого выстригали шерсть на тазовой конечности животного, обрабатывали 3%-ным спиртовым раствором йода и отграничивали область бедра стерильной простыней. После чего осуществляли остеосинтез. Для этого использовали консольные спицы [9] и стержни-винты диаметром 1,2 мм. Проводили по одному стержню-винту на проксимальном и дистальном уровнях и фиксировали на планке. Далее осуществляли моделирование перелома. Для этого насверливали бедренную кость в разных плоскостях на уровне ее диафиза спицей диаметром 0,6 мм. После этого распускали спицу, проведенную в дистальном отделе, устанавливали пальцы рук на уровне проксимального отдела бедра и коленного сустава, не резко осуществляли торсионные движения до получения перелома. Затем дистальную спицу фиксировали в прежнем положении. Для обеспечения стабильности конструкции на расстоянии 0,5-0,8 мм от линии перелома проводили по одной спице через проксимальный и дистальный отломки под углом 45° к предыдущей и фиксировали на кронштейнах к планке.
Животных декапитировали на 35-е сутки фиксации, что соответствовало консолидации перелома в первой серии эксперимента.
В работе использовали клинический и рентгенологический методы исследования.
Результаты исследования и их обсуждение
После операции все животные полностью выходили из наркоза. На 1-2-е сутки у крыс наблюдался незначительный отек в области бедра, умеренная болезненность. Раневое отделяемое из спицевых каналов было скудное, серозного характера и наблюдалось в течение 7-10 суток после операции. Опороспособность конечности восстанавливалась на второй день после операции. К 21-м суткам фиксации у большинства животных амплитуда движения в коленном суставе составляла 90-100º и отмечалась незначительная атрофия мышц бедра.
Во всех сериях опыта рентгенологически после остеосинтеза линия излома была поперечная с мелкими зубцами (рис. 3). В большинстве случае ось костей была правильная (рис. 3 а, б) и сохранялась на протяжении всего периода эксперимента. В двух случаях отмечалось угловое смещение до 10° (рис. 3 в).
а) 
б) 
в) 
Рис. 3. Фрагменты рентгенограмм в день операции: а) 1-я серия; б) 2-я серия; в) 3-я серия.
На 7-е сутки рентгенологическая картина существенно не изменялась. Отмечались лишь единичные периостальные тени на отломках.
На 14-е сутки фиксации в первой группе рентгенологическая картина принципиально не отличалась от предыдущего срока, линия перелома четко визуализировалась (рис. 4 а). Во второй и третьей группах линия перелома просматривалась на всем протяжении, в некоторых случаях менее заметна. В межотломковой щели наблюдались единичные тени невысокой оптической плотности. У некоторых животных в зоне перелома происходило слияние проксимальных и дистальных периостальных теней (4 б, в).
а) 
б) 
в) 
Рис. 4. Фрагменты рентгенограмм бедра крысы через 14 суток после операции: а) 1-я серия; б) 2-я серия; в) 3-я серия.
На 28-е сутки фиксации во второй и третьей сериях рентгенологически линию остеотомии перекрывали плотные гомогенные тени, сглаживая ее контуры (рис. 5 б). Во второй серии периостальная реакция на уровне перелома слабо определялась, тени компактизировались, и их плотность приближалась к кортикальным пластинкам отломков (материнской кости) или сливалась с ними. Напластования на отломках отсутствовали. К этому сроку наблюдалось формирование единых кортикальных пластинок, что явилось критерием консолидации перелома. Средний срок сращения в данной серии составил 28,8±1,1 суток. В первой и третьей сериях линия перелома завуалирована и просматривалась лишь в отдельных участках, периостальная реакция слабо выражена (рис. 65 а, в). Происходило слияние проксимальных и дистальных периостальных теней в зоне перелома. Средний срок фиксации в аппарате в данных сериях составил 34,2±1,03 суток.
а) 
б) 
в) 
Рис. 5. Фрагменты рентгенограмм бедра крыс через 28 суток после операции: а) 1-я серия; б) 2-я серия; в) 3-я серия.
Выводы
На основании проведенных исследований определена эффективность применения электромагнитных волн терагерцевого диапазона для стимуляции остеогенеза при переломах бедренной кости у крыс, что подтверждается сокращением сроков консолидации в среднем на 16,5%. Эффект воздействия электромагнитных волн терагерцевого диапазона в экспериментальных группах нами оценивается как положительный в направлении сокращения сроков фиксации.
Перспективным является направление исследования, касающееся влияния ТГЧ-терапии на регенерацию опорных тканей в условиях остеопороза.
Работа выполнена при поддержке гранта Национальной ассоциации инноваций и развития информационных технологий «НАИРИТ» (№ ИК – 25/2012).
Рецензенты:
Дьячков Александр Николаевич, доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник научно-медицинского организационно-методического отдела ФГБУ «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. академика Г.А. Илизарова» Минздрава России, г. Курган.
Карасев Анатолий Григорьевич, доктор медицинских наук, доцент, старший научный сотрудник научно-клинической лаборатории травмы ФГБУ «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. академика Г.А. Илизарова» Минздрава России, г. Курган.