МЕТОДИКА  РАННЕЙ  ЭЛЕКТРОДИАГНОСТИКИ  И  ПРОГНОЗИРОВАНИЯ  ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ  КОСТНОЙ  ТКАНИ  ПРИ  ОТКРЫТЫХ  ПЕРЕЛОМАХ  КОСТЕЙ  КОНЕЧНОСТЕЙ

Павлова  Татьяна  Михайловна

аспирант  кафедры  экстренной  и  неотложной  медицинской  помощи,  ортопедии  и  травматологии 
Харьковского  национального  медицинского  университета

Украина,  г.  Харьков

E-mail: 

Березка  Николай  Иванович

д-р  мед.  наук,  профессор  заведующий  кафедрой  экстренной  и  неотложной  медицинской  помощи,  ортопедии  и  травматологии 
Харьковского  национального  медицинского  университета

Украина,  г.  Харьков

Ивченко  Дмитрий  Валерьевич

д-р  мед.  наук,  профессор  кафедры  травматологии  и  ортопедии 
Запорожского  национального  медицинского  университета

Украина,  г.  Запорожье

METHODS  OF  EARLY  ELECTRODIAGNOSIS  AND  PREDICTING  THE  VIABILITY  OF  BONE  TISSUE  WITH  OPEN  FRACTURES  OF  LIMB

Tatyana  Pavlova

graduate  student  emergency  and  emergency  care,  orthopedics  and  traumatology 
of  Kharkiv  National  Medical  University

Ukraine,  Kharkov

Nikolay  Berezka

MD,  Professor  Head  of  the  Department  of  Emergency  and  emergency  medicine,  orthopedics  and  traumatology 
of  Kharkiv  National  Medical  University

Ukraine,  Kharkov

Dmitriy  Ivchenko

MD,  Professor  of  the  Department  of  Traumatology  and  Orthopedics 
of  Zaporizhzhya  National  Medical  University

Ukraine,  Zaporozhye

АННОТАЦИЯ

В  статье  представлена  информация  о  применении  ранней  методики  определения  ультраструктурных  изменений  в  костной  ткани  при  открытых  диафизарных  переломах  костей  конечностей  разной  степени  тяжести  по  классификации  AO/ASIF  и  Gustilo-Anderson  при  помощи  устройства  мультиметра  цифрового  UT70B.  Проведена  клиническая  апробация  у  60  больных.  Представлена  шкала  оценки  жизнеспособности  костных  фрагментов,  в  зависимости  от  показателей  электрического  сопротивления  костной  ткани,  для  дальнейшего  обоснования  выбора  лечебной  тактики  на  раннем  госпитальном  этапе. 

ABSTRACT

The  article  provides  information  on  the  application  of  methods  for  determining  early  ultrastructural  changes  in  bone  with  open  diaphyseal  fractures  of  limbs  of  varying  severity  on  the  AO/ASIF  classification  and  Gustilo-Anderson  using  a  digital  multimeter  device  UT70B.  Clinical  approbation  in  60  patients.  Presented  scale  assessing  the  viability  of  bone  fragments,  depending  on  the  performance  of  the  electric  resistance  of  the  bone  to  further  justify  the  selection  of  treatment  tactics  in  the  early  hospital  stage.

Ключевые  слова:  устройство  –  мультиметр  цифровой  UT70B;  электродиагностика;  степень  жизнеспособности  костных  фрагментов;  открытые  диафизарные  переломы  костей.

Keywords:  device  –  a  digital  multimeter  UT70B;  electrodiagnosis,  the  viability  of  the  bone  fragments;  open  diaphyseal  fractures.

Цель.  Способ  ранней  электродиагностики  структурно-функционального  состояния  костной  ткани  при  открытых  диафизарных  переломах  костей  конечностей  при  помощи  мультиметра  цифрового  UT70B,  разработка  шкалы  оценки  степени  жизнеспособности  костной  ткани.

