Регенерация костной ткани: суть процесса

Препараты, стимулирующие восстановление

Использование стимулирующих регенерацию кости препаратов тесно взаимосвязано с определенными репаративными стадиями. Например, на начальном этапе рекомендуется прием лекарственных средств, действие которых направлено на улучшение обмена веществ и клеточной инфильтрации. Кроме того, при образовании пластинчатых костей огромное значение принадлежит нагрузкам на костные сегменты.

Для ускорения процесса восстановления структур рекомендуется применение следующих средств и методик лечения:

Советуем прочитать:Перелом костей предплечья

• эффективным воздействием обладает локальный массаж и дозированные динамические нагрузки на травмированную конечность;
• ИК и УВЧ, при которых направленная доза излучения способствует активизации восстановительных процессов пораженной области;
• электрофорез с добавлением лекарственных препаратов, магнитотерапия, электростимуляция, оксибаротерапия;
• для ускорения регенерации рекомендуются медикаментозные препараты (Цистеин, Метионин, Карбоксилин, Ретаболил, Кальцитрин, Тиреокальцитонин, витамины, и т.д.);
• при необходимости назначается аутогемотерапия, некрогормонотерапия и т.д.

Важно учитывать, что такие способы стимуляции регенеративных процессов, как магнито- и лазеротерапия, теоретически не объяснимы, однако практика показывает их положительное воздействие на срастание поврежденных костей. Заживление переломов губчатых костей протекает с некоторыми особенностями

Прочность (механическая) губчатых костей в большинстве случаев определяется костными балками, которые располагаются в эндостальной зоне, а не в кортикальном слое. Оптимальными условиями регенерации губчатой костной ткани является максимальное сближение отломков кости (при вколоченном переломе). Вколачивание костных отломков возможно при помощи компрессионного аппарата, который позволяет сопоставить костные фрагменты даже при большом расстоянии между ними

Заживление переломов губчатых костей протекает с некоторыми особенностями. Прочность (механическая) губчатых костей в большинстве случаев определяется костными балками, которые располагаются в эндостальной зоне, а не в кортикальном слое. Оптимальными условиями регенерации губчатой костной ткани является максимальное сближение отломков кости (при вколоченном переломе). Вколачивание костных отломков возможно при помощи компрессионного аппарата, который позволяет сопоставить костные фрагменты даже при большом расстоянии между ними.

Специальный аппарат (Пустовойта) позволяет самостоятельно дозировать нагрузку на конечности при помощи пульта управления

Периостальные мозоли во время заживления губчатых костей слабо выражены. В этом случае регенерация полностью зависит от внутренних (возрастная категория пациента, нормализация обменных процессов, гормональный статус и т.д.).

Причины переломов

Переломы возникают как вследствие травмы, так и при заболеваниях, которые влияют на прочность костей.

Сломать можно любую кость, если приложить достаточную силу. Именно так и происходит у спортсменов, подвергающих свой скелет повышенным нагрузкам.

Кроме того, огромное количество травм мы получаем при несчастных случаях. Когда-то давно, когда не было столько машин и механизмов, окружающих человека на работе, дома, на улице, некоторые виды травм и переломов были  просто невозможны. В настоящее время врачам приходится придумывать всё новые и новые, более совершенные способы восстановления, а иногда и замены костей искусственными материалами. Иногда приходится восстанавливать конечности буквально по частям, собирая и скрепляя осколки. Извините, не предусмотрела природа, что кто-то захочет когда-нибудь прыгать на лыжах с многометровой высоты, или может засунуть руку в какую-нибудь молотилку или упадёт с мотоцикла на бешеной скорости, а нога попадёт в спицы.

Обычно ломаются определенные кости в слабых местах. А вот слабые места появляются в нашем организме при несоблюдении правильного образа жизни и всё тех же элементарных основ: полноценное правильное питание, достаточное количество воды и нагрузки, в соответствии с возможностями организма.

Чаще всего переломы бывают у детей, пожилых людей и спортсменов. Детские кости мягче, а у пожилых людей  кости могут ломаться и становиться хрупкими в результате различных заболеваний, например остеопороза, так что даже небольшая травма может раздробить кость на куски.

Почему у пожилых людей ломается шейка бедра? Эта кость несёт очень сильную нагрузку. Именно в таких местах при заболеваниях и нехватке элементов начинают образовываться очаги дефицита кальция – остеопороз, а следовательно большая хрупкость.

