Способ прогнозирования регенерации костной ткани

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для прогнозирования регенерации костной ткани при лечении больных с длительно срастающимися переломами, ложными суставами и дефектами длинных трубчатых костей. У больных исследуют минеральную плотность костной ткани в различные периоды: до операции, через 1.5 месяца и через 4.5 месяца после операции. Для исследования больного располагают перед прибором, например денситометром, в положении сидя. Производят измерение минеральной плотности костной ткани (МПКТ) последовательно в левой и правой пяточной кости и в дистальных метафизах правой и левой лучевой кости, а при наличии аппарата внешней фиксации или гипсовой шины на голени или предплечье, выполняют 3 измерения. Полученные показатели МПКТ обследуемого пациента суммируют и определяют индекс по их среднему значению, который принимают за исходное значение. Затем проводят денситометрическое исследование МПКТ через 1.5 месяца после операции и аналогично вычисляют индекс. При выявлении увеличения индекса от исходного значения через 1.5 месяца более 1% определяют благоприятный прогноз регенерации костной ткани, а в остальных случаях прогноз неблагоприятный. Способ позволяет повысить объективность прогноза регенерации костной ткани в более ранние сроки, а также сократить время исследования больного. 17 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для прогнозирования регенерации костной ткани при лечении больных с длительно срастающимися переломами, ложными суставами и дефектами длинных трубчатых костей.

Известен способ контроля за активностью репаративного процесса, осуществляемый на основании измерения содержания минеральных веществ (СМВ) при переломах костей таза. Содержание минеральных веществ измеряли на дихроматическом костном денситометре фирмы “Норлэнд” (США), созданном на основе метода двухфотонной абсорбциометрии. СМВ определяли в следующих костях: подвздошной, седалищных, лонных, в области вертлужной впадины, а так же в проксимальном отделе бедренной кости. Обследование проводили через 20-30 дней фиксации в аппарате, на 50-60-е сутки, а также в отдаленные сроки (до одного года). Сравнение полученных результатов проводилось с показателями практически здоровых лиц. В зоне повреждения наблюдалось снижение СМВ уже на 20-30-е сутки. Наиболее значительное уменьшение (на 40-50%) отмечено на 50-60-е сутки. Затем происходила постепенная нормализация. Значительно быстрее восстановление происходило у тех больных, которые были функционально подвижными. Нормализация содержания минеральных веществ в месте перелома происходит на 5-ом месяце после перелома, а полная, включая кости скелета, отмечалась через год (1).

Наиболее близким к предлагаемому является способ оценки регенерации костной ткани в процессе лечения методом чрескостного остеосинтеза, сущность которого состоит в определении содержания минеральных веществ при помощи дихроматического костного денситометра. При этом определяют СМВ как в области регенерата, так и скелете в целом, исследуя следующие зоны: проксимальный и дистальный метафиз поврежденного сегмента (большеберцовая кость), место перелома или регенерата, пяточная кость, дистальный метафиз, диафиз, межвертельная область, шейка бедренной кости, поясничный отдел позвоночника, хирургическая шейка плечевой кости, дистальный метафиз (0,5 см от сустава) и диафиз лучевой кости, средняя фаланга второго пальца кисти. Оценивают изменения минеральных веществ (%) в скелете при лечении переломов через 45 и 120 дней после операции, а при формировании дистракционного регенерата: в скелете через 60 и 90 дней, в регенерате через 30, 60 и 90 дней. При лечении переломов методом чрескостного остеосинтеза наблюдалось снижение минеральных веществ (в сравнении с возрастной нормой) в зоне регенерации к 45-му дню с последующей тенденцией к восстановлению (при хорошем сопоставлении костных отломков). При наличии межотломкового диастаза деминерализация в области регенерата продолжалась до 90-го дня. При удлинении конечности наблюдалось наиболее существенное снижение СМВ в удлиняемом сегменте и в смежных, в частности в дистальном метафизе бедра, пяточной костях. Снижалось СМВ и в противоположной здоровой кости. Восстановление в удлиняемом сегменте происходит через 12, а в костях скелета - через 6 месяцев. Как при лечении переломов, так и при удлинении конечности наблюдалась деминерализация, наиболее выраженная в костях с большим содержанием трабекулярной кости. При переломах изменения были в 2-3 раза меньшими, чем при удлинении конечностей (2).