Введение

Количество  пострадавших  с  открытыми  повреждениями  конечностей,  под  воздействием  травмы  различной  интенсивности,  при  дорожно-транспортных  происшествиях,  кататравмах,  в  последние  годы  достигает  55–82  %,  высокоэнергетические  травмами  конечностей  составляет  5,5–35  %  [2,  с.  331,  6,  с.    194–196]. 

Важное  значение  для  консолидации  открытых  переломов  костей  имеет  структурно-функциональное  состояние  костной  ткани.  На  раннем  госпитальном  этапе  пациентов  с  открытыми  переломами  костей  конечностей  в  настоящее  время  применяют  методы  диагностики  такие  как  рентгенография,  термография,  реовазография,  которые  играют  важную  роль  при  постановке  диагноза,  определения  жизнеспособности  мягкотканных  структур  конечности,  кровообращения,  такие  методы  диагностики  как  ультразвуковые,  радиоизотопные  исследования,  компьютерная  томография,  денситометрия  применяют  на  позднем  госпитальном  этапе  для  определения  жизнеспособности  костной  ткани  поврежденного  сегмента.  Все  методы  диагностики  играют  важную  роль  для  выбора  лечебной  тактики  и  прогнозирования  исходов  лечения  [3,  4,  с.  5–7,  8,  с.  61–63,  10,  с.  418–419,  11,  с.  5–8]. 

Одной  из  актуальных  задач  в  современной  травматологии  является  ранняя  диагностика  жизнеспособности  костных  фрагментов  при  открытых  диафизарных  переломах  разной  степени  тяжести  на  раннем  госпитальном  этапе. 

Доказано,  что  на  структурно-функциональное  состояние  костной  ткани  отрицательное  действие  оказывает  высокоэнергетическая  травма,  при  этом  у  55  %  пострадавших  отмечается  нарушение  репаративного  остеогенеза  [1,  с.  297,  с.  194–197,  12,  с.  38–41].  При  воздействии  силы  травмирующего  агента  передаваемая  энергия  поглощается  костной  тканью,  распространяется  на  весь  сегмент  конечности  и  приводит  к  гибели  части  остеоцитов  в  зоне  перелома  [6,  с.  194–195,  11,  с.  5–7]. 

Учеными  доказано,  что  изменения  ультраструктуры  костной  ткани  управляется  градиентами  электрических  полей  и  переносом  электрических  зарядов  на  клеточном  уровне.  Структуры  костной  ткани  обладают  пьезоэлектрическими  свойствами,  при  воздействии  механических  повреждений  происходит  их  деформация  и  перераспределение  электрических  зарядов  [9,  с.  244–245]. 

Электрофизиологические  исследования  костной  ткани  показали,  что  она  имеет  электрическую  проводимость  и  относится  к  гетерогенным  или  анизотропным  системам,  которые  характеризуются  поляризационными  свойствами  [5,  с.  102–105,  7,  с.  437–439]. 

Важным  параметром  определения  жизнеспособности  костной  ткани  является  ее  импеданс  или  полное  электрическое  сопротивление.  Величина  импеданса  костной  ткани  характеризует  ее  структурные  изменения  и  уровень  обменных  процессов.  Кость  состоит  из  структур  с  различной  электропроводностью,  она  отнесена  к  полупроводникам  [5,  с.  102–105,  7,  с.  437–439].

В  клетках  костной  ткани  возникают  электрические  потенциалы,  которые  разделяются  на  2  вида:  а)  статический,  который  включает:  потенциалы  покоя,  стрессовые  потенциалы,  потенциалы  активного  роста  и  регенерации  клеток,  б)  динамический,  который  формируется  за  счет  пьезоэлектрических  потенциалов,  потенциалов  перемещения  среды  [9,  с.  244–249]. 

В  результате  воздействия  на  костную  ткань  высокоэнергетической  травмы  стереометрия  потенциалов  в  костных  отломках  нарушается,  что  негативно  влияет  на  дальнейшие  процессы  репаративной  регенерации  [9,  с.  244–249]. 