Виды репаративной регенерации костных тканей

Специалисты условно разделяют регенерацию костной ткани на определенные виды и фазы:

Эта фаза требует создания особых условий и развивается за достаточно короткое время и заканчивается образованием интермедиарной мозоли. Первичный вид регенерации встречается чаще всего при компрессионных и забойных повреждениях костей, а также при расстоянии между обломками от 50 до 100 мкм.

Первично-замедленная

Такой вид сращения отмечается в том случае, когда неподвижные обломки плотно прижаты друг к другу, без дополнительного пространства. Первично-замедленное сращение проходит исключительно по сосудистым каналам, что приводит к частичному сращению, в то время как полное межкостное сращивание требует совмещения костных обломков. Многие специалисты считают такой вид репарации достаточно эффективным.

Вторичное сращение аналогично процессу заживления раневой поверхности мягкой ткани, однако между ними существуют отличительные особенности. Заживление ран мягкой ткани обусловлено вторичными натяжениями и, как правило, итогом становится образование рубцов. Репарация клеток при переломе задействует весь костный материал и заканчивается образованием полноценных костей

Однако важно учитывать, что для вторичного срастания кости необходимо обеспечение надежной фиксации отломков. При ее отсутствии или плохо проведенном подготовительном этапе клетками будут пройдены 2 фазы (фибро- и хондрогенез), после чего переломы заживут, но кость может окончательно не срастись

Качество проведенного лечения определяется характером образовавшейся мозоли на контрольном рентгенологическом снимке. На плохую фиксацию отломков кости указывает большой размер мозоли.

Регенерация при переломах

При классическом, неосложненном переломе и неподвижности костных отломков достаточно часто отмечается первичное костное сращение, начальная стадия которого сопровождается врастанием сосудов и новообразованных мезенхимальных элементов в область поражения или гематомы. В этом случае образуется мозоль, состоящая из соединительных тканей, в которой практически сразу начинает образовываться костная ткань.

Далее предварительная мозоль созревает, преобразовываясь в зрелые пластинчатые кости, что приводит к появлению истиной костной мозоли, главным отличием которой является беспорядочное расположение костных перекладин. После выполнения костью своих функций возникает статическая нагрузка и новообразованная ткань при участии остеобластов и остеокластов подвергается перестройке. В это время восстанавливается иннервация, васкуляризация, а также появляется костный мозг.

Этапы регенерации костной ткани после перелома

При неблагоприятных местных условиях, а также диафизарных переломах, развивается вторичное костное сращение, характеризующееся образованием между отломками костей хрящевой ткани, которая стоит в основе строения кости. Именно поэтому вторичное сращение считается предварительно образованной костно-хрящевой мозолью, со временем превращающейся в полноценную кость

Важно учитывать, что вторичное сращение ткани встречается намного чаще, чем первичное, но требует более длительного восстановительного периода

При неблагоприятном течении процесса регенерация костных тканей может нарушиться. Например, задержка восстановления замедляется при инфицированных ранах, когда процесс нагноения обостряет воспалительный процесс, тем самым затормаживая регенеративное восполнение ткани. В некоторых случаях образование первичной костно-хрящевой мозоли не преобразовывается в костную основу, сопровождаясь подвижностью сломанных осколков кости, что приводит к образованию ложного сустава. В то же время следует учитывать, что при избыточной продукции костной ткани регенерация может сопровождаться появлением экзостозов (костных наростов).

Как правило, регенеративные процессы в хрящевой ткани развиваются неполно, в отличие от костной ткани. Замещаются только легкие дефекты за счет хондробластов, которые и создают активное вещество хрящевой ткани с последующим их преображением в хрящ. При крупных дефектах хрящей наблюдается разрастание рубцовой ткани.

Этапы регенерации могут плавно переходить друг в друга, что позволяет сделать следующие выводы:

• для достижения идеальной фиксации и репозиции костных отломков необходимо как можно быстрее предпринять все необходимые меры до того, как возникнет дифференцировка клеток;
• при поздней репозиции все вмешательства по корректировке обломков могут вызвать повторное разрушение капилляров регенерата и нарушения остеогенеза;
• для стимулирования нарастания пластинчатых костей требуются функциональные нагрузки, что обязательно следует учитывать в дальнейшей терапии пациентов.

Фото несовершенного остеогенеза с характерной хрупкостью костей

Регенерация костной ткани при переломе в большей степени зависит от того, насколько сильно разрушена кость, местных условий (кровообращение, воспалительные процессы и т.д.), а также смещения отломков.

Постоперационные рекомендации

Во время послеоперационного периода необходимо выполнять некоторые правила:

1. При обнаружении осложнений, мембрана подлежит немедленному удалению.
2. Может быть назначен прием остеокумулятивных антибиотиков (доксициклин или тетрациклина) – в дозах, указанных врачом в течение 10 дней.
3. Пародонтологическая повязка применяется по показаниям.
4. В зависимости от клинической ситуации могут назначаться обезболивающие и гистаминные препараты.

