Коррекция вальгусных и варусных деформаций на уровне коленных суставов у детей с системными дисплазиями скелета методом управляемого роста Моренко Екатерина Сергеевна

Короткий опис

Моренко Екатерина Сергеевна. Коррекция вальгусных и варусных деформаций на уровне коленных суставов у детей с системными дисплазиями скелета методом управляемого роста: диссертация ... кандидата Медицинских наук: 14.01.15 / Моренко Екатерина Сергеевна;[Место защиты: ФГБУ «Российский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии имени Р.Р. Вредена» Министерства здравоохранения Российской Федерации], 2019
Коррекция вальгусных и варусных деформаций на уровне коленных суставов у детей с системными дисплазиями скелета методом управляемого роста Моренко Екатерина Сергеевна
ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
кандидат наук Моренко Екатерина Сергеевна
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Остеогистогенез костных тканей

1.2 Строение метаэпифизарного хряща

1.3 Скорость роста костей

1.4 Регуляция продольного роста кости

1.5 Классификация системных дисплазий скелета

1.6 Методы диагностики системных дисплазий скелета

1.7 Осевые деформации нижних конечностей у детей с системными дисплазиями скелета

1.8 Методы лечения детей с осевыми деформациями нижних конечностей

1.9 Методики оценки деформаций нижних конечностей у детей

1.10 История развития метода временного блокирования зон роста кости с целью коррекции осевых деформаций нижних конечностей

1.11 Резюме

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Планирование исследования

2.2 Общая характеристика клинического материала

2.3 Методы исследований

2.3.1 Клинический метод

2.3.2 Рентгенологическое обследование

2.3.3 МРТ-картирование росткового хряща

2.3.4 Статистический метод

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ ПАЦИЕНТОВ С

ОСЕВЫМИ ДЕФОРМАЦИЯМИ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ НА УРОВНЕ КОЛЕННЫХ СУСТАВОВ

3.1 Жалобы пациентов

3.2 Клиническая характеристика пациентов

3.3 Результаты рентгенологического обследования

3.4 Воспроизводимость рентгенометрических показателей, характеризующие осевые деформации нижних конечностей на уровне коленных суставов в прямой проекции

3.5 Определение скорости прогрессирования осевых деформаций нижних конечностей у детей с системными дисплазиями скелета

3.6 Определение содержания воды в метаэпифизарном хряще с использованием МРТ исследование

3.7 Обсуждение полученных результатов

ГЛАВА 4. ЛЕЧЕНИЕ ПАЦИЕНТОВ С ОСЕВЫМИ ДЕФОРМАЦИЯМИ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ ВО ФРОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ НА УРОВНЕ КОЛЕННЫХ СУСТАВОВ

4.1 Общие принципы хирургического лечения

4.2 Хирургическое лечение детей с системными дисплазиями

скелета

4.3 Сравнительная оценка эффективности метода управляемого

роста у детей с осевыми деформациями нижних конечностей

4.4 Сравнительная оценка скорости коррекции осевых деформаций нижних конечностей

4.5 Сравнительная оценка эффективности использования метода управляемого роста у детей с осевыми деформациями нижних конечностей в зависимости от длительности гемиэпифизиодеза

4.6 Скорость коррекции деформации в зависимости от расположения металлоконструкции

4.7 Численное моделирование напряжений в конструкции для временного гемиэпифизиодеза

4.8 Приспособление для оптимального подбора конструкции при выполнении временного гемиэпифизиодеза и его клиническая апробация

ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ОТДАЛЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ, ОШИБОК И ОСЛОЖНЕНИЙ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ

5.1 Отдаленные результаты лечения детей двух клинических групп

5.2 Ошибки и осложнения хирургического лечения

5.3 Обсуждение полученных результатов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Список літератури