В  1880  г.  профессором  В.  Томсоном,  проводились  исследования  электрической  проводимости  костной  ткани  при  помощи  биоимпедансного  анализатора,  установление  средне-нормального  значения  удельного  сопротивления  и  диэлектрической  проницаемости  костной  ткани,  которое  составляет  150  Ом∙м  [1,  с.  196].  При  рертроспективном  анализе  работ,  посвященным  электрогенезу  костной  ткани,  нами  не  было  найдено  работ,  посвященнм  исследованию  костной  ткани  на  раннем  госпитальном  этапе  при  открытых  переломах  костей  конечностей. 

Целью  настоящего  исследования  является  внедрение  способа  ранней  электродиагностики  структурно-функционального  состояния  костной  ткани  при  открытых  переломах  костей  конечностей  при  помощи  мультиметра  цифрового  UT70B  и  разработать  шкалу  оценки  степени  ее  жизнеспособности. 

Материалы  и  методы

В  основу  наших  исселедований  положено  разработка  методики  измерения  электросопротивления  костной  ткани  при  помощи  цифрового  мультиметра  (патент  на  полезную  модель  №  93071).  Проведена  клиническая  апробация  у  60  больных  с  открытыми  диафизарными  переломами  костей  конечностей  под  воздействием  травмы  различной  интенсивности. 

  Мультиметр  цифровой  UT70B  (рис.  1)  является  измерительным  устройством  электрического  сопротивления  костной  ткани  с  автоматическим  и  ручным  выбором  режима  измерений,  с  максимальным  разрешением  дисплея,  который  в  свою  очередь  состоит  из  основного  и  вспомогательного  цифровых  суб-дисплеев,  а  также  линейной  светодиодной  шкалы. 

Данная  модель  измерительного  устройства  предусматривает  измерения  электрического  сопротивления  костной  ткани  в  диапазоне  от  0  до  4000  (Мом),  точность  измерений  составляет  ±(1,5  %+2). 

Устройство  состоит  из  пластмассового  корпуса  (1),  жидкокристаллического  дисплея  (2),  функциональных  кнопок  (3),  поворотного  переключателя  функций  (4),  индикаторы  дисплея  (5),  индикаторов  единиц  измерений,  таких  как  Ω  –  Омы,  MΩ  –  Мегаомы  (1х10⁶  Ом)  (6),  входных  гнезд  (7,8)  к  которым  подключаются  два  измерительных  щупа:  1)  вход  «плюсового»,  положительного  щупа  (красный  щуп)  –  «VΩHz»  для  проведения  измерения  электрического  сопротивления  в  костной  ткани  (9),  2)  вход  «минусового»,  отрицательного  щупа  (черный  щуп)  –  «COM»  (10).  Входные  гнезда  устройства  защищены  предохранителями,  подсветка  дисплея  позволяет  проводить  измерения  в  слабоосвещенных  помещениях.  Устройство  имеет  автономное  электропитание  9  V  от  переносной  батарейки  (типа  «Крона»)  (рис.  1.). 

Рисунок  1.

Устройства  подключается  к  персональному  компьютеру  через  последовательный  порт  интерфейса  –  включатель  RS-232С  (11),  где  отображаются  результаты  измерений  костной  ткани  в  зоне  перелома,  с  последующей  графической  записи  в  виде  гистограмм  [3]. 

Метод  исследования  структурно-функционального  состояния  костной  ткани  при  помощи  мультиметра  цифрового  UT70B.

