Оценка влияния спиц для остеосинтеза на структурную реорганизацию метаэпифизарного хряща (экспериментально-морфологическое исследование)

Введение. Преждевременная остановка роста костей является наиболее частым осложнением переломов на уровне зон роста.

Цель работы — оценить структурную реорганизацию метаэпифизарного хряща при его прямом повреждении металлическими и биодеградируемыми спицами в эксперименте.

Материалы и методы. Исследован метаэпифизарный хрящ дистального отдела бедренной кости 18 ягнят обоего пола. Возраст животных на начало исследования составлял (43,92 ± 0,8) дня, к 60 и 120 суткам (102,63 ± 0,82) и (161,1 ± 0,9) дня соответственно. Животным осуществляли трансфизарное введение спицевых фиксаторов: серия 1 — спица Киршнера, серия 2 — спица Titan, серия 3 — пины из поли-L-молочной кислоты. Сроки эксперимента — 60 и 120 сут. Проведены клинические и рентгенологические исследования. Гистоморфометрия выполнена с помощью микроскопа AxioScope.A1 и программного обеспечения Zenblue (Carl Zeiss MicroImaging GmbH, Германия).

Результаты. Реактивные изменения пластинки роста на границе со спицей проявлялись пролиферацией хондроцитов в зоне пролиферирующего хряща и в резервной зоне, минимально выраженные изменения отмечены в серии 2, максимально выраженные — в серии 1. К концу эксперимента на границе со спицей в серии 1 регистрировали проникновение сосудов в метаэпифизарный хрящ, в серии 3 — увеличение доли волокнистого компонента, что свидетельствует об образовании в дальнейшем «костных мостиков» и «фиброзных мостиков» соответственно. В неповрежденных участках пластинки роста во всех сериях сохранялось зональное строение. К концу эксперимента отмечены повышенные значения толщины метаэпифизарного хряща (в 1,2 раза выше контроля), различия между сериями на уровне тенденции, в сериях 2 и 3 соотношение зон метаэпифизарного хряща сопоставимо с контролем, в серии 1 на 4 % увеличена доля зоны пролиферирующего хряща.

Обсуждение. Основной проблемой при травмах зоны роста является образование костной ткани или фиброза, которые ограничивают рост. В настоящее время дискуссионным является вопрос о выборе тактики лечения повреждений зоны роста в зависимости от величины «костных мостиков». Актуальными в перспективе являются сравнительные исследования регенерации дефектов метаэпифизарного хряща после применения фиксаторов, изготовленных из разных материалов.

Заключение. Гистоморфометрические характеристики зоны роста достоверно показали, что проведение спиц независимо от их материала не сопровождалось угнетением костеобразовательной функции дистального метаэпифизарного хряща бедренной кости.

1. Заварухин В.И., Моренко Е.С., Свиридов М.К., Говоров А.В. Эмбриональное развитие и строение зоны роста. Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. 2015;3(2):61-65. doi: 10.17816/PTORS3261-65

2. Wang X, Li Z, Wang C, et al. Enlightenment of Growth Plate Regeneration Based on Cartilage Repair Theory: A Review. Front Bioeng Biotechnol. 2021;9:654087. doi: 10.3389/fbioe.2021.654087

3. Kazemi M, Williams JL. Properties of Cartilage-Subchondral Bone Junctions: A Narrative Review with Specific Focus on the Growth Plate. Cartilage. 2021;13(2_suppl):16S-33S. doi: 10.1177/1947603520924776

4. Takeuchi A, Yamamoto N, Hayashi K, et al. Growth of epiphysis after epiphyseal-preservation surgery for childhood osteosarcoma around the knee joint. BMC Musculoskelet Disord. 2018;19(1):185. doi: 10.1186/s12891-018-2109-4

5. Qi L, Jiang Y, Wang Y, et al. The use of the pediatric physeal slide-traction plate in the treatment of neer-horwitz grade IV proximal humeral fractures in children: A case report and literature review. Front Surg. 2022;9:960541. doi: 10.3389/fsurg.2022.960541

6. Tiffany AS, Harley BAC. Growing Pains: The Need for Engineered Platforms to Study Growth Plate Biology. Adv Healthc Mater. 2022;11(19):e2200471. doi: 10.1002/adhm.202200471

7. Dover C, Kiely N. Growth plate injuries and management. Orthopaedics and Trauma. 2015;29(4): 261-267. doi: 10.1016/j. mporth.2015.04.002

8. Sananta P, Lesmana A, Alwy Sugiarto M. Growth plate injury in children: Review of literature on PubMed. J Public Health Res. 2022;11(3):22799036221104155. doi: 10.1177/22799036221104155

9. Levine RH, Thomas A, Nezwek TA, et al. Salter-Harris Fracture. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publ.; 2024. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK430688/. Accessed May 17, 2024.

10. Бровин Д.А., Трофимова Т.Н., Кенис В.М., Брайлов С.А. Диффузионно-тензорная магнитно-резонансная томография зоны роста кости: обоснование методики и оценка ее воспроизводимости. Лучевая диагностика и терапия. 2022;13(3):67-76, doi: 10.22328/2079-5343-2022-13-3-67-76

11. Соколовский О.А., Сердюченко С.Н., Бродко Г.А., Деменцов А.Б. Хирургия зоны роста: история и перспективы. Медицинские новости. 2011;(7):31-35.

12. Коробейников А.А., Аранович А.М., Попков Д.А. Метод Илизарова при лечении детей с околосуставными переломами. Гений ортопедии. 2021;27(4):418-423. doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-4-418-423

13. Miyamura S, Tanaka H, Oka K, et al. Physeal bar resection using a patient-specific guide with intramedullary endoscopic assistance for partial physeal arrest of the distal radius. Arch Orthop Trauma Surg. 2018;138(8):1179-1188. doi: 10.1007/s00402-018-2985-y

14. Ласкомб П., Журно П., Попков Д.А. Резорбируемые импланты в детской ортопедии и травматологии. Гений ортопедии. 2023;29(6):629-634. doi: 10.18019/1028-4427-2023-29-6-629-634

15. Hajdu S, Schwendenwein E, Kaltenecker G, et al. The effect of drilling and screw fixation of the growth plate--an experimental study in rabbits. J Orthop Res. 2011;29(12):1834-1839. doi: 10.1002/jor.21463

16. Sheikh Z, Najeeb S, Khurshid Z, et al. Biodegradable Materials for Bone Repair and Tissue Engineering Applications. Materials (Basel). 2015;8(9):5744-5794. doi: 10.3390/ma8095273

17. Fan XL, Wang J, Zhang DH, et al. Antegrade intramedullary fixation for adolescent fifth metacarpal neck fracture and its impact on epiphyseal growth. BMC Musculoskelet Disord. 2021;22(1):546. doi: 10.1186/s12891-021-04436-w

18. Щудло М.М., Варсегова Т.Н., Ступина Т.А. и др. Проблема эффекта Холмса в количественной телепатологии (методические аспекты). Известия Челябинского научного центра. 2003;(1):120-124.

19. Ağırdil Y. The growth plate: a physiologic overview. EFORT Open Rev. 2020;5(8):498-507. doi: 10.1302/2058-5241.5.190088

20. Fernández-Iglesias Á, Fuente R, Gil-Peña H, et al. The Formation of the Epiphyseal Bone Plate Occurs via Combined Endochondral and Intramembranous-Like Ossification. Int J Mol Sci. 2021;22(2):900. doi: 10.3390/ijms22020900

21. Villemure I, Stokes IA. Growth plate mechanics and mechanobiology. A survey of present understanding. J Biomech. 2009;42(12):1793-803. doi: 10.1016/j.jbiomech.2009.05.021

22. D'Andrea CR, Alfraihat A, Singh A, et al. Part 2. Review and meta-analysis of studies on modulation of longitudinal bone growth and growth plate activity: A micro-scale perspective. J Orthop Res. 2021;39(5):919-928. doi: 10.1002/jor.24992

23. Celarek A, Fischerauer SF, Weinberg AM, Tschegg EK. Fracture patterns of the growth plate and surrounding bone in the ovine knee joint at different ages. J Mech Behav Biomed Mater. 2014;29:286-294. doi: 10.1016/j.jmbbm.2013.09.010

24. Chung R, Xian CJ. Recent research on the growth plate: Mechanisms for growth plate injury repair and potential cellbased therapies for regeneration. J Mol Endocrinol. 2014;53(1):T45-T61. doi: 10.1530/JME-14-0062

25. Shaw N, Erickson C, Bryant SJ, et al. Regenerative Medicine Approaches for the Treatment of Pediatric Physeal Injuries. Tissue Eng Part B Rev. 2018;24(2):85-97. doi: 10.1089/ten.TEB.2017.0274.

26. Yu Y, Fischenich KM, Schoonraad SA, et al. A 3D printed mimetic composite for the treatment of growth plate injuries in a rabbit model. NPJ Regen Med. 2022;7(1):60. doi: 10.1038/s41536-022-00256-1

27. Guo R, Zhuang H, Chen X, et al. Tissue engineering in growth plate cartilage regeneration: Mechanisms to therapeutic strategies. J Tissue Eng. 2023; 14:20417314231187956. doi: 10.1177/20417314231187956

28. Peterson HA. Partial growth plate arrest and its treatment. J Pediatr Orthop. 1984;4(2):246-258. doi: 10.1097/01241398-198403000-00015

29. Khoshhal KI, Kiefer GN. Physeal bridge resection. J Am Acad Orthop Surg. 2005;13(1):47-58. doi: 10.5435/00124635-200501000-00007

30. Moreta J, Abril JC, Miranda C. Arthroscopy- assisted resection-interposition of post-traumatic central physeal bridges. Rev Esp Cir Ortop Traumatol. 2013;57(5):333-339. (In Span.) doi: 10.1016/j.recot.2013.07.004

31. Ladenhauf HN, Jones KJ, Potter HG, et al. Understanding the undulating pattern of the distal femoral growth plate: Implications for surgical procedures involving the pediatric knee: A descriptive MRI study. Knee. 2020;27(2):315-323. doi: 10.1016/j.knee.2020.02.003