Регуляция продольного роста кости
Наиболее обсуждаемым на сегодняшний день остается вопрос регуляции скорости роста кости. Факторы, контролирующие функцию продольного роста кости, можно разделить на три группы: факторы системной регуляции, факторы местной регуляции и механическая регуляция скорости роста кости (F. Rauch, 2005; Villemure I., I.A. Stokes, 2009).
Системная регуляция функции метаэпифизарного хряща
В детском возрасте продольный рост костей регулируется рядом ключевых гормонов, включая соматотропный гормон, инсулиноподобный фактор роста-1, глюкокортикоиды и гормоны щитовидной железы (Т3 и Т4). Во время полового созревания половые гомоны (андрогены и стероиды) вносят значительный вклад в данный процесс.
Первоначально предполагалось, что сам соматотропный гормон не оказывает непосредственного воздействия на клетки метафизарного хряща, а влияет на регуляцию продольного роста кости через инсулиноподобный фактор роста, который синтезируется в клетках печени. Однако, на сегодняшний день на основании многочисленных проведенных исследований установлено, что соматотроп-ный гормон оказывает непосредственное действие на хондроциты пластинки роста, стимулируя их пролиферацию (van der Eerden B. C. et al., 2003; Yakar S. et al., 2016; Wong S.C. et al., 2016).
Проведенные E.O. Abu с соавторами исследования продемонстрировали, что в метаэпифизарном хряще, особенно в хондроцитах гипертрофической зоны, имеются рецепторы к глюкокортикоидам, что указывает на возможность непосредственного воздействия гормона на пластинку роста (Abu E.O. et al., 2000). Повышение уровня глюкокортикоидов вызывает ингибирование продольного роста кости. Гормоны щитовидной железы являются важными стимуляторами пролиферации хондроцитов. Проведенные эксперименты показали, что Т3 ингибирует пролиферацию хондроцитов и одновременно оказывает стимулирующее действие на их дифференцировку (Robson H. et al., 2000). Кроме этого, Т3 влияет на синтез коллагена I типа, индуцирует действие щелочной фосфатазы, регулирует синтез и секрецию белков внеклеточного матрикса, а также может влиять на резорбцию костной ткани (Okubo Y., Hari R.A.,2003; Wakita R. et al., 1998).
Как сообщалось ранее, на рост кости могут влиять и половые гормоны. Ан-дрогены оказывают стимулирующее воздействие на образование костной ткани, которое осуществляется либо путем непосредственного взаимодействия со своими рецепторами, либо через образование дигидротестостерона (Cassorla F.G. et al., 1984; Zung A. et. al., 1999).
Влияние эстрогенов на органы-мишени осуществляется через рецепторы и (ER и ER). Эти два вида рецепторов, которые рассматриваются как классические лигант-активируемые факторы транскрипции, располагаются в цитозоле.
На основании многочисленных исследований in vitro и in vivo в настоящее время установлено, что хондроциты могут производить эстрогены. Кроме того, локальная выработка эстрогена играет важную роль в пролиферации хондроцитов эпифизарной пластинки, защищая их от спонтанной гибели, и тем самым регулируя продольный рост кости (Emons J. et al., 2011).
Местная регуляция функции метаэпифизарного хряща
Важную роль в формировании костной ткани играет белок, связанный с па-ратиреоидным гормоном (Parathyroid hormone-related protein PTHrP), и белок под названием Indian hedgehog Ihh («индийский еж»). Они функционируют в петле обратной связи, контролируя пролиферацию и дифференцировку хондроци-тов в пластинке роста (Stagi S. et al., 2010).
Вовремя остеогенеза Ihh экспрессируется и секретируется гипертрофическими хондроцитами, он стимулирует клеточную пролиферацию и дифференцировку. Ihh диффундирует по всей ростковой зоне и связывается со своим рецептором Patched-1 (Ptch), экспрессируемым хондроцитами спящей зоны. Это приводит к снятию ингибирующего блока Ptch на другой трансмембранный белок, называемый Smoothened (SMO) «сглаживающее звено», который, в свою очередь, активирует группу факторов транскрипции семейства Gli. Одним из целевых генов сигнального пути Gli является паратгормоноподобный пептид PTHrP, который активируется под воздействием Gli. PTHrP экспрессируется преартикуляр-ными хондроцитами, диффундирует по зоне роста и замедляет дифференциацию хондроцитов. Таким образом, формируется петля обратной связи Ihh/PTHrP, которая контролирует фетальное развитие ростковой зоны (Kronenberg H.M., 2003).