Рекомендации пациенту:

1. Ежедневное полоскание рта раствором хлоргексидина (или другого антисептика) в течение 10 дней. Если произошла экспозиция мембраны, то полоскание необходимо выполнять до момента ее снятия.
2. Для чистки зубов используется щетка с мягкой щетиной. При использовании зубной нити запрещено применять ее в зоне операции.
3. Необходимо каждые две недели посещать врача, при вскрытой мембране – каждую неделю.

Если мембрана вскрылась, нельзя пытаться закрывать ее самостоятельно.

Стадии восстановления

Восстановительный цикл условно разделяется на 4 этапа:

начальная стадия сопровождается репродукцией (выработкой) элементов клеток, обусловленной действием продуктов некробиоза и некроза в поврежденных клетках и тканях

На этом этапе важно образование костной мозоли и нормализация процесса кровообращения в месте повреждений (травмы, переломов и т.д.);
на второй стадии осуществляется образование тканевой структуры, что обеспечивается действием анаболических гормонов. Клетки кости образуют специфическую основу, состоящую из костного регенерата

При благоприятных условиях (отсутствие хронических болезней, хорошая иммобилизация и т.д.) образуется остеоидная ткань;
третья стадия сопровождается образованием костной структуры с полным восстановлением локального кровообращения и минерализации белкового регенерата. Образованное свободное пространство между отломками тканей заполняется костными трабекулами, которые составляют пластинчатые и грубоволокнистые ткани кости. На заключительном этапе костная сеть объединяется, образуя широкий костный канал;
в заключительной фазе происходит полная перестройка основы регенерата с четким выделением кортикального слоя, восстановлением костномозгового канала и четко выраженной надкостницей. Хаотичное расположение обызвествленных структур заменяется повышенным образованием напластованного регенерата.

Несмотря на то, что сращение костной ткани происходит стадийно, разделение на этапы не имеет существенного значения, потому что в результате они вполне перекрываются между собой. Например, при идеальной фиксации и репозиции костной ткани чаще всего активизация различного вида клеток происходит практически одновременно, что значительно затрудняет разграничение стадийности репаративных процессов. Тем не менее, при выборе оптимальной тактики лечения особенности развития стадий обязательно следует учитывать.

Процесс фиксации

Нерезорбируемые мембраны из политетрафторэтилена рекомендуется применять при значительных по размеру костных дефектов.

Для предотвращения распространения патологического процесса на мягкие ткани перекрытие границ дефекта должна составлять не менее 4-5 мм. Нельзя допускать острых углов, которые чреваты перфорацией и обнажением мембраны.

Изделия с титаном, которым можно придать форму, полностью соответствующую конфигурации дефекта, применяются в самых сложных случаях.

Мембрану нужно надежно фиксировать шурупами или кнопками, чтобы обеспечить неподвижность костного материала. Чтобы края раны не натягивались, рекомендуется рассечение надкостницы в основании лоскута.

Материал с титановым усилением удаляется примерно через полгода – перед установкой абатмента.

Фиксация предусматривает пять этапов, которые мы рассмотрим ближе.

Отслоение надкостничного лоскута

Самый важный момент в операции отслоения лоскута – разрез в зоне крайних зубов не должен проходить вплотную к зубу. Необходимо отступление от боковой поверхности корня зуба не меньше чем на 1,5-2 мм.

Край должен перекрывать разрез на 1,5-2 мм. Если он и разрез будут проходить по месту контакта десны с корнем зуба, в рану будут проникать микроорганизмы.

Следствие этого – инфицирование раны, экспозиция мембраны, рецессия десны, резорбция пришеечной области зуба.

Декортикация поверхности ложа

Декортикация – это разрушение надкостницы вместе с кортикальными пластинками. Она необходима, чтобы остеогенные клетки могли мигрировать в процессе регенерации, и образовывалась сосудистая сеть, снабжающая восстанавливаемые ткани кровью.

Операция осуществляется тонкими сверлами, мелкими фиссурными или шаровидными борами. Глубина обработки определяется по тактильному ощущению – сопротивлению бору, возникающему при прохождении верхнего слоя надкостницы. При декортикации нужно учитывать необходимость оставления промежутков для крепления мембраны винтами.

Фиксация

Процедура начинается с оральной (лингвальной) стороны гребня, и используются титановые пины. По завершению крепления с лингвальной стороны, производится укладка и распределение остеозамещающего материала по дефекту, а затем фиксация с вестибулярной поверхности.

Обязательно нужно обращать внимание, чтобы края примыкали к кости герметично, особенно в проксимальных зонах. Наличие промежутков между костью и материалом будет снижать успешность операции из-за прорастания в мягкие ткани

Ушивание тканей

Основными правилами для ушивания тканей является максимальное сопоставление лоскута с краями раневого участка и использование нитей минимального диаметра. Биорезорбируемые нити применять не рекомендуется.

Перед ушиванием раны следует обратить внимание на то, чтобы мембрана прилегала к зубной поверхности плотно без зазоров. Край лоскута должен перекрывать мембрану на 2-3 мм

Сначала ушиваются интерпроксимальные разрезы, которые располагаются непосредственно вблизи материала

Край лоскута должен перекрывать мембрану на 2-3 мм. Сначала ушиваются интерпроксимальные разрезы, которые располагаются непосредственно вблизи материала.

Асептика

Асептика крайне важна для исключения инфицирования операционной раны. При ее недостаточности клиническая картина может оказаться даже худшей, чем до операции.

Это связано с тем, что при прогрессирующей экспозиции материала происходит оголение не только зоны аугментации, но и прилежащей аутогенной кости, которая может лизироваться или подвергаться секвестрации. В качестве асептического препарата обычно используют хлоргексидин.

В видео представлена техника проведения направленной костной регенерации.

Виды репаративной регенерации костных тканей

Специалисты условно разделяют регенерацию костной ткани на определенные виды и фазы:

Первичная

Эта фаза требует создания особых условий и развивается за достаточно короткое время и заканчивается образованием интермедиарной мозоли. Первичный вид регенерации встречается чаще всего при компрессионных и забойных повреждениях костей, а также при расстоянии между обломками от 50 до 100 мкм.

Первично-замедленная

Такой вид сращения отмечается в том случае, когда неподвижные обломки плотно прижаты друг к другу, без дополнительного пространства. Первично-замедленное сращение проходит исключительно по сосудистым каналам, что приводит к частичному сращению, в то время как полное межкостное сращивание требует совмещения костных обломков. Многие специалисты считают такой вид репарации достаточно эффективным.

Вторичная

Вторичное сращение аналогично процессу заживления раневой поверхности мягкой ткани, однако между ними существуют отличительные особенности. Заживление ран мягкой ткани обусловлено вторичными натяжениями и, как правило, итогом становится образование рубцов. Репарация клеток при переломе задействует весь костный материал и заканчивается образованием полноценных костей

Однако важно учитывать, что для вторичного срастания кости необходимо обеспечение надежной фиксации отломков. При ее отсутствии или плохо проведенном подготовительном этапе клетками будут пройдены 2 фазы (фибро- и хондрогенез), после чего переломы заживут, но кость может окончательно не срастись

Характерные смещения отломков кости

Качество проведенного лечения определяется характером образовавшейся мозоли на контрольном рентгенологическом снимке. На плохую фиксацию отломков кости указывает большой размер мозоли.

Регенерация у животных

Способность к регенерации широко распространена среди животных. Низшие животные, как правило, чаще способны к регенерации, чем более сложные высокоорганизованные формы. Так, среди беспозвоночных гораздо больше видов, способных восстанавливать утраченные органы, чем среди позвоночных, но только у некоторых из них возможна регенерация целой особи из небольшого её фрагмента. Тем не менее, общее правило о снижении способности к регенерации с повышением сложности организма нельзя считать абсолютным. Такие примитивные животные, как круглые черви и коловратки, практически не способны к регенерации, а у гораздо более сложных ракообразных и амфибий эта способность хорошо выражена; известны и другие исключения. Некоторые сравнительно близкородственные животные сильно различаются в этом отношении. Так, у многих видов дождевых червей только из передней половины тела может полностью регенерировать новая особь, тогда как пиявки не способны восстановить даже отдельные утраченные органы. У хвостатых амфибий на месте ампутированной конечности образуется новая, а у лягушки культя просто заживает и никакого нового роста не происходит. Однако, как показали опыты Полежаева, если культю лягушки подвергать механическим раздражениям или воздействию определённых химических веществ, то конечность регенерирует. Более того, при таких условиях регенерируют и конечности некоторых млекопитающих, например, новорожденных крысят.

Нет также чёткой связи между характером эмбрионального развития и способностью к регенерации. Так, у некоторых животных со строго детерминированным развитием (гребневики, полихеты) во взрослом состоянии регенерация развита хорошо (у ползающих гребневиков и некоторых полихет целая особь может восстановиться из небольшого участка тела), а у некоторых животных с регулятивным развитием (морские ежи, млекопитающие) — достаточно слабо.