Для  определения  электрического  сопротивления  исследуемого  участка  костной  ткани  к  терминалу  «VΩHz»  подключаем  положительный  электрод  (красный  щуп)  (9),  к  терминалу  «СОМ»  подключаем  отрицательный  электрод  (черный  щуп)  (10).  В  последующем  устанавливаем  поворотный  переключатель  на  шкале  прибора  в  положении  «»  (измерение  электрического  сопротивления)  и  нажимаем  включатель  «»  для  выбора  режима  измерения  электрического  сопротивления  (Ω).  Далее  устанавливаем  вышеуказанные  измерительные  щупы  (9,10)  параллельно  друг  к  другу  в  кортикальный  слой  исследуемых  участков  каждого  костного  фрагмента  (А  и  В).  Измерение  электрического  сопротивления  костных  фрагментов  необходимо  проводить  в  трех  точках  на  расстоянии  между  щупами  2–5  мм,  при  экспозиции  60–120  секунд,  а  именно:  на  границе  перелома  (1  и  1'),  на  середине  фрагментов  (2  и  2')  и  на  противоположных  концах  фрагментов  (3  и  3')  (рис.  2).  Параллельно  на  дисплее  устройства  регистрируются  цифровые  показания  электрического  сопротивления  в  (МОм)  в  каждом  фрагменте,  а  на  дисплее  компьютера  отражаются  графические  гистограммы. 

Рисунок  2.  Схема  измерения  электрического  сопротивления  костной  ткани  в  проксимальном  (А)  и  дистальном  (В)  фрагментах,  точки  измерения  1,2,3  (А),  1',  2',  3'  (В)

В  группу  обследуемых  больных  вошли  60  пациентов  с  открытыми  диафизарными  переломами  костей  врехних  и  нижних  конечностей  в  результате  воздействия  травмы  различной  интенсивности,  при  дорожно-транспортных  происшествиях,  кататравме,  при  падении  на  конечности  тяжелых  предметов  (мужчин  –  44  человек,  женщин  –  16  человека,  в  возрасте  от  22  до  67  лет).  Все  пациенты  находились  на  лечении  в  Областной  клинической  больнице  –  Центра  экстренной  медицинской  помощи  и  медицины  катастроф  города  Харькова  в  травматологическом  отделении  и  отделении  политравмы.  При  анализе  клинического  материала  мы  применяли  классификации  (AO/ASIF)  и  Gustilo  –  Anderson  [5]. 

Результаты 

Все  обследуемые  больные  в  соответствии  классификациям  (AO/ASIF)  и  Gustilo-Anderson  и  результатов  исследований  электрического  сопротивления  костных  фрагментов  представлены  в  таблице  2. 

Таблица  2.

Распределение  больных  с  открытыми  переломами  костей  конечностей  по  классификации  AO/ASIF  и  Gustilo-Anderson

Из  таблицы  2  следует,  что  диапазон  электрического  сопротивления  костной  ткани  на  исследуемых  фрагментах  составил  от  800  до  4000  МОм,  что  свидетельствует  о  различных  степенях  нарушений  ультраструктурного  состояния  костной  ткани.

  Для  более  полной  и  объективной  информации  о  жизнеспособности  костной  ткани  на  дисплее  компьютера  отражается  графическая  запись  электрического  сопротивления  костной  ткани  в  виде  гистограмм,  которая  представлена  в  (табл.3).  На  основании  проведенных  детальных  клинических  исследований  омического  сопротивления  костной  ткани  у  трех  групп  больных,  нами  была  разработана  шкала  оценки  ультраструктурных  изменений  костной  ткани. 

Таблица  3.

Характеристика  ультраструктурных  изменений  костной  ткани  у  исследуемых  больных  с  диафизарными  переломами  костей  по  данным  гистограмм

Из  таблицы  3  следует,  что  по  данным  цифровых  исследований  и  гистограмм  возможно  выделить  3  степени  ультраструктурного  изменеия  костной  ткани  при  открытых  переломах  костей  конечностей: 

1  степень  –  при  показателях  электрического  сопротивления  в  диапазоне  от  800  до  1500  МОм  костная  ткань  достаточно  жизнеспособна;

2  степень  –  при  показателях  электрического  сопротивления  в  диапазоне  от  1550  МОм  до  2500  МОм  мы  определили  зону  некробиоза;

3  степень  –  при  показателях  от  2550  МОм  до  4000  МОм  –  необратимое  повреждение  ультраструктуры  костной  ткани  –  зона  некроза.