У человека значимость Ihh/PTHrP механизма в регуляции роста костей подтверждается следующими наблюдениями. Инактивирующая мутация в Ihh приводит к возникновению акрокапитофеморальной дисплазии, которая связана с преждевременным закрытием ростковых зон (J. Hellemans et al., 2003), мутации в PTH/PTHrP рецепторах к остеохондродисплазии Bromstrand (Zhang P., 1998). Также было отмечено, что пациенты с метафизарной хондродистрофией (тип Jansen) имеют точечные мутации в гене, кодирующем PTH/PTHrP рецепторы (Schipani E., 1996).
Таким образом, нормальное развитие и формирование костной ткани контролируется сложным комплексом взаимосвязанных механизмов. Однако, многочисленные мутагенные факторы обладают способностью нарушить организацию и функцию метаэпифизарного хряща (Geister K.A., Camper S.A., 2015), что приводит к возникновению разнообразных форм системных дисплазий скелета (Warman M.L. et al., 2010; Baldridge D., et al., 2010).
Механическая регуляция продольного роста кости
Изучение вопроса влияния механической нагрузки на продольный рост кости имеет продолжительную историю. Еще в 1815 году J. Howship высказал предположение, что «механическое давление» является основным фактором в возникновении структурных изменений в растущей кости (J. Howship, 1815). Позже, в 1844 году, T.W. King отметил, что «давление и напряжение оказывают влияние на развитие всех частей скелета, и едва ли это требует доказательств в наше время» (King T.W, 1844).
В дальнейшем изучение данного вопроса нашло свое отражение в работах C. Hueter (1862) и R. Volkmann (1862), которые в своих исследованиях независимо друг от друга описали принципы роста кости от приложенных к ней механических напряжений. Согласно закону, Hueter-Volkmann скорость роста кости замедляется под действием избыточной механической нагрузки и увеличивается при ее уменьшении.
Теория C. Hueter и R. Volkmann получила поддержку в работах L.J. Strobino (1956), R.W. Porter (1978), J Wilson-MacDonald (1990), A.G. Robling (2001). Однако, по мере накопления данных, стало очевидно, что этот закон не учитывает все факторы, которые могут оказывать влияние на восприимчивость кости к механической нагрузке длительность компрессии, характер нагрузки (статическая или циклическая), толщину метаэпифизарного хряща и скорость его роста (Niehoff A. et al., 2004, Villemure I., I.A. Stokes, 2009).
Так, A. Niehoff (2004) в своем эксперименте на крысах, где животные подвергались трем разным уровням физической активности, установил, что избыточная физическая нагрузка не вызывает изменений в механических свойствах мета-эпифизарного хряща и не оказывает влияние на продольный рост кости (Niehoff A.et al., 2004).
K.J. Noonan с коллегами в 2004 году опубликовали результаты исследования, целью которого было определить влияние физической активности на скорость роста кости. Авторы, используя микротранзисторы, имплантированные в большеберцовую кость ягнят, каждые 167 секунд в течение 21-25 дней производили измерения длины костей у животных. В ходе проведенной работы установлено, что около 90% удлинения костей происходило во время отдыха животных (в горизонтальном положении), когда нагрузка на пластинку роста минимальна по сравнению с нагрузкой в фазы физической активности (Noonan K.J. et al., 2004).
Также, основываясь на теоретическом расчете, F.Rauch (2005) показал, что не во всех случаях рост кости осуществляется по закону Hueter-Volkmann. По сообщению автора, при физиологической варусной деформации нижних конечностей, которая имеется в норме у детей до 2 лет, наблюдается избыточная компрессия медиального участка пластинки роста по сравнению с латеральной ее частью. Согласно закону Hueter-Volkmann, медиальная часть метафизарного хряща будет расти медленнее, чем латеральная. Данная ситуация приведет к прогрессирова-нию варусной деформации и, как следствие, к формированию порочного круга. Следовательно, если любая величина компрессии замедляет скорость роста, то процесс образования костной ткани был бы крайне неустойчивым. Любое незначительное отклонение от нормального распределения механической нагрузки на нижние конечности приводило бы к формированию катастрофических деформаций. Однако, этого не происходит. Это объясняется тем, что при незначительной степени деформации происходит ее самокоррекция благодаря наличию механической регуляции продольного роста кости. То есть, умеренная компрессия пластинки роста приводит к ускорению, а не замедлению скорости роста. Таким образом, при незначительной степени варусной деформации нижних конечностей происходит форсирование роста медиальной части метафизарного хряща, и как следствие, коррекция деформации. Однако, при наличии деформации, величина которой находится за пределами самовостановительных сил организма, происходит угнетение скорости продольного роста кости согласно закону Hueter-Volkmann (F.Rauch, 2005).