Многие беспозвоночные способны к регенерации значительной части тела. У большинства видов губок, гидроидных полипов, многих видов плоских, ленточных и кольчатых червей, мшанок, иглокожих и оболочников из небольшого фрагмента тела может регенерировать целый организм. Особенно примечательна способность к регенерации у губок. Если тело взрослой губки продавить через сетчатую ткань, то все клетки отделятся друг от друга, как просеянные сквозь сито

Если затем поместить все эти отдельные клетки в воду и осторожно, тщательно перемешать, полностью разрушив все связи между ними, то спустя некоторое время они начинают постепенно сближаться и воссоединяются, образуя целую губку, сходную с прежней. В этом участвует своего рода «узнавание» на клеточном уровне, о чём свидетельствует следующий эксперимент: губки трёх разных видов разделяли описанным способом на отдельные клетки и как следует перемешивали

При этом обнаружилось, что клетки каждого вида способны «узнавать» в общей массе клетки своего вида и воссоединяются только с ними, так что в результате образовалась не одна, а три новых губки, подобные трём исходным. Из других животных к восстановлению целого организма из взвеси клеток способна только гидра.

По этиологии и механизму развития различают физиологическую, репаративную регенерации, регенерационную гипертрофию и патологическую регенерацию. Физиологическая регенерация — это восстановление элементов клеток и тканей в результате их естественного отмирания. Репаративная регенерация — это восстановление структурных элементов клеток и тканей в результате их патологической гибели. Регенерационная гипертрофия — это возмещение исходной массы организма взамен погибшей за счёт увеличения сохранившейся его части или других органов без восстановления формы органа. Патологическая регенерация — это нарушение или извращение нормального течения регенерационного процесса.

Расщепление

Этот метод позволяет собрать крепкую основу для имплантации, внедряя искусственный материал внутрь разделенной кости. Этапы операции:

1. разделение мягких тканей десны;
2. создание распила кости вдоль оси челюсти;
3. расширение образованного костного промежутка при помощи сверл;
4. внедрение в полученный промежуток имплантатов;
5. заполнение остальных пустых зон костным пластическим материалом;
6. укрытие кости резорбируемой мембраной;
7. ушивание раны.

Предлагаем ознакомиться Как можно восстановить эмаль зубов

Восстановление костной структуры происходит через 3-6 месяцев, когда приживутся все костные трансплантаты и челюсть станет единой. Расщепление отростка кости подходит для случаев, когда его толщины не хватает для имплантации нескольких зубов. Большие дефекты данным методом обычно не восстанавливается. Плюсом этой техники является быстрая регенерация с ранней имплантацией.

Псевдоартроз в процессе восстановления кости

После того как целостность кости была нарушена, организм сразу же включается в работу по ее восстановлению. Однако по той или иной причине этот процесс может быть замедлен, части кости длительное время сохраняют подвижность, и каждое микросмещение в них сопровождается сильной и острой болью. В это время пациент задается вопросом о том, почему не срастается кость после перелома. Чаще всего это связано с появлением псевдоартроза.

Суть псевдоартроза заключается в следующем: после перелома через 1-2 недели клетки внешней поверхности половинок кости начинают соединяться друг с другом и должны окружать костную мозоль, находящуюся в центре перелома. Но эта мозоль не образуется, поскольку торцы частей кости покрываются мембраной, которая препятствует их соединению по всей площади сечения. В итоге получается структура, которая подобна суставу, и которая также является подвижной, поскольку внешние сросшиеся слои кости не могут полностью стабилизировать зону перелома.

Причинами появления псевдоартроза в процессе восстановления кости являются следующие:

• Повышенная подвижность в зоне перелома. Это возникает, когда пациент ведет себя неаккуратно, либо когда гипс наложен неправильно и не стабилизирует полностью поврежденную область. В этом случае также неправильно срастается кость после перелома.
• Недостаточное количество кровеносных сосудов в зоне перелома. Это приводит к значительному замедлению процессов образования костной мозоли.
• Генетические и биологические факторы. Индивидуальная особенность организма конкретного человека не позволяет ему быстро восстанавливать поврежденную костную ткань.

Псевдоартроз — это очень серьезная проблема, которая объясняет, почему не срастается кость после перелома. Что делать? Решают ее только хирургическим путем, когда приходится оголять зону перелома снова, очищать от возникшей мембраны торцы частей кости, стыковать их и создавать условия для нового процесса восстановления.