Однако известные способы обладают существенными недостатками, а именно:

1. Известные способы основаны на исследовании содержания минеральных веществ в различных многочисленных костях скелета, их последующем анализе и сравнении с возрастной нормой, что является недостаточно объективным критерием для конкретного пациента, в предлагаемом способе проводят исследование минеральной плотности костной ткани избирательно парных костей: пяточных и дистальных метафизов лучевых костей (содержащих до 90% трабекулярного вещества) и сравнивают с исходными данными этого же пациента до лечения и через 1,5 месяца после операции. Выбор локализации зоны скелета в предлагаемом способе основан на том, что в трабекулярных костях в 8 раз быстрее, чем в компактной кости, протекают обменные процессы, т.е. именно в этой зоне наиболее выражены нарушения обмена минеральных веществ, что позволяет в ранние сроки прогнозировать исход лечения.

2. Известные способы оценки регенерации костной ткани требуют исследования многочисленных различных костей скелета, для чего необходимы затраты времени минимум 1 час, предлагаемый способ - 8-10 минут.

3. Выявленные показатели содержания минеральных веществ (СМВ) в костной ткани по известной технологии интерпретируют лишь как снижение СМВ в зоне регенерации костной ткани и в скелете в целом в первые дни после травмы или операции и о последующем их восстановлении, не приводя конкретных параметров и сроков этих изменений, которые могли бы быть использованы для прогноза регенерации костной ткани.

Исходя из существующего уровня технологий прогнозирования регенерации костной ткани была поставлена задача: повысить объективность прогноза регенерации костной ткани в более ранние сроки, а также сократить время исследования больного.

Поставленную задачу решают следующим образом.

Прогнозирование регенерации костной ткани осуществляют путем исследования минеральной плотности костной ткани (МПКТ) и сравнения выявленных показателей в динамике. Новым в решении задачи является то, что проводят измерение минеральной плотности левой и правой пяточной кости, дистального метафиза левой и правой лучевой кости, суммируют показатели и по их среднему значению в сроки до операции и через 1,5 месяца от начала лечения определяют индекс. При этом полученный индекс до операции принимают за исходное значение и в сравнении с ним определяют прогноз регенерации костной ткани. При увеличении индекса, выявленного при исследовании пациента, от исходного значения через 1,5 месяца более 1% прогноз регенерации костной ткани считают благоприятным, в остальных случаях прогноз неблагоприятный.

Поясняем существенные отличительные признаки предлагаемого способа.

Проведение измерения минеральной плотности левой и правой пяточной кости, дистального метафиза левой и правой лучевой кости на костном денситометре необходимо для объективной оценки минерализации и деминерализации костной ткани, которые происходят при заживлении костной раны, поскольку определение МПКТ является объективным показателем минерализации (3). Дистальные метафизы лучевых костей и пяточные кости имеют в основном трабекулярное строение (в пяточной кости 90% трабекулярного вещества), и выявлена высокая корреляция изменений в данных костях со сдвигами минералов в осевом скелете в целом (4). В трабекулярной кости в 8 раз быстрее, чем в компактной, протекают обменные процессы, поэтому нарушение обмена минеральных веществ в скелете наиболее выражено именно в областях с большим количеством трабекулярной кости (5).

Определение суммы показателей минеральной плотности костной ткани, их среднего значения, что обозначают как индекс, позволяет объективно оценить процесс минерализации костной ткани как системный процесс, провести динамический контроль за состоянием минерализации и регенерации костной ткани, выполнить в более короткое время (8-10 минут) исследования и проанализировать полученные данные о содержании минеральных веществ.

