Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Тrauma" Том 19, №6, 2018

Back to issue

Features of regeneration of bone and cartilage tissue after traumatic intraarticular damage (experimental study)

Authors: Бець І.Г., Ашукіна Н.О., Мальцева В.Є., Нікольченко О.А.
ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. На сьогодні в лікуванні внутрішньосуглобових переломів домінують технології відкритої репозиції і заглибного остеосинтезу. За наявності безлічі позитивних якостей, характерних для цих технологій, об’єктивним негативним чинником є їх висока травматичність, що обумовлює значну кількість ранніх гнійно-некротичних ускладнень і пізніх порушень регенерації. Ці обставини змушують знову загострити увагу на об’єктивізації свідчень щодо відкритих хірургічних втручань при тяжких внутрішньосуглобових травматичних ушкодженнях. Закриті технології лікування внутрішньосуглобових переломів не викликають питань стосовно травматичности і ризику гнійно-некротичних ускладнень, але репозиційні можливості позавогнищевого остеосинтезу і фіксаційного методу вважаються обмеженими. Один із шляхів поліпшення функціональних результатів закритих технологій — використання ефекту функціонального ремоделювання. Це явище помічено в клінічній практиці, коли первинні сумнівні результати закритої репозиції відламків істотно поліпшувалися в процесі функціонального лікування і наступні функціональні результати лікування виявлялися цілком прийнятними. Такі позитивні перспективи зажадали поглибленого вивчення і визначення умов, необхідних для реалізації ефекту функціонального ремоделювання, і в першу чергу — оптимальних термінів для початку функціонального лікування. Питання про терміни виникло не випадково, тому що існуюча теза «чим раніше, тим краще» на практиці має сумнівний вигляд і, крім того, не має ніякої доказової бази. Мета. На підставі вивчення структурних змін у повношаровому дефекті суглобової поверхні встановити оптимальні тимчасові параметри проведення реабілітаційного лікування для реалізації ефекту функціонального ремоделювання. Матеріали та методи. Виконано експериментальне дослідження на 28 статевозрілих щурах, яким після артротомії колінного суглоба наносили стандартні травматичні ушкодження зовнішнього виростка стегнової кістки. Для стандартизації механізму травми розроблено спеціальний пристрій. Піддослідних тварин об’єднали в 4 групи по 7 особин, яких виводили з експерименту в терміни 3, 7, 14, 28 днів після травми, і виконували гістоморфологічне дослідження препаратів із зони ушкодження. Результати. Встановлено, що протягом перших двох тижнів після травми в зоні ушкодження проходять регенеративні процеси з ­утворенням органоспецифічних структур, однак механічні властивості регенерату ще не достатні для первинного знерухомлення країв хрящового дефекту, що, як доведено, є основною умовою для утворення хрящеподібної тканини. З цієї причини функціональне лікування в цей період може тільки сповільнити процес регенерації. На 14-ту добу констатовано інтенсивне формування кісткової тканини субхондральних зон, що є прогностично позитивною ознакою, від якої (що також доведено) прямо залежить регенерація хряща. Цим маніфестуються ознаки готовності регенерату до ремоделювання хрящових дефектів. Протягом останніх двох тижнів спостерігалося моделювання суглобових поверхонь шляхом замісного заповнення дефектів кістковою тканиною пластинчастої структури і формування волокнистого хряща; відновлення гіалінового хряща не відбувалося. Висновки. Обґрунтованими термінами початку функціонального лікування є період із третього і не пізніше кінця четвертого тижня після травми, що є оптимальним для реалізації ефекту функціонального ремоделювання ушкоджених суглобових поверхонь.

Актуальность. На сегодняшний день в лечении внутрисуставных переломов доминируют технологии открытой репозиции и погружного остеосинтеза. При наличии множества положительных качеств, характерных для этих технологий, объективным негативным фактором является их высокая травматичность, обусловливающая значительное количество ранних гнойно-некротических осложнений и поздних нарушений регенерации. Эти обстоятельства вынуждают вновь заострить внимание на объективизации показаний для открытых хирургических вмешательств при тяжелых внутрисуставных травматических повреждениях. Закрытые технологии лечения внутрисуставных переломов не вызывают вопросов в отношении травматичности и риска гнойно-некротических осложнений, но репозиционные возможности внеочагового остеосинтеза и фиксационного метода считаются ограниченными. Один из путей улучшения функциональных результатов закрытых технологий — использование эффекта функционального ремоделирования. Это явление замечено в клинической практике, когда первичные сомнительные результаты закрытой репозиции отломков существенно улучшались в процессе функционального лечения, и последующие функциональные результаты лечения оказывались вполне приемлемыми. Такие положительные перспективы потребовали углубленного изу-чения и определения условий, необходимых для реализации эффекта функционального ремоделирования, и в первую очередь — оптимальных сроков для начала функционального лечения. Вопрос о сроках возник не случайно, так как существующий тезис «чем раньше, тем лучше» на практике выглядит сомнительно и, кроме того, не имеет никакой доказательной базы. Цель. На основании изучения структурных изменений в полнослойном дефекте суставной поверхности установить оптимальные временные параметры проведения реабилитационного лечения для реализации эффекта функционального ремоделирования. Материалы и методы. Выполнено экспериментальное исследование на 28 половозрелых крысах, которым после артротомии коленного сустава наносили стандартные травматические повреждения наружного мыщелка бедренной кости. Для стандартизации механизма травмы разработано специальное устройство. Подопытных животных объединили в 4 группы по 7 особей, которых выводили из эксперимента в сроки 3, 7, 14, 28 дней после травмы, и выполняли гистоморфологическое исследование препаратов из зоны повреждения. Результаты. Установлено, что на протяжении первых двух недель после травмы в зоне повреждения проходят регенеративные процессы с образованием органоспецифичных структур, однако механические свойства регенерата еще не достаточны для первичного обездвиживания краев хрящевого дефекта, что, как доказано, является основным условием для образования хрящеподобной ткани. По этой причине функциональное лечение в этот период может только замедлить процесс регенерации. На 14-е сутки констатировано интенсивное формирование костной ткани субхондральных зон, что является прогностически позитивным признаком, от которого (что также доказано) прямо зависит регенерация хряща. Этим манифестируются признаки готовности регенерата к ремоделированию хрящевых дефектов. На протяжении последних двух недель наблюдалось моделирование суставных поверхностей путем заместительного заполнения дефектов костной тканью пластинчатой структуры и формирование волокнистого хряща; восстановления гиалинового хряща не происходило. Выводы. Обоснованными сроками начала функционального лечения является период с начала третьей и не позднее конца четвертой недели после травмы, что является оптимальным для реализации эффекта функционального ремоделирования поврежденных суставных поверхностей.

Background. Today, the technology of open reposition and external osteosynthesis (AO) is leading one in the treatment of intraarticular fractures. In the presence of many positive characteristic of these technologies, their high invasiveness, causing a significant amount of early infection necrotic complications and late regeneration disorders, is an objective factor. These circumstances are forcing again to focus on the objectification of indications for open surgical interventions in severe intraarticular traumatic injuries. Extrafocal technologies for the treatment of intraarticular fractures do not raise questions regarding the morbidity and the risk of infection necrotic complications, but the reposition possibilities of the extrafocal osteosynthesis and fixation method are considered limited. One of the ways to improve the functional results of closed technologies is to use the effect of functional remodeling. This phenomenon was observed in clinical practice, when the primary controversial results of closed fragment reposition improved significantly during functional treatment, and the subsequent functional results of treatment were quite acceptable. Such positive perspectives required an in-depth study and determination of the conditions necessary for the implementation of the effect of functional remodeling and, first of all, the optimal time for the start of functional treatment. The issue of timing did not arise by chance, since the existing thesis “the sooner the better” looks doubtful in practice, and, moreover, it has no evidence base. The purpose was to establish the optimal time parameters for the rehabilitation treatment in order to realize the effect of functional remodeling of traumatic injuries of the articular surfaces. Materials and methods. An experimental study was performed on 28 adult rats that, after arthrotomy of the knee joint, were subjected to standard traumatic injuries of the lateral condyle of the femur. To standardize the mechanism of injury, a special device was developed. Experimental animals were combined into 4 groups of 7 individuals. On days 3, 7, 14, 28, they were sacrificed, and histomorphological study of preparations from the damage zone was performed. Results. It was found that during the first two weeks after injury, regenerative processes in the damage zone occur, with the formation of organ-specific structures, however, the mechanical properties of the regenerate are not yet sufficient for the primary immobilization of the margins of the cartilage defect, which, as proved, is the main condition for the formation of cartilage. For this reason, functional treatment during this period can only slow down the regeneration process. On day 14, an intensive formation of bone tissue of the subchondral zones was established that is a positive prognostic sign, on which (as also proven) the regeneration of cartilage directly depends. This indicates the signs of regenerate readiness for remodeling cartilage defects. Over the past two weeks, modeling of the articular surfaces has been observed by defect replacing of a bone lamellar structure and forming fibrous cartilage; hyaline cartilage recovery did not occur. Conclusions. The reasonable time to start functional treatment is the period from the beginning of the third and no later than the end of the fourth week after the injury, which is optimal for realizing the effect of functional remodeling of damaged articular surfaces.


Keywords

внутрішньосуглобові переломи; закрита репозиція відламків; особливості регенерації кісткової та хрящової тканини; функціональне ремоделювання

внутрисуставные переломы; закрытая репозиция отломков; особенности регенерации костной и хрящевой ткани; функциональное ремоделирование

intraarticular fractures; closed reposition of fragments; features of the of bone and cartilage tissue regeneration; functional remodeling


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Chan D.B., Jeffcoat D.M., Lorich D.G., Helfet D.L. Nonunions around the knee joint // International Orthopaedics. — 2010. — Vol. 34(2). — P. 271-281. — doi: 10.1007/s00264-009-0924-9.
2. Бэц И.Г., Стойко И.В. Хирургическое и функциональное ремоделирование суставной поверхности большеберцовой кости при переломах pilon // Ортопедия, травматология и протезирование. — 2015. — № 2. — С. 26-29.
3. Європейська конвенція про захист хребетних тварин, що використовуються для дослідних та інших наукових цілей. Страсбург, 18 березня 1986 року: офіційний переклад [Електронний ресурс]. — Режим доступу: http: zakon.rada.gov.ua/cgi–bin/laws/main.cgi?nreg=994_137.
4. Про захист тварин від жорстокого поводження: Закон України № 3447-IV вiд 21.02.2006 р. [Електронний ресурс] / Верховна Рада України. — Режим доступу: http://zakon3.rada.gov.ua/laws/show/3447-15.
5. Саркисов Д.С., Перов Ю.Л. Микроскопическая техника. — М.: Медицина, 1996.
6. Gerwin N., Bendele A.M., Glasson S., Carlson C.S. The OARSI histopathology initiative — recommendations for histological assessments of osteoarthritis in the rat // Osteoarthritis and Cartilage. — 2010. — Vol. 3. — P. 24-34. — doi: 10.1016/j.joca.2010.05.030.
7. Лаврищева Г.И., Оноприенко Г.А. Морфологические и клинические аспекты репаративной регенерации опорных органов. — М.: Медицина, 1996.
8. Попсуйшапка О.К., Літвішко В.О., Ашукіна Н.О. Клініко-морфологічні стадії процесу зрощення відламків кістки // Ортопедия, травматология и протезирование. — 2015. — № 1. — С. 12-20. — doi: 10.15674/0030-59872015112-20.
9. Wang X., Friis T.E., Masci P.P., Crawford R.W., Liao W., Xiao Y. Alteration of blood clot structures by interleukin-1 beta in association with bone defects healing // Scientific Reports. — 2016. — Vol. 6. — P. 35645. — doi: 10.1038/srep35645.
10. Корж Н.A., Дедух Н.В. Репаративная регенерация кости: современный взгляд на проблему. Стадии регенерации (сообщение 1) // Ортопедия, травматология и протезирование. — 2006. — № 1. — С. 77-84. 
11. Ашукіна Н.О. Регенерація кістково-хрящової рани при використанні кальцій-фосфатних керамік: автореф. дис… канд. біол. наук. — К., 2002.
12. Maehara H., Sotome S., Yoshii T. Repair of large osteochondral defects in rabbits using porous hydroxyapatite/collagen (HAp/Col) and fibroblast growth factor-2 (FGF-2) // Journal of Orthopaedic Research. — 2010. — Vol. 28(5). — P. 677-686. — doi: 10.1002/jor.21032.

Similar articles

Application of platelet-rich plasma in the treatment of osteochondral defects in animal testing
Authors: Бур’янов О.А.(1), Лябах А.П.(3), Дедух Н.В.(2), Омельченко Т.М.(1), Черновол П.А.(1), Турчин О.А.(3)
1 - Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ, Україна
2 - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів імені проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна
3 - ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ, Україна

"Тrauma" Том 20, №1, 2019
Date: 2019.03.26
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Біомеханічне обґрунтування розвитку та прогресування структурних змін у травмованому хрящі колінного суглоба
Authors: Лазарев І.А., Костогриз О.А., Скибан М.В. - ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ
"Тrauma" Том 15, №5, 2014
Date: 2015.02.02
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Specialist manual
Математичне моделювання з визначенням напружено-деформованого стану в тібіофеморальній зоні в умовах дефекту суглобового хряща
Authors: Лазарев І.А., Костогриз О.А., Скибан М.В. - ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ
"Тrauma" Том 14, №4, 2013
Date: 2013.09.20
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Structural disturbances of the knee joint while modeling osteoarthritis
Authors: Ткачук П.В., Страфун С.С., Савосько С.І., Макаренко О.М.
ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ, Україна
Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ, Україна

"Тrauma" Том 20, №1, 2019
Date: 2019.03.26
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches

Back to issue