Денситометрия рентгенограмм при накостном и внутрикостном металлоостеосинтезе длинных трубчатых костей с применением специализированной компьютерной программы

Актуальность проблемы.

Одной из основных задач современной травматологии является лечение переломов костей, которое требует значительных материальных затрат и времени, причем не всегда оказывается успешным. При этом важная роль в диагностике состояния поврежденной кости принадлежит рентгенологическому методу (Руцкий А.В., Михайлов А. Н., 1987; Egund N. Jonsson K., Pettersson Н., 1996), поскольку такие современные методики, как компьютерная и магнитно-резонансная томография, чрезмерно дороги и малодоступны для динамического наблюдения за состоянием кости в широкой клинической сети.

В настоящее время одним из базисных методов лечения при травмах костей является металлоостеосинтез. Частое использование этого метода в клинике, длительное восстановительное лечение, достаточно высокий процент осложнений и неблагоприятных исходов делают весьма значимой проблему лечения больных с применением остеосинтеза как с медицинской, так и с социально-экономической стороны (Левицкий Ф.А., Сирота Е. Г., Коломытцев В. Д., 1986, Прозоров А. Н., Алкс Д. О., 1986).

При применении металлоостеосинтеза создается система «кость-имплантат», состоящая из кости и разнообразных металлических конструкций. Такая система функционирует как единое целое, способствуя скорейшей репарации костной ткани. При взаимодействии имплантата с костью и при воздействии различных внешних факторов, в основном механических, в костной ткани возникают разнообразные изменения, выявляемые рентгенологически (Семизоров А.Н., 1997). В одних случаях эти изменения могут свидетельствовать о нормальном течении репаративной регенерации с последующим восстановлением целостности кости. В других случаях изменения свидетельствуют о нарушении процессов сращения и развитии осложнений.

Залогом успешного лечения переломов диафизов длинных трубчатых костей являются точная репозиция отломков, их надежная фиксация и стойкая иммобилизация. В этих условиях необходимой становится своевременная и точная диагностика состояния костной ткани как в области перелома, а так же на всем протяжении кости, для оценки ее состояния как органа, который целиком участвует в репаративных процессах. Ведущую роль в диагностике состояния костной ткани играет традиционная рентгенография (Оноприенко Г. А., 1981).

Рентгенологический метод исследования позволяет своевременно выявлять как начало костной регенерации, так и патологические изменения остеосинтезированной кости, которые могут привести к неправильному сращению кости, возникновению повторных переломов, воспалительным заболеваниям кости.

В основе диагностики состояния кости при применении металлоостеосинтеза лежит классический рентгенографический метод, позволяющий оценить техническое исполнение фиксации костных отломков металлическими конструкциями, изменения в костной ткани в процессе репаративной регенерации как на уровне перелома так и в интактных участках пораженного сегмента конечности. Своевременное выявление различных структурных изменений в костной ткани, включая остеопороз, их клинико-рентгенологическая и биомеханическая оценка лежат в основе выбора адекватной лечебной и реабилитационных методик у больных с переломами костей.

Для этих целей возможно применять такие современные методики медицинской визуализации, как компьютерную томографию, магнитно-резонансную томографию. Исследование плотности костной ткани осуществляется методом денситометрии, наиболее современным считается в настоящее время метод двухэнергетической рентгеновской денситометрии. Однако на практике подобные методы оказываются малоприменимыми из-за высокой стоимости и труднодоступности для пациентов. В этих условиях ведущие позиции сохраняет традиционное рентгенологическое исследование.

Однако в современной литературе недостаточно освещен вопрос диагностики изменения поврежденной кости в процессе лечения с применением металлоостеосинтеза. Нет данных о состоянии кости в удаленных от перелома участках. Отсутствуют работы по определению костной плотности регенерата и всей поврежденной кости, что лежит в основе диагностики иммобилизационного остеопороза.

Поэтому нами выполнено исследование, целью которого является определение возможности непрямой денситометрии с исследованием рентгенограмм в специализированной компьютерной программе для оценки состояния костной ткани при накостном и внутрикостном остеосинтезе длинных трубчатых костей.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Методом изучения рентгенограмм в специализированной компьютерной программе рассчитать особенности распределения плотности костной ткани в кости и мягких тканей плеча, голени и бедра у здоровых людей.

2. Выявить особенности распределения плотности костной и мягких тканей соответствующих сегментов при сращении диафизарных переломов с использованием интрамедуллярной фиксации.

3. Определить особенности денситометрической картины при образовании ложного сустава после переломов с использованием интрамедуллярной фиксации.

4. Исследовать распределение плотности костной и мягких тканей при заживлении диафизарных переломов костей с использованием накостной фиксации.

5. Выявить особенности распределения плотности костной и мягких тканей поврежденного сегмента при формировании ложного сустава в процессе лечения переломов длинных трубчатых костей с использованием накостной фиксации.

Основу работы составил комплексный клинико-рентгенологический анализ результатов лечения 156 пациентов (494 рентгенограммы) с внутрикостным и накостным металлоостеосинтезом после переломов диафизов длинных трубчатых костей. Работа выполнена с применением рентгенологического метода (классическая рентгенография) и метода непрямой рентгеновской денситометрии.

Новизна исследования. В работе впервые рассчитано распределение плотности костной ткани в кортикальных слоях диафизов длинных трубчатых костей у здоровых людей.

Методика измерения относительной оптической плотности впервые применена для исследования плотности кости при контроле восстановительного лечения после диафизарных переломов. Методика позволяет выявлять изменение плотности кости в процессе динамического наблюдения за состоянием поврежденной кости и регенерата и доступна практически в любом лечебном учереждении.

Впервые с помощью непрямой оптической денситометрии в относительных единицах выявлены изменения плотности костной ткани в зоне формирующегося регенерата после перелома диафиза при различных методах металлоостеосинтеза. Установлено, что при формировании костной мозоли возникает значительное повышение плотности костной ткани.

Впервые произведена оценка плотности костной ткани в относительных единицах в удаленных от места перелома участках кости. В поврежденной кости выявлен вторичный регионарный остеопороз, отчетливо не выявляемый невооруженным глазом при визуальном анализе рентгенограмм.

Впервые рассчитана относительная оптическая плотность мягких тканей в области формирования ложного сустава, где выражена разница в плотности кости. В проекции линии перелома имеется снижение относительной плотности кости, в проекции краев отломков выражено повышение костной плотности, что связано со склерозом краев отломков и костномозгового канала.

Впервые произведена сравнительная оценка состояния мягких тканей поврежденного сегмента в динамике лечения переломов длинных трубчатых костей. Полученные данные позволяют судить о сохранении распределения плотности мягких тканей сегмента после перелома кости.

Разрежение структуры кости, к которой прикрепляются металлические фиксирующие конструкции, может приводить к нестабильности положения металлических имплантатов и, следовательно, отломков кости. В этом случае возможна замедленная консолидация или несращение отломков. Так же при снижении минеральной плотности кости происходит ослабление ее прочностых характеристик, что может привести к рефрактуре, либо к новым переломам этой же кости в других участках.

Своевременное выявление остеопороза в поврежденных костях после металлоостеосинтеза позволит предупредить такие осложнения восстановительного лечения, как несращение перелома, нестабильность конструкции «кость-имплантат», повторные переломы.

Материалы диссертации доложены и обсуждены на V Всероссийской конференции по биомеханике «Биомеханика 2000» (2000 г.), VI Всероссийской конференции по биомеханике «Биомеханика 2002» (2002), Симпозиуме ортопедов (Н.Новгород, 2002).

На защиту выносится методика определения плотности костной ткани кортикального слоя диафиза длинных трубчатых костей, разработанная на основе комплексной клинико-рентгенологической и денситометрической оценки состояния поврежденного сегмента в динамике восстановительного лечения переломов с использованием внутрикостного и накостного металлоостеосинтеза.

135 Выводы.

1. Метод непрямой рентгеновской денситометрии с использованием изучения рентгенограмм в специализированной компьютерной программе позволяет повысить качество диагностики состояния костной ткани после остеосинтеза длинных трубчатых костей.

2. Рассчитаны особенности распределения плотности костной ткани в диафизах плечевой, бедренной и большеберцовой костей у здоровых людей.

3. Выявлено равномерное повышение плотности кости в области костной мозоли при заживлении переломов после внутрикостного остеосинтеза.

4. У пациентов с несращением переломов после интрамедуллярного остеосинтеза плотность костной ткани на уровне линии перелома снижается с одновременным повышением плотности кости в области краев отломков. В процессе формирования ложного сустава степень снижения плотности кости в проекции щели между отломками прогрессивно увеличивается.

5. При консолидации переломов после накостного остеосинтеза выявлено повышение плотности костной ткани в области регенерата в динамике восстановительного лечения.

6. В случаях отсутствия консолидации диафизарных переломов при лечении с использованием метода накостного остеосинтеза выявлено снижение относительной плотности костной ткани в области формирования ложного сустава.

Практические рекомендации.

1. Рентгенологическое исследование рекомендуется проводить через каждые 30 дней, начиная от даты оперативного остеосинтеза, для контроля костной консолидации. Сроки исследования должны индивидуально варьироваться в зависимости от состояния пациента, выявляемого клинически. Количественное исследование плотности костной ткани должно проводиться в сроки выполнения контрольных рентгенограмм после остеосинтеза поврежденной кости, что позволяет исключить дополнительную лучевую нагрузку на пациентов.

2. Для исследования плотности тканей методом непрямой рентгеновской денситометрии пригодны только рентгенограммы надлежащего качества, выполненные с соблюдением параметров экспонирования пленки, в положении пациента, соответствующем стандартным укладкам.

3. Снижение относительной плотности костной ткани: соответствует уменьшению минеральной плотности кости, что приводит к ослаблению прочностных характеристик костной ткани и может приводить к возникновению повторных переломов, как в области регенерата так и в интактных участках кости. Поэтому выявление методом непрямой рентгеновской денситометрии уменьшения плотности костной ткани или отсутствия ее нарастания в области регенерата в динамике говорит о необходимости внесения корректив в план восстановительного лечения. Возможно применение кальций содержащих препаратов и изменения интенсивности лечебной физкультуры для профилактики повторных переломов.

4. Перед удалением имплантатов из тканей при хорошей клинико-рентгенологической картине заживления диафизарных переломов необходимо проводить исследование плотности костной ткани для решения вопроса о возможности удаления металлоконструкций.

5. В случаях трудности диагностики формирующихся ложных суставов исследование плотности костной ткани позволяет прогнозировать течение восстановительного периода. Сохранение и увеличение разницы в плотности костной ткани на уровне перелома в динамике восстановительного лечения свидетельствует о высокой вероятности развития ложного сустава. В таких случаях необходимо вносить коррективы в план ведения пациента. Например, уменьшать нагрузки на поврежденную конечность, применять дополнительную иммобилизацию, либо решать вопрос о смене метода остеосинтеза. Выравнивание плотности кости и ее увеличение в области формирующегося регенерата говорит о заживлении перелома диафиза.