Проведение исследования минеральной плотности костной ткани в сроки до операции и через 1,5 месяца от начала лечения обеспечивает раннее выявление нарушения процесса регенерации костной ткани и осуществление в ранние сроки необходимых лечебных мероприятий для устранения этих нарушений. С первых дней после травмы или операции происходит деминерализация в костях скелета, обусловленная действием паратиреоидного и других гормонов, с последующим восстановлением минералов. Определение восстановления минеральных веществ в костной ткани, а именно через 1,5 месяца после операции, характеризует протекание процесса регенерации костной ткани и позволяет определить прогноз лечения.

Определение прогноза регенерации костной ткани в сравнении показателей минеральной плотности, полученных до операции и принятых за исходные значения, и показателей, полученных через 1,5 месяца от начала лечения, и выявление соотношения более 1% позволяет оценить прогноз регенерации костной ткани как благоприятный, в остальных случаях - неблагоприятный. Срок прогноза регенерации костной ткани (1,5 мес) определили на основании обследования 42 больных с длительно срастающимися переломами, ложными суставами и дефектами длинных трубчатых костей, у которых провели исследование минеральной плотности костной ткани в процессе лечения. Из них у 19 человек был выявлен благоприятный прогноз регенерации, средний срок консолидации переломов составил 6 месяцев, у 23 человек был выявлен неблагоприятный прогноз регенерации и средний срок консолидации переломов - 10-11 месяцев. Результаты исследований представлены в виде графического изображения (см. приложение к описанию фиг.1а, b).

Из графика (фиг.1, а) видно, что у больных с благоприятным прогнозом в послеоперационном периоде наблюдается системное снижение МПКТ, затем минеральная плотность увеличивается, что выражается в увеличении индекса более 1% через 1,5 месяца после операции у всех больных.

Из графика (фиг.1, b) видно, что у больных с неблагоприятным прогнозом через 1,5 месяца после операции МПКТ и значения индекса не повышаются, а остаются ниже исходных.

Проведенные патентные исследования по подклассам А 61 В 6/00 и А 61 В 10/00, а также анализ научно-медицинской информации, отражающий существующий уровень технологий определения прогноза регенерации костной ткани, не выявили идентичных технологий. Таким образом, предлагаемый способ прогнозирования регенерации костной ткани является новым.

Взаимосвязь и взаимодействие существенных приемов предлагаемого способа обеспечивают достижение нового медицинского результата в решении поставленной задачи, а именно: повысить объективность прогноза регенерации костной ткани в более ранние сроки, а также сократить время исследования. Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень.

Предлагаемый способ прогнозирования регенерации костной ткани больных с длительно срастающимися переломами, ложными суставами и дефектами длинных трубчатых костей может быть широко применен в клинической практике, так как проведение денситометрических исследований достаточно распространено, других исключительных средств для проведения исследования не требуется.

Сущность предлагаемого способа определения прогноза регенерации костной ткани заключается в следующем.

