3. Регенерация костной ткани при переломах

Консолидация¹ перелома зависит как от общих, так и от местных условий.

1. Общие факторы. Более медленное сращение костей наблюдают у людей пожилого и старческого возраста, что обусловлено снижением у них репаративной способности тканей. У лиц, страдающих хроническими истощающими заболеваниями (туберкулёзом, амилоидозом, хроническими воспалительными заболеваниями), нарушением обмена веществ (сахарным диабетом, ожирением), при недостаточности белкового питания, гипо- и авитаминозах консолидация переломов замедлена.

2. Анатомо-физиологические особенности костей также оказывают влияние на сращение переломов: репаративная способность плоских костей ниже, чем трубчатых.

3. Местные факторы, снижающие регенерацию костей и замедляющие сращение переломов:

а) тяжёлая травма, обширные повреждения мягких тканей, надкостницы, кости;

б) расстройство кровообращения, в зоне перелома вследствие повреждения или заболевания сосудов;

в) нарушение иннервации в зоне перелома вследствие повреждения или заболевания нервов;

г) внутрисуставные переломы, когда костные отломки лишены надкостницы, а синовиальная жидкость, омывая отломки, нарушает процессы остеогенеза;

д) неполная репозиция (сопоставление) или недостаточная фиксация (иммобилизация) отломков, приводящая к их подвижности;

е) развитие инфекционных осложнений, что часто бывает при открытых переломах костей;

ж) интерпозиция тканей - нахождение между отломками костей мышц, фасций, апоневроза.

В приложении 1 в табл. 1 представлены сроки консолидации переломов и длительность нетрудоспособности при них.

При заживлении костной раны условно выделяют 4 последовательные стадии репаративного остеогенеза:

I стадия — начало пролиферации клеточных элементов под воздействием продуктов некроза поврежденных клеток и тканей;

II стадия — образование и дифференцировка тканевых структур;

III стадия — образование костной структуры;

IV стадия — перестройка первичного регенерата [2].

Источник формирования клеточных элементов - клетки периоста, эндоста, соединительной ткани, окружающей место перелома, гаверсовых каналов (каналов остеона), костного мозга (см. Приложение 1, рис. 6).

Регенерат, образующийся между отломками в зоне перелома и вокруг них, принято называть костной мозолью.

Рассмотрим процесс формирования костной мозоли. Авторы данной работы проводили морфологический контроль за регенерацией костной ткани собак.

1 сутки. Между отломками образуется гематома, в ряде случаев обширная, с отложением фибрина и наличием фрагментов некротизировнной кости. Имеется более или менее обильная лейкоцитарная инфильтрация. Жир костного мозга располагается в гематоме в виде крупных капель. Костный мозг отломков пропитан кровью, так же как и некоторые гаверсовы каналы. Имеет место выраженный травматический отёк. Сосуды полнокровны и гипермированы как в центральном так и в периферическом отломках [7].

5 сутки. На границе перелома отмечается пролиферация мезенхимальных клеток и их врастание в кровяной свёрток между отломками. Происходит организация гематомы с сохранением лишь узкой щели между отломками компактной пластинки, которая заполнена тканевым детритом. Сохраняется клеточная инфильтрация с преобладанием макрофагальных элементов. Краевая зона кости некротизируется. Находящиеся здесь клетки перестают воспринимать краситель и распадаются. Вследствие этого полости остеоцитов выглядят пустыми. Начинает формироваться предварительная соединительнотканная мозоль, которая соединяет отломки и охватывает их в виде муфты. На данном этапе она состоит из молодых мезенхимальных клеток, расположенных между сосудистыми петлями, т.е. идентична по своему строению грануляционной ткани. Также здесь обнаруживаются остеобласты, в ряде случав с тенденцией к образованию трабекулярных структур [7].

10 сутки. На данном этапе имеется полностью сформированная предварительная соединительнотканная мозоль, которая трансформируется в предварительную костную мозоль из грубоволокнистой кости. Происходит разрастание коллагеновых волокон и наблюдаются процессы костеобразования. Так, на фоне гомогенизации коллагена образуются остеоидные балки.