Клиническое  наблюдение  наших  исследований.  Больной  Г.  38  лет.,  госпитализирована  в  травматологическое  отделение  с  диагнозом:  Открытый  оскольчатый  перелом  обеих  костей  левой  голени  границы  нижней  трети  диафиза  со  смещением  фрагментов.  42  В3.3  IO4-МТ5-NV5  (AO/ASIF). 

Высокоэнергетическая  травма  была  получена  в  результате  падения  на  нижнюю  конечность  дерева.  Внешний  вид  левой  голени  (1а),  фотоотпечатки  рентгенограмм  левой  голеней  представлены  на  рисунке  3. 

а 

  б    в    г

Рисунок  3.  Внешний  вид  левой  голени  при  госпитализации  (а),  рентгенограммы  при  поступлении  пациента  (б),  остеосинтез  перелома  при  помощи  стержневого  аппарата  внешней  фиксации  (в,  г)

При  помощи  мультиметра  цифрового  UT70B,  по  разработанной  методике,  больному  были  проведены  измерения  электрического  сопротивления  открытого  перелома  костных  фрагментов  в  н/3  левой  голени.  Цифровые  показатели  и  гистораммы  представлены  на  рисунке  4.

Рисунок  4.  Гистограмма  проксимального  фрагмента  А  (1,2,3),  гистограмма  дистального  фрагмента  В  (1',  2',  3')

При  измерении  электрического  сопротивления  костной  ткани  на  проксимальном  сегменте  (А)  в  точках  1,2,3  получены  результаты  электрического  сопротивления  в  диапазоне  от  3250  до  3800  МОм  (1),  от  2780  до  2920  МОм  (2),  от  2450  до  2670  МОм  (3),  на  дистальном  сегменте  (В)  в  точках  1',  2',  3'  получены  результаты  электрического  сопротивления  в  диапазоне  от  3930  до  4000  МОм  (1'),  от  2980  до  3110  МОм  (2'),  от  2420  до  2820  МОм  (3').

По  результатам  шкалы  оценки  ультраструктурных  изменений  костной  ткани,  у  данного  больного  была  выявлена  третья  степень  нарушения  ее  жизнеспособности.  Анализ  исследования  костной  ткани  позволили  объективно  определить  оптимальную  лечебную  тактику,  был  выбран  метод  остеосинтеза  в  виде  наложения  стержневого  аппарата  внешней  фиксации  на  раннем  госпитальном  этапе,  спустя  семь  суток  пациенту  была  выполнена  ангиография  сосудов  нижней  конечности  –  выявлено  отсутствие  кровообращения  от  средней  трети  голени  до  пальцев  стопы,  что  в  последующем  привело  к  ампутация  левой  голени.

Таким  образом  предложенная  нами  методика  и  шкала  оценки  ультраструктурных  изменения  костной  ткани  у  больных  с  открытыми  переломами  костей  конечностей  разной  степени  тяжести  имеет  важное  значение  для  выбора  лечебной  тактики. 

Выводы

1.  Разработанная  нами  методика  определения  электрического  сопротивления  костных  фрагментов  при  помощи  мультиметра  цифрового  UT70B  при  открытых  диафизарных  переломах  костей  конечностей  позволяет  уже  на  раннем  госпитальном  этапе  диагностировать  ультраструктурные  костной  ткани.

2.  Наши  исследования  позволили  обосновать  шкалу  жизнеспособности  костной  ткани  в  зависимости  от  ее  електрического  сопротивления.

3.  Анализ  исследований  60  больных  с  открытыми  диафизарными  переломами  конечностей  под  воздействием  травмы  различной  интенсивности  и  степени  тяжени  дали  возможность  оценить  структурно-функциональное  состояние  костных  фрагментов  и  определить  выбор  лечебной  тактики.