У больных с длительно срастающимися переломами, ложными суставами и дефектами длинных трубчатых костей исследуют минеральную плотность костной ткани в различные периоды: до операции и через 1,5 месяца после операции. Для исследования больного располагают перед прибором, например денситометром фирмы LUNAR (США), в положении сидя, предварительно определив его вес и рост. Производят измерение МПКТ последовательно в левой и правой пяточной кости и в дистальных метафизах правой и левой лучевой кости (4 измерения), а при наличии аппарата внешней фиксации или гипсовой шины на голени или предплечье, выполняют 3 измерения. При исследовании МПКТ пяточной кости пациент устанавливает стопу в окно денситометра на специальную подставку, обеспечивающую неподвижность и оптимальное для исследования положение пяточной кости. При исследовании МПКТ дистального отдела лучевой кости также используют специальную подставку для кисти. Ослабление интенсивности пучка рентгеновских лучей после прохождения через ткани переводится в цифровой код. Результаты исследования в виде денситограмм, графиков и цифровых данных обрабатывают и анализируют. Полученные до операции показатели МПКТ обследуемого пациента суммируют и по их среднему значению определяют индекс, который принимают за исходное значение. Затем проводят денситометрическое исследование МПКТ через 1,5 месяца после операции и аналогично вычисляют индекс. При увеличении индекса от исходного значения через 1,5 месяца более 1% прогноз регенерации костной ткани считают благоприятным, в остальных случаях прогноз неблагоприятный. Для уточнения прогноза регенерации костной ткани в ходе лечения проведено дополнительное исследование МПКТ и определение индекса через 4,5 месяца после операции. Было выявлено, что если МПКТ составила более 5%, то прогноз регенерации костной ткани сохраняется как благоприятный, остальные клинические случаи - прогноз неблагоприятный.

Сущность предлагаемого способа поясняется клиническими примерами.

Пример 1.

Больной С., 1967 года рождения, госпитализирован в НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН на оперативное лечение с диагнозом: дефект-псевдоартроз средней трети правой бедренной кости, укорочение правого бедра 5 см, разгибательная контрактура правого коленного сустава.

До операции больному проведено исследование минеральной плотности костной ткани (МПКТ) правой и левой пяточной кости, дистальных метафизов правой и левой лучевой кости на денситометре фирмы LUNAR (США). Выявили следующие данные:

- МПКТ правой пяточной кости - 0,136

- МПКТ левой пяточной кости - 0,3 91

- МПКТ дистального метафиза правой лучевой кости - 0,462

- МПКТ дистального метафиза левой лучевой кости - 0,503,

(см. приложение к описанию: фиг.2 (а, b, с, d).

Определили сумму показателей:

0,136+0,391+0,462+0,503=1,492

Нашли среднее значение этих данных:

1,492:4=0,373, что обозначают как индекс у данного больного, который принимают за исходное значение.

31.03.2000 года выполнена операция: открытая адаптация, комбинированный чрескостный остеосинтез правой бедренной кости.

Затем провели денситометрическое исследование МПКТ через 1,5 месяца после операции и получили следующие данные:

- МПКТ правой пяточной кости - 0,198

- МПКТ левой пяточной кости - 0,390

- МПКТ дистального метафиза правой лучевой кости - 0,466

- МПКТ дистального метафиза левой лучевой кости - 0,485, (см. приложение к описанию: фиг.3 (а, b, с, d).

Определили сумму показателей:

0,198+0,390+0,466+0,485=1,539

Нашли среднее значение этих данных:

1,539:4=0,385, что составило индекс у обследуемого больного.

Прогноз регенерации костной ткани благоприятный, т.к. индекс увеличился на 3,2% в сравнении с исходным исследованием, проведенным до операции.

Для проверки прогноза регенерации костной ткани в ходе лечения провели дополнительное исследование МПКТ через 4,5 месяца после операции и установили, что индекс равен 0,450. Индекс увеличился на 20,6%, т.е. прогноз сохраняется как благоприятный, что видно из результата лечения.

Срок фиксации в аппарате у больного составил 216 дней (5,5 месяца), после проведения клинической пробы на правом бедре аппарат внешней фиксации (АВФ) был демонтирован, ложный сустав сросся.

Пример 2.

Больной К., 1944 года рождения, госпитализирован в клинику НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН на оперативное лечение с диагнозом: медленно срастающийся закрытый перелом средней трети правого бедра, контрактура правого коленного сустава.

До операции больному проведено исследование минеральной плотности костной ткани (МПКТ) правой и левой пяточной кости, дистальных метафизов правой и левой лучевой кости на денситометре фирмы LUNAR (США).

