stringtranslate.com

Заживление костей

Заживление перелома кости путем образования костной мозоли, как показано на рентгеновском снимке .

Заживление костей , или заживление переломов , представляет собой пролиферативный физиологический процесс, в ходе которого организм способствует восстановлению перелома кости .

Как правило, лечение переломов костей заключается в том, что врач вправляет (вталкивает) смещенные кости на место путем репозиции с анестезией или без нее, стабилизирует их положение для содействия сращению, а затем ждет, пока произойдет естественный процесс заживления кости.

Было обнаружено, что адекватное потребление питательных веществ существенно влияет на целостность заживления перелома. [1] Возраст, тип кости, лекарственная терапия и уже существующая патология кости являются факторами, которые влияют на заживление. Роль заживления кости заключается в создании новой кости без рубца, как это наблюдается в других тканях, который был бы структурной слабостью или деформацией. [2]

Процесс полной регенерации кости может зависеть от угла смещения или перелома. В то время как формирование кости обычно охватывает всю продолжительность процесса заживления, в некоторых случаях костный мозг в области перелома заживает за две или менее недель до окончательной фазы ремоделирования. [ необходима цитата ]

Хотя иммобилизация и хирургическое вмешательство могут способствовать заживлению, перелом в конечном итоге заживает посредством физиологических процессов. Процесс заживления в основном определяется надкостницей ( соединительнотканной мембраной , покрывающей кость). Надкостница является одним из источников клеток-предшественников, которые развиваются в хондробласты и остеобласты , которые необходимы для заживления кости. Другими источниками клеток-предшественников являются костный мозг (если он присутствует), эндост , мелкие кровеносные сосуды и фибробласты . [3]

Первичное заживление

Первичное заживление (также известное как прямое заживление) требует правильной анатомической репозиции , которая является стабильной, без образования щелей. Такое заживление требует только ремоделирования пластинчатой ​​кости, гаверсовых каналов и кровеносных сосудов без образования мозоли . Этот процесс может занять от нескольких месяцев до нескольких лет. [4]

Контактное исцеление

Когда зазор между концами кости составляет менее 0,01 мм, а межфрагментарная деформация составляет менее 2%, может произойти контактное заживление. В этом случае режущие конусы, состоящие из остеокластов, образуются поперек линий перелома, образуя полости со скоростью 50–100 мкм/день. Остеобласты заполняют полости гаверсовой системой. Это вызывает образование пластинчатой ​​кости, которая ориентируется продольно вдоль длинной оси кости. Образуются кровеносные сосуды, которые проникают в гаверсову систему. Ремоделирование пластинчатой ​​кости приводит к заживлению без образования мозоли . [4]

Заживление разрывов

Если щель перелома составляет от 800 мкм до 1 мм, перелом заполняется остеобластами, а затем пластинчатой ​​костью, ориентированной перпендикулярно оси кости. Этот начальный процесс занимает от трех до восьми недель. Перпендикулярная ориентация пластинчатой ​​кости слабая, поэтому требуется вторичная остеональная реконструкция для переориентации пластинчатой ​​кости в продольном направлении. [4]

Вторичное заживление

Вторичное заживление (также известное как непрямое заживление перелома) является наиболее распространенной формой заживления кости. Обычно оно состоит только из эндохондральной оссификации . Иногда интрамембранозная оссификация происходит вместе с эндохондральной оссификацией. Интрамембранозная оссификация, опосредованная периостальным слоем кости, происходит с образованием мозоли . При эндохондральной оссификации отложение кости происходит только после минерализованного хряща. [ необходима цитата ] Этот процесс заживления происходит, когда перелом лечится консервативно с использованием ортопедической повязки или иммобилизации, внешней фиксации или внутренней фиксации . [4]

Реакция

После перелома кости клетки крови скапливаются рядом с местом повреждения. Вскоре после перелома кровеносные сосуды сужаются, останавливая дальнейшее кровотечение. В течение нескольких часов внесосудистые клетки крови образуют сгусток, называемый гематомой [ 5] , который действует как шаблон для образования костной мозоли. Эти клетки, включая макрофаги , выделяют воспалительные медиаторы, такие как цитокины ( фактор некроза опухоли альфа (TNFα), семейство интерлейкинов-1 (IL-1), интерлейкин 6 (IL-6), 11 (IL-11) и 18 (IL-18)) и увеличивают проницаемость капилляров крови. Воспаление достигает пика через 24 часа и завершается через семь дней. Через рецептор фактора некроза опухоли 1 (TNFR1) и рецептор фактора некроза опухоли 2 , TNFα опосредует дифференциацию мезенхимальных стволовых клеток (происходящих из костного мозга ) в остеобласты и хондроциты . Фактор 1, полученный из стромальных клеток (SDF-1), и CXCR4 опосредуют привлечение мезенхимальных стволовых клеток. IL-1 и IL-6 являются наиболее важными цитокинами для заживления костей. IL-1 способствует образованию костной мозоли и кровеносных сосудов. IL-6 способствует дифференциации остеобластов и остеокластов . [4] Все клетки внутри кровяного сгустка дегенерируют и умирают. В этой области фибробласты реплицируются. В течение 7–14 дней они образуют рыхлый агрегат клеток, перемежающийся мелкими кровеносными сосудами, известный как грануляционная ткань . [ необходима цитата ] Остеокласты перемещаются, чтобы реабсорбировать мертвые концы кости, а другая некротическая ткань удаляется. [6]