Список  литературы:

1. Григор'єва  Л.І.,  Томілін  Ю.А.  /  Основи  біофізики  і  біомеханіки:  навчальний  посібник  //  Чорномор.  держ.  ун-т  ім.  Петра  Могили.  –  Миколаїв:  Вид-во  ЧДУ  ім.  Петра  Могили.  –  2011.  –  С.  297.  –  Бібліогр.:  С.  194–198.
2. Гринь  В.К.,  Оксимец  В.М.,  Климовицкий  В.Г.,  Попандопуло  А.Г.,  Зубов  Д.А.,  Зубов  А.М.,  Гребенюк  А.М.,  Оксимец  В.В.  /  Клинические  возможности  клеточно-тканевых  технологий  при  нарушении  репаративного  остеогенеза  //  «Журнал  НАМН  України».  –  2013.  –  Т.  19,  –  №  3.  –  С.  331–338.
3. Инструкция  по  эксплуатации  Цифровой  мультиметр  UT70B.
4. Корж  Н.А.,  Герасименко  С.И.,  Климовицкий  В.Г.,  Лоскутов  А.Е.  /  Распространенность  переломов  костей  и  результаты  их  лечения  в  Украине  (клинико–эпидемиологическое  исследование)  //  Oртопедия,  травматология  и  протезирование.  –  2011.  –  №  2.  –  С.  5–15.
5. Мартиросов  Э.Г.,  Николаев  Д.В.,  Руднев  С.Г.  /  Технологии  и  методы  определения  состава  тела  человека  //  М.:  Наука.  –  2006.  –  С.  102–105.
6. Попандопуло  А.Г.,  Буше  В.В.,  Оксимец  В.М.  /  Морфологическое  исследование  костной  ткани  при  действии  травмирующей  силы  различной  интенсивности  //  Таврический  медико-биологический  вестник.  –  2013.  –  Т.  16,  –  №  1.  –  ч.  1  (61).  –  С.  194–196.
7. Рушай  А.К.  /  Этиологические  факторы  в  прогнозировании  исходов  лечения  и  выборе  тактики  у  больных  с  открытыми  переломами  конечностей  //  –  2001.  –  Т.  2,  –  №  4.  –  С.  437–440.
8. Страфун  С.С.,  Грицай  М.П.,  Вовченко  А.Я.,  Гайко  О.Г.,  Курінний  І.М.,  Долгополов  О.В.  /  Ультразвукова  діагностика  післятравматичних  ішемічних  ушкоджень  гомілки  внаслідок  перелому  її  кісток  //  Травма.  –  2011.  –  12,  –  №  2.  –  С.  61–67.
9. Ткаченко  С.С.  /  Руководство  для  врачей,  Остеосинтез  //  Ленинград  «МЕДИЦИНА».  –  1987.  –  С.  244–249.
10. Шамансурова  Л.И.,  Шукуров  Э.М.,  Махмудова  Ф.М.,  Дурсунов  А.М.,  /  Результаты  реовазографических  исследований  у  больных  с  множественными  переломами  нижних  конечностей  //  Травма.  –  2004.  –  Т.  5,  –  №  4.  –  С.  418–420. 
11. Шибаев  Е.Ю.,  Власов  А.П.,  Кисель  Д.А.,  Лазарев  М.П.,  Неведров  А.В.,  Цоглин  Л.Л.,  Иванов  П.А.  /  Ретроспективный  анализ  эффективности  различных  методов  пластики  покровных  тканей  у  пострадавших  с  открытыми  переломами  костей  голени  //  Травматология  и  ортопедия  России.  –  2013.  –  3  (69).  –  С.  5–12.
12. Nevenka  K.V.,  Stres  H.K.,  Maličev  E.,  Gantar  D.,  Krkovič  M.,  Senekovič  V.,  Rode  M.,  Knežević  M.,  Novakovic  G.V.,  Fröhlich  M.  /  Autologous  Cell  Therapies  for  Bone  Tissue  Regeneration  //  Bone  Regeneration  Edited  by  Prof.  Haim  Tal.  –  2012.  –  P.  34–58.