Выявили следующие данные:

- МПКТ правой пяточной кости - 0,390

- МПКТ левой пяточной кости - 0,303

- МПКТ дистального метафиза правой лучевой кости - 0,422

- МПКТ дистального метафиза левой лучевой кости - 0,447,

(см. приложение к описанию: фиг.4 (а, b, с, d).

Определили сумму показателей:

0,390+0,303+0,422+0,447=1,562

Нашли среднее значение этих данных:

1,562:4=0,390, что обозначено как индекс у данного больного, который принят за исходное значение.

24.11.1999 года выполнена операция: комбинированный чрескостный остеосинтез правого бедра. Вторую операцию с целью стабилизации перелома выполнили 29.12.99 г.: проведение дополнительных чрескостных элементов.

Затем провели денситометрическое исследование МПКТ через 1,5 месяца после первой операции и получили следующие данные:

- МПКТ правой пяточной кости - 0,328

- МПКТ левой пяточной кости - 0,375

- МПКТ дистального метафиза правой лучевой кости - 0,391

- МПКТ дистального метафиза левой лучевой кости - 0,436,

(см. приложение к описанию: фиг.5 (а, b, с, d).

Определили сумму показателей:

0,328+0,375+0,391+0,436=1,530

Нашли среднее значение этих данных:

1,530:4=0,382, что составило индекс у обследуемого больного.

Прогноз регенерации костной ткани неблагоприятный, т.к. индекс уменьшился на 2,1% в сравнении с исходным.

Для уточнения прогноза регенерации костной ткани в ходе лечения провели дополнительное исследование МПКТ через 4,5 месяца после операции и установили, что индекс равен 0,450. Индекс в сравнении с исходным значением уменьшился на 9,5%, т.е. прогноз сохраняется как неблагоприятный, что видно из результата лечения.

Для достижения сращения перелома была проведена дополнительная операция 17.05.00 г.: перепроведение чрескостных элементов.

Аппарат внешней фиксации у больного был демонтирован только через 11,5 месяца, когда перелом правого бедра сросся.

Таким образом, предлагаемый “Способ прогнозирования регенерации костной ткани” позволяет в сравнении с известными технологиями повысить объективность прогноза регенерации костной ткани, упростить технологию и сократить время исследования, осуществить более раннее прогнозирование, тем самым своевременно выявить нарушения процесса регенерации костной ткани.

Источники информации

1. Свешников А.А., Зюзюкина О.В., Шигарев В.М. Содержание минеральных веществ в костях таза после травмы // Гений ортопедии. - 1997. - №3. - С.15-18.

2. Свешников А.А. Материалы к разработке комплекса способов корректировки функциональных изменений в органах при чрескостном остеосинтезе // Гений ортопедии. - 1999. - №1. - С.74-81.

3. Лепарский Е.А., Смирнов А.В., Мылов И.М. Современная лучевая диагностика остеопороза // Медицинская визуализация. - 1996. - №3. - С.9-17.

4. Свешников А.А. Современная диагностическая техника в ортопедо-травматологической клинике (обзор литературы) // Гений ортопедии. - 1997. - №3. - С.54-60.

5. Свешников А.А. Диагностика и профилактика остеопороза // Ортопедия, травматология и протезирование. - 1989. - №4. - С.65-68.

Формула изобретения

Способ прогнозирования регенерации костной ткани, включающий исследование минеральной плотности костной ткани и сравнение выявленных показателей в динамике, отличающийся тем, что проводят измерение минеральной плотности левой и правой пяточных костей, дистального метафиза левой и правой лучевых костей, суммируют показатели и по их среднему значению в сроки до операции и через 1,5 месяца от начала лечения определяют индекс, при этом полученный индекс до операции принимают за исходное значение и в сравнении с ним определяют прогноз регенерации костной ткани, при увеличении индекса, выявленного при исследовании пациента, от исходного значения через 1,5 месяца более 1% прогноз регенерации костной ткани считают благоприятным, в остальных случаях прогноз неблагоприятный.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18