При этом обнаруживаются пролиферирующие остеобласты как в зоне повреждения, так и в периосте и эндосте. Параллельно с этим идёт процесс рассасывания некротически измененных концов старой кости и избытка вновь образованных остеоидных структур. Данную функцию выполняют остеокласты с образованием т.н. ячеек рассасывания. Коллагеновые волокна , как правило, соединены с костными балками, в некоторых из которых уже обнаруживаются обызвествление. Здесь же расположены сосудистые петли. Пространство между балками и сосудами заполнено рыхлой волокнистой соединительной тканью. Вновь образованные костные балки всегда связаны со старой костью (краями отломков). В единичных случаях в периостальной части мозоли костеобразование протекает через образование хряща. По краям отломков кости в данном сроке завершается рассасывание некротических масс, происходит образование грануционной ткани с последующим остеогенезом. В гаверсовы каналы отломков врастают сосуды и мезенхимальные клетки. Между отдельными костными балками появляются поперечные перемычки. Некоторые структуры смыкаются периферическими концами, образуя первичные гаверсовы каналы, заполненные волокнистой тканью и капиллярами [7].

20 сутки. Имеется полностью сформированная предварительная костная мозоль, представленная грубоволокнистой костью, которая на большинстве участков соединяет оба отломка. В отдельных случаях можно наблюдать начальные признаки трансформации костной ткани в окончательную костную мозоль.

В костном мозге каждого отломка развиваются новые костные трабекулы. В случаях, когда в процессе заживления перелома образовывалась хрящевая ткань, на данном этапе происходит рассасывание хряща, обызвествление и замещение его костной тканью – энхондральная оссификация [7].

30 сутки. В большинстве случаев имеет место неосложнённое заживление с началом формирования пластинчатых костных структур. В то же время окончательной перестройки костной мозоли не происходит – наружняя её часть в той или иной степени сохраняется. Из её внешних слоёв формируется периост, сливающийся с периостом отломков. Внутренняя мозоль рассасывается с восстановлением костного мозга [7].

Различают следующие виды костной мозоли:

• периостальная (наружная) мозоль образуется главным образом за счет надкостницы;

• эндостальная (внутренняя) мозоль формируется со стороны эндоста;

• интермедиарная мозоль заполняет щель на стыке компактного слоя костных отломков.

Все виды мозоли развиваются у каждого отломка, соединяясь между собой, образуют общую «муфту» мозоли, скрепляющую отломки.

Костная мозоль состоит из нескольких слоёв. В зависимости от источника формирования ткани различают следующие слои: периостальный, эндостальный, интермедиальный, или промежуточный, развившийся из элементов гаверсовых каналов и занимающий пространство между пери- и эндостальными слоями. Четвёртый слой - параоссальный, охватывающий снаружи все слои мозоли, развивается из окружающих мягких тканей. Указанные слои представляют собой единую костную мозоль, в основе которой лежит остеоидная ткань. Наибольшее значение в процессе сращения переломов принадлежит надкостнице, из которой формируется периостальная мозоль.

Развитие костной ткани и сращение отломков далее могут идти по типу заживления костной раны первичным или вторичным натяжением. Если костные отломки плотно сопоставлены и фиксированы при размерах щели между отломками от 50 до 500 мкм, образованная между отломками остеоидная ткань сразу подвергается обызвествлению - это заживление наиболее благоприятное и заканчивается в более короткие сроки. При нём происходит сращение отломков (за счёт эндостального и интермедиального слоёв костной мозоли) с образованием тонкой линейной полосы сращения. Этот вид заживления происходит по типу первичного натяжения [3].

При идеальном сопоставлении и плотном соприкосновении костных отломков (как это бывает, например, при вколоченных переломах) скелетогенные клетки периоста и эндоста образуют костные балочки, т.е. идёт сразу процесс костеобразования - первично, минуя фиброзно-хрящевую фазу образования кости. В таких случаях костная мозоль бывает малых размеров или вообще не выражена.

Другой вариант сращения переломов - заживление вторичным натяжением, происходит через образование из остеоидной ткани гиалинового или волокнистого хряща, который постепенно трансформируется в костную ткань. Этот процесс более длительный.

Периостальная и эндостальная мозоль — временные образования, не свидетельствующие о сращении отломков. Наличие неподвижности между отломками приводит к постоянной травматизации регенерата и нарушению в нем микроциркуляции крови. Это замедляет регенерацию кости. В таких условиях в регенерате преобладает развитие хрящевой ткани.

Периостальная мозоль характеризует нестабильную фиксацию отломков, а размеры ее отражают степень этой нестабильности. Губчатая кость всегда срастается за счет эндостальной.