Ремонт

Рентгенопрозрачность вокруг 12-дневного перелома ладьевидной кости , который изначально был едва заметен. [7]

Через семь-девять дней после перелома клетки надкостницы реплицируются и трансформируются. Периостальные клетки, проксимальные к (ближней стороне) щели перелома, развиваются в хондробласты , которые образуют гиалиновый хрящ . Периостальные клетки, дистальные к (дальнему концу) щели перелома, развиваются в остеобласты, которые образуют плетеную кость [ требуется ссылка ] посредством резорбции костной ткани кальцинированного хряща и привлечения костных клеток и остеокластов. [4] Фибробласты внутри грануляционной ткани развиваются в хондробласты, которые также образуют гиалиновый хрящ. Эти две новые ткани увеличиваются в размерах, пока не объединятся друг с другом. Эти процессы достигают кульминации в новой массе гетерогенной ткани, известной как костная мозоль перелома . [ требуется ссылка ] Образование костной мозоли достигает пика на 14-й день перелома. [4] В конечном итоге щель перелома закрывается. [ требуется ссылка ]

Следующая фаза — замена гиалинового хряща и плетеной кости пластинчатой ​​костью . Процесс замены известен как эндохондральное окостенение по отношению к гиалиновому хрящу и костное замещение по отношению к плетеной кости. Замещение плетеной кости происходит до замещения гиалинового хряща. Пластинчатая кость начинает формироваться вскоре после того, как коллагеновый матрикс любой ткани становится минерализованным. [ необходима цитата ] На этой стадии процесс индуцируется IL-1 и TNFα. [4] Минерализованный матрикс пронизан микрососудами и многочисленными остеобластами. Остеобласты формируют новую пластинчатую кость на недавно открытой поверхности минерализованного матрикса. Эта новая пластинчатая кость имеет форму трабекулярной кости . В конечном итоге вся плетеная кость и хрящ исходной мозоли перелома заменяются трабекулярной костью, восстанавливая большую часть первоначальной прочности кости. [ необходима цитата ]

Ремоделирование

Ремоделирование начинается уже через три-четыре недели после перелома и может занять от 3 до 5 лет. [4] Процесс заменяет трабекулярную кость компактной костью . Трабекулярная кость сначала резорбируется остеокластами, создавая неглубокую резорбционную ямку, известную как «лакуна Хаушипа». Затем остеобласты откладывают компактную кость в резорбционной ямке. В конечном итоге мозоль перелома ремоделируется в новую форму, которая точно повторяет первоначальную форму и прочность кости. Этот процесс может быть достигнут путем формирования электрической полярности во время частичной нагрузки на длинную кость; [ требуется ссылка ] где электроположительная выпуклая поверхность и электроотрицательная вогнутая поверхность активируют остеокласты и остеобласты соответственно. [4] Этот процесс может быть усилен некоторыми синтетическими инъекционными биоматериалами, такими как Cerament , которые являются остеокондуктивными и способствуют заживлению кости. [ требуется ссылка ]

Препятствия

Бедренная кость (вверху) срослась, будучи неправильно выровненной
  1. Плохое кровоснабжение, приводящее к гибели остеоцитов. Гибель костных клеток также зависит от степени перелома и нарушения гаверсовой системы.
  2. Состояние мягких тканей. Мягкие ткани между концами костей ограничивают заживление.
  3. Питание и лекарственная терапия. Плохое общее состояние здоровья снижает скорость заживления. Лекарства, которые ослабляют воспалительную реакцию, также препятствуют заживлению.
  4. Инфекция. Перенаправляет воспалительную реакцию с заживления на борьбу с инфекцией.
  5. Возраст. Молодая кость срастается быстрее, чем кость взрослого человека.
  6. Существующие злокачественные новообразования костей.
  7. Механические факторы, такие как неровное положение кости и слишком много или слишком мало движения. Избыточная подвижность может нарушить образование мостовой мозоли, мешая сращению; но небольшое биомеханическое движение улучшает образование мозоли. [6]

Осложнения

Осложнения заживления переломов включают в себя:

  1. Инфекция: это наиболее распространенное осложнение переломов, которое в основном возникает при открытых переломах. Посттравматическая раневая инфекция является наиболее распространенной причиной хронического остеомиелита у пациентов. Остеомиелит может также возникнуть после хирургической фиксации перелома. [8]
  2. Несращение : отсутствие прогрессирования заживления в течение шести месяцев с момента перелома. Фрагменты перелома остаются разделенными и могут быть вызваны инфекцией и/или отсутствием кровоснабжения (ишемией) кости. [9] Существует два типа несращения: атрофическое и гипертрофическое. Гипертрофическое подразумевает образование избыточной мозоли, что приводит к тому, что концы кости выглядят склеротическими, вызывая рентгенологический вид «слоновьей ноги» [6] из-за чрезмерной подвижности концов перелома, но достаточного кровоснабжения. [4] Атрофическое несращение приводит к повторному рассасыванию и округлению концов кости [6] из-за недостаточного кровоснабжения и чрезмерной подвижности концов кости. [4]
  3. Неправильное сращение : заживление происходит, но зажившая кость имеет «угловую деформацию, трансляцию или ротационное выравнивание, требующее хирургической коррекции». Это чаще всего встречается в длинных костях, таких как бедренная кость. [10]
  4. Задержка сращения: время заживления зависит от местоположения перелома и возраста пациента. Задержка сращения характеризуется «сохранением линии перелома и дефицитом или отсутствием образования костной мозоли» на рентгеновском снимке. Заживление все еще происходит, но гораздо медленнее, чем обычно. [9]

Галерея

Рентгенологическая шкала времени у маленьких детей

При медицинском обследовании вторичное заживление костей у маленьких детей с течением времени демонстрирует следующие особенности:

Сноски

  1. ^ Карпузос, А.; Диамантис, Э.; Фармаки, П.; Савванис, С.; Трупис, Т. (2017). «Пищевые аспекты здоровья костей и заживления переломов». Журнал остеопороза . 2017 : 1–10. doi : 10.1155/2017/4218472 . PMC 5804294. PMID  29464131 . 
  2. ^ Gómez-Barrena E, Rosset P, Lozano D, Stanovici J, Ermthaller C, Gerbhard F (январь 2015 г.). «Заживление переломов костей: клеточная терапия при отсроченных сращениях и несращениях». Bone . 70 : 93–101. doi : 10.1016/j.bone.2014.07.033 . PMID  25093266.
  3. ^ Ferretti C, Mattioli-Belmonte M (июль 2014 г.). «Стволовые клетки, полученные из надкостницы, для предложений по регенеративной медицине: расширение современных знаний». World J Stem Cells . 6 (3): 266–277. doi : 10.4252/wjsc.v6.i3.266 . PMC 4131269 . PMID  25126377. 
  4. ^ abcdefghijkl Ричард, Марселл; Томас А, Эйнхорн (1 июня 2012 г.). «Биология заживления переломов». Injury . 42 (6): 551–5. doi :10.1016/j.injury.2011.03.031. PMC 3105171 . PMID  21489527. 
  5. ^ "Обзор переломов костей". Библиотека медицинских концепций Lecturio . Получено 26 августа 2021 г.
  6. ^ abcd Tamas N, Scamell BE (2015). «Принципы травм костей и суставов и их заживление». Хирургия (Оксфорд) . 33 (1): 7–14. doi :10.1016/j.mpsur.2014.10.011.
  7. ^ Джаррайя, Мохамед; Хаяши, Даичи; Ремер, Фрэнк В.; Крема, Мишель Д.; Диас, Луис; Конлин, Джейн; Марра, Моника Д.; Джомаа, Набиль; Гермази, Али (2013). «Радиографически скрытые и тонкие переломы: иллюстрированный обзор». Radiology Research and Practice . 2013 : 1–10. doi : 10.1155/2013/370169 . PMC 3613077. PMID  23577253 . 
  8. ^ Роуботам, Эмма; Баррон, Доминик (2009). «Радиология осложнений переломов». Ортопедия и травматология . 23 (1): 52–60. doi :10.1016/j.mporth.2008.12.008.
  9. ^ ab Jahagirdar, Rajeev; Scammell, Brigitte E (2008). «Принципы заживления переломов и нарушения сращения костей». Хирургия . 27 (2): 63–69. doi :10.1016/j.mpsur.2008.12.011.
  10. ^ Чен, Эндрю Т.; Валлиер, Хизер А. (2016). «Несмежные и открытые переломы нижней конечности: эпидемиология, осложнения и незапланированные процедуры». Травма . 47 (3): 742–747. doi :10.1016/j.injury.2015.12.013. PMID  26776462.
  11. ^ Если в рамках не указано иное, ссылка:
    - Проссер, Ингрид; Лоусон, Зои; Эванс, Элисон; Харрисон, Сара; Моррис, Сью; Магуайр, Сабина; Кемп, Элисон М. (2012). «График радиологических признаков заживления переломов у маленьких детей». Американский журнал рентгенологии . 198 (5): 1014–1020. doi : 10.2214/AJR.11.6734 . PMID  22528890.
    - Данные взяты из научных исследований, в частности, Ислама и др., где данные противоречат учебникам по радиологии: Ислам, Омар; Соболески, Дон; Саймонс, С.; Дэвидсон, Л.К.; Эшворт, МА; Бэбин, Пол (2000). «Развитие и продолжительность рентгенологических признаков заживления костей у детей». Американский журнал рентгенологии . 175 (1): 75–78. doi :10.2214/ajr.175.1.1750075. PMID  10882250.

Ссылки