Журнал «Здоровье» 1983 год

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ СТАТЬИ

ПРОБЛЕМА, ПОИСКИ, ПЕРСПЕКТИВА

Чтобы кости срастались быстрее

В. М. ДЕМЬЯНОВ, профессор
А. И. АНИСИМОВ, доктор медицинских наук

Известно, что такие органы, как сердце, мозг, мышцы, в процессе своей деятельности постоянно посылают электрические сигналы, по которым можно судить о функциональном состоянии органа.

Так, электрокардиограмма, объективно регистрируя протекающие в сердце электрические процессы, дает возможность специалистам иметь представление о сократительной деятельности сердца.

А регистрация электрической активности мозга (электроэнцефалография) помогает в диагностике нервных и психических заболеваний. Более того, знание точных характеристик электрических потенциалов позволяет не только анализировать функциональное состояние органа, но в случае необходимости и корректировать его работу.

Например, больному, страдающему нарушениями ритма сердца, вживляется электрический стимулятор, вырабатывающий потенциалы, соответствующие естественным биотокам сердца. Он заставляет миокард работать ритмично.

Так распределяются электрические потенциалы
по длиннику целой кости (слева) и сломанной кости (справа)

Долгое время на костную ткань смотрели как на весьма пассивную субстанцию, неспособную вырабатывать электрические потенциалы. И лишь в середине нашего века исследователи обнаружили, что в костях, так же как и в других органах, протекают электрические процессы.

Всякий раз, когда кость механически нагружали, например, к кости экспериментального животного прикладывали различный груз, приборы регистрировали поток биоэлектрических потенциалов.

Причем те участки кости, которые подвергались сжатию, заряжались отрицательно, а растянутые участки — положительно. Изменение характера электