Костная аутопластика при переломах

Свободная пересадка аутокости — наиболее распространенный метод замещения дефектов в костной ткани. Однако два его варианта: пересадка кровоснабжаемых и некровоснабжаемых трансплантатов — значительно отличаются друг от друга.

Пересадка некровоснабжаемых аутотрансплантатов

Данный метод получил широкое распространение в связи со своей простотой, а также зоне, ограниченный объем костно-пластического материала, его чувствительность к инфекции, а также относительно медленное вживление трансплантата в воспринимающее ложе из-за весьма ограниченного участия его клеток в восстановительных процессах.

С учетом вышеизложенного, некровоснабжаемые аутотрансплантаты применяют главным образом при хорошем кровоснабжении тканей воспринимающего ложа, отсутствии инфекции, когда необходим ограниченный объем пластического материала.

Показания к этому виду пластики могут быть значительно расширены в молодом и особенно детском возрасте.

В связи с тем, что после пересадки механическая прочность аутотрансплантата быстро снижается, он не должен подвергаться значительной  механической нагрузке.

Источники аутотрансплантатов и особенности их применения. В качестве аутотрансплантатов наиболее часто используют части костей, взятие которых не приводит к существенным функциональным и косметическим дефектам: ребер, диафиза малоберцовой кости, метафизов лучевой и большеберцовой костей, подвздошной кости, суставов пальцев стопы и др.

Специальные исследования показали, что остеоциты способны переносить острую ишемию до 25 ч, но они погибают, если соприкасаются с внешней атмосферой дольше 30 мин или хранятся в изотоническом растворе натрия хлорида (в том числе с антибиотиками).

В связи с этим отметим важное правило: костный трансплантат следует хранить в среде, содержащей кровь, и максимально быстро перемещать   в реципиентное ложе.

При фиксации пересаженной кости целесообразно использовать методы, обеспечивающие, с одной стороны, достаточное обездвиживание, с другой — максимальную площадь соприкосновения трансплантата с воспринимающим костным ложем. Это — фиксация по типу «русского замка» и телескопическое внедрение трансплантата в костно-мозговое пространство трубчатой кости (рис. 13.4.1).

Рис. 13.4.1. Схема фиксации кортикального (трубчатого) трансплантата при диафизарном дефекте кости.

а — по типу «русского замка»; б — телескопическое внедрение.

В связи с тем, что винты могут расщеплять конец трансплантата, возможна его фиксация проволочными швами. В некоторых случаях целесообразна комбинация аутопластики с внутренним остеосинтезом гвоздем или пластинкой, что обеспечивает фиксацию костных отломков и снижает нагрузку на трансплантат.

Исходы операций определяются многими факторами.

Лечение длительное в связи с тем, что органотипическое восстановление кости (полная перестройка трансплантата в соответствии с механическими условиями) происходит лишь через 2—2,5 года, а сроки иммобилизации составляют 8—12 мес.

Функциональные исходы при значительных дефектах костей неопределенны. Это связано с тем, что частота несращения аутотрансплантатов с воспринимающим костным ложем остается высокой (до 30% и более). Значительное снижение механической прочности некровоснабжаемых трансплантатов проявляется их частыми патологическими переломами (до 58% и более после пересадки длинных трансплантатов).

Высокая чувствительность лишенной питания кости к инфекции приводит к развитию гнойных осложнений. Все это в сочетании с развитием других методов замещения дефектов костей определило весьма скромное место некровоснабжаемых костных трансплантатов в современной пластической и реконструктивной хирургии   опорно-двигательной системы.

Пересадка кровоснабжаемых аутотрансплантатов

Впервые операцию этого типа выполнили J.Taylor и соавт. в 1974 г., пересадив малоберцовую кость на малоберцовом сосудистом пучке в дефект соседней большеберцовой кости. В настоящее время этот метод костной пластики получает все большее распространение. В качестве кровоснабжаемых костных трансплантатов могут быть использованы различные кости (табл. 13.4.1). Их более детальная характеристика дана во II части руководства.

Таблица 13.4.1. Источники кровоснабжаемых костных трансплантатов и их некоторые характеристики

Все эти трансплантаты могут быть использованы как в качестве монолоскутов, так и в виде поликомплексов тканей, дополнительно включающих участки мышцы, кожи и других тканей.

Как показывает опыт, при сохранении кровообращения и надежной фиксации пересаженных участков кости их клетки активно участвуют в репаративных процессах и быстро перестраиваются в соответствии с условиями механической нагрузки. При этом прочность кровоснабжаемых костных трансплантатов не только не снижается, но при механической нагрузке увеличивается. Они устойчивы к развитию инфекции и не подвергаются рассасыванию.

При замещении значительных по величине дефектов костей сращение трансплантатов с воспринимающим  костным ложем достигается при хорошей фиксации в относительно короткие сроки, близкие к срокам сращения переломов. Все это делает данный метод очень важным в реконструктивной хирурги конечностей.

В то же время исключительная техническая сложность операции ограничивает применение этого метода теми наиболее тяжелыми случаями, при которых другие методы костной пластики малоперспективны.

Успех вмешательства определяется, с одной стороны, уровнем восстановленного кровоснабжения пересаженных тканей, с другой — качеством выполнения остеосинтеза, все варианты которого должен иметь возможность выполнить хирург.

Несвободная пересадка кости на питающей ножке

Несвободная пересадка участков кости на питающей ножке — один из наиболее ранних методов костно-пластической хирургии, однако лишь с развитием микрохирургической анатомии он получил более широкое распространение. Те же источники тканей, которые применяются для свободной пересадки с наложением микрососудистых анастомозов, могут быть использованы и для несвободной пластики в соответствии с дугой ротации питающей ножки (табл. 13.5.1).

Таблица 13.5.1. Источники питания и направления несвободной пересадки основных костных лоскутов

Репаративные возможности костных лоскутов на питающей ножке и их судьба соответствуют таковым кровоснабжаемых костных трансплантатов. В то же время при несвободной пересадке нет необходимости в наложении микрососудистых анастомозов, что значительно упрощает операцию. Во многих случаях костные лоскуты на ножке могут быть использованы вместе с участками мягких тканей.

Следует отметить и такой особый вариант пересадки, как использование костных фрагментов на лоскуте глубокой фасции, что может обеспечить сегментарное кровоснабжение даже при соотношении длины и ширины лоскута 3:1 и даже 4:1. Такие лоскуты могут быть сформированы в метафизарной зоне многих костей.

В.И. Архангельский, В.Ф. Кириллов

Опубликовал Константин Моканов

Виды и варианты костной пластики

Большое разнообразие видов и вариантов костной пластики требует их систематизации, что имеет и теоретическое, и практическое значение (схема 13.1.1).

Схема 13.1.1. Характеристики костно-пластического материала (объяснение в тексте).

Биологическая характеристика пересаженной кости играет важную роль и в значительной мере определяет как содержание, так и исходы операций.

Идентичность антигенной структуры костных аутотрансплаитатов тканей воспринимающего ложа определяет более благоприятный ход репаративных процессов после аутопластических операций и преимущества аутокостного материала  в  клинической практике.

Широко распространено использование аллотрансплантатов (участков костей, взятых у трупов), консервация которых осуществляется путем замораживания или обработки различными консервантами. Пока еще не получили широкого применения ксеногенные ткани (от животных) в связи с их высокой реактогенностыо.

Особое место среди костно-пластических материалов занимают брефотрансплантатыкостные ткани, взятые у мертворожденных либо умерших   новорожденных.   Их   важной особенностью является относительная невыраженность антигенных свойств, что позволяет определить их положение как промежуточное между ауто и аллотрансплантатами.

Структура, размеры и форма пересаженной кости. Определяют площадь контакта трансплантата с окружающими тканями и скорость проникновения в него клеток воспринимающего ложа. Известно, что кортикальные (пластинчатые) трансплантаты медленнее подвергаются перестройке, чем губчатые. Участки кости могут быть смешанными по структуре и иметь в своем составе и губчатую, и кортикальную ткань.

Существенное значение имеют размеры и форма пересаженной кости. Чем меньше размеры костных фрагментов и чем больше площадь их поверхности, тем лете могут быть обеспечены питание глубоких слоев клеток пересаженной кости за счет диффузии, а также их перестройка под действием окружающих тканей.

При использовании крупных аутотрансплантатов сохранение жизнеспособности глубоких слоев клеток может быть обеспечено лишь путем восстановления кровоснабжения. Если же пересажена крупная аллокость, то гибель ее клеток неизбежна. Процессы замещения последних клетками окружающих тканей могут протекать в течение многих лет и так и не завершиться окончательно. Те же изменения возникают относительно быстро при использовании трансплантатов малых размеров, и в частности костной стружки.

Варианты питания пересаженной кости. Сохранение питания пересаженных тканей имеет при костной пластике первостепенное значение. Известно, что восстановление кровоснабжения сохраняет пластические свойства пересаженной  аутокости,  что  приводит к  ее приживлению в воспринимающем ложе в сроки, близкие к срокам сращения при переломах. Исключительно важна и способность к относительно быстрой перестройке в соответствии с условиями механической нагрузки. В настоящее время изучаются возможности пересадки и кровосиабжаемых аллотрансплантатов.

Для некровоснабжаемых фрагментов кости единственным путем питания в первые дни после пересадки является диффузия питательных веществ из окружающих тканей. В последующем вторым источником становится постепенное восстановление кровообращения путем соединения сосудов трансплантата с сосудами   окружающих тканей.

Связь пересаженной кости с донорским ложем. Сохранение связей костного фрагмента (а следовательно, и источников питания) с донорским ложем определяет и его потенциальные биологические возможности. С одной стороны, сохранение источника кровоснабжения качественно улучшает пластические свойства пересаженных тканей. С другой — питающая ножка ограничивает возможность  перемещения кости.

Соответственно выделяют и виды костной пластики: свободную, несвободную и комбинированную (схема 13.1.2). Последняя предполагает одновременное использование двух методов пересадки костей.

Схема 13.1.2. Виды костной пластики.

Остеогенез при костной пластике

Аутопластика. При использовании кровоснабжаемых аутотрансплантатов жизнеспособность кости сохраняется, в связи с чем течение репаративных процессов может практически не отличаться от остеогенеза при обычном переломе.

Еще в начале XX в. было установлено, что некровоснабжаемые костные участки ребра, большеберцовой и подвздошной костей постепенно рассасываются при их пересадке в подкожную жировую клетчатку живота и шеи, а также при имплантации в мышечную ткань. Однако они, напротив, сохраняют свою структуру, находясь в непосредственном контакте с костным ложем. При этом может наступить сращение, процессы которого по своему характеру аналогичны процессам остеорепарации при переломах, хотя и протекают значительно медленнее.

С накоплением научных фактов большинство исследователей пришли к одному выводу: остеоциты в составе некровоснабжаемого костного аутотрансплантата способны к выживанию и могут участвовать в последующих репаративных процессах, однако масштабы сохранения жизнеспособности пересаженной костной ткани определяются многими факторами, среди которых наиболее важными являются структура трансплантата (кортикальные, губчатые), его размеры (площадь поверхности, толщина), степень васкуляризации воспринимающего ложа и характер фиксации. Так, по данным A.Berggren и соавт. (1982), выживают в среднем около 30% клеток при пересадке губчатого и лишь 3% при пересадке кортикального аутотрансплантата.

В любом случае в первые 2 нед происходит гибель клеток, лишенных питания. В последующем кортикальные аутотрансплантаты, имеющие незначительные остеогенетические возможности, играют главным образом роль остеокондуктора, медленно реваскуляризуясь. Мертвые участки кости под влиянием сосудистой инвазии из окружающих тканей подвергаются резорбции с образованием пор и полостей. На этом месте формируется новая кость за счет плюрипотентных клеток костного мозга и  окружающих тканей.

Губчатые участки кости, напротив, имеют большие остеогенетические потенции, которые могут проявляться образованием кости уже на 2-й неделе после пересадки.

Алло- и ксенопластика. В отличие от аутопластического материала клеточные элементы алло- и ксенотрансплантатов при пересадке всегда погибают. Мертвая кость фактически становится инородным телом, реакция на которое определяется различиями в антигенной структуре белков, образующих вещество трансплантата и ткани воспринимающего ложа, а также состоянием иммунной системы организма.

Процессы перестройки алло- и ксенотрансплантатов сопровождаются инвазией сосудов и образованием новой кости, но лишь за счет клеток окружающих тканей. Скорость эта процессов во многом определяется размерами и структурой трансплантатов; она наиболее высока при использовании трансплантатов минимального размера (костная щебенка, «вязанка хвороста», костная стружка).

Функция костных трансплантатов и влияние различных факторов. По современным представлениям, костный трансплантат имея три физиологические функции. Во-первых, это остеоиндукция (образование новой кости), которая характерна для кровоснабжаемых аутотрансплантатов и лишь частично — для некровоснабжаемого  аутопластического материала.

Во-вторых, эти же виды трансплантатов могут стать источниками костеобразующш клеток. В-третьих, все разновидности кровоснабжаемых костных трансплантатов способны (в различной степени) к остеокондукции, т. е. являются матриксом, на котором откладывается вновь образованная кость. При каждом варианте костной пластики существуют свои возможности в реализации этих функций, что в значительной степени определяется рядом факторов (табл. 13.2.1).

Таблица 13.2.1. Факторы, влияющие на процессы перестройки костных трансплантатов

Отметим важную роль состояния воспринимающего ложа. В хорошо кровоснабжаемых тканях процессы приживления и перестройки любой пересаженной кости протекают значительно быстрее и благоприятнее, чем в рубцово-измененном ложе.

В последнем случае транспортировка питательных веществ и клеточных элементов в зону остеогенеза резко замедляется и может оказаться недостаточной для достижения цели операции. Снижение уровня кровоснабжения тканей воспринимающего ложа играет сравнительно несущественную роль при пересадке кровоснабжаемых аутотрансплантатов, но имеет исключительное значение при использовании некровоснабжаемой аутокости, питание которой в первое время осуществляется лишь за счет диффузии  веществ из окружающей среды.

На выживание и участие отдельных клеток трансплантата в репаративных процессах влияют и такие условия, как состояние внутренней среды организма, расстояние от костных клеток до источника кровоснабжения, показатели диффузии экстрацеллюлярной жидкости, наличие барьеров на пути питания и, наконец, формирование электрических полей.

Фиксация трансплантата и площадь его соприкосновения с реципиентным костным ложем во многом определяют ход остеогенетических процессов, скорость сращения и перестройки трансплантата. При лечении больных с дефектами костей конечностей значение этих факторов, как правило, более велико, чем при лечении больных с переломами той же локализации.

Ход репаративных процессов по понятным причинам во многом определяется общим состоянием и возрастом больных. При нормальных показателях гомеостаза, у молодых людей и особенно у детей возможности костно-пластических процессов несравнимо выше, чем у лиц пожилого возраста.

Выбор метода костной пластики

Взгляды хирургов на показания к использованию различных методов костной пластики существенно изменялись на протяжении истории развития костно-пластической хирургии. С современных позиций, костная пластика не показана при краевых дефектах и костных полостях, когда механическая прочность участка кости снижается несущественно.

В этих случаях достаточно заполнить полость путем пломбировки мышечными или другими мягкотканными лоскутами. При относительно небольших тотальных дефектах кости решением проблемы может быть остеосинтез костных отломков с укорочением, что на верхней конечности может не сопровождаться заметным нарушением функции.

Показания к костной пластике возникают в двух случаях: 1) при краевых дефектах костей, если их образование сопровождается значительным снижением механической прочности кости и, таким образом, может привести к патологическому перелому; 2) при тотальных дефектах трубчатых костей, когда остеосинтез с укорочением невозможен либо значительно нарушает функцию конечности.

Показания к использованию различных методов костной пластики определяются многими факторами. Значительные расхождения в точках зрения по этому вопросу определяются тремя основными причинами. В первую очередь, это связано с тем, что лишь немногие хирурги хорошо владеют всеми известными методами костной пластики.

Во-вторых, для того чтобы оценить опыт костно-пластических операций, необходимо наблюдение за больными в течение 5—10 лет. В-третьих, исключительное разнообразие вариантов возникновения дефектов костей и условий проведения операций затрудняет для каждого автора выделение достаточно однородных групп пострадавших, обследование которых позволило бы прийти  к достоверным выводам.

И все-таки, несмотря на различия в оценке одних и тех же вопросов, некоторые заключения в отношении известных методов костной пластики могут быть сделаны (табл. 13.3.1). Так, при краевых дефектах костей и костных полостях со значительным снижением механической прочности кости могут быть в асептических условиях использованы некровоснабжаемые губчатые ауто- и аллотрансплантаты, а также кортикальные аллотрансплантаты в виде «вязанки хвороста»   или  костной стружки.

Таблица 13.3.1. Показания к использованию различных методов костной пластики в зависимости от характера дефекта кости

В микробнозагрязненной или инфицированной ранах предпочтение должно быть отдано кровоснабжаемым аутотканям (в том числе кожно-костным комплексам), которые значительно более устойчивы к развитию инфекции. При диафизарных дефектах величиной до 8—10 см широкое распространение в нашей стране получила костная пластика по Илизарову. Могут использоваться кровоснабжаемые и некровоснабжаемые костные трансплантаты, а также различные сочетания некровоснабжаемых ауто-  и аллотканей.

При дефектах костей большей величины значительными преимуществами обладают методы свободной аутопластики, в частности — кровоснабжаемыми трансплантатами, которые позволяют решить проблему в относительно короткие сроки. Менее эффективна при лечении данной категории больных костная пластика по Илизарову в связи с исключительной продолжительностью лечения.

Несмотря на неоднозначность подходов хирургов к выбору метода лечения больных в некоторых случаях, накопленный опыт уже определил приоритеты. Так, при значительных по величине дефектах одной или обеих костей предплечья предпочтение может быть отдано пересадке кровоснабжаемых аутотрансплантатов из малоберцовой кости.

При сочетании дефекта кости с дефектом кожи и(или) обширными Рубцовыми изменениями тканей наилучшим выходом из положения часто является пересадка кровоснабжаемого кожно-костного комплекса (например, малоберцовая кость с кожно-фасциальным лоскутом, паховый лоскут с участком подвздошной кости и др.).

Наконец, при аваскулярных ложных суставов. Вышеизложенные положения соответствуют взглядам далеко не всех специалистов. Подходы к решению проблем костной пластики всегда индивидуальны, и искусство хирурга в том и состоит, чтобы найти оптимальный метод лечения (или их сочетание) для каждого конкретного больного.

В.И. Архангельский, В.Ф. Кириллов

Опубликовал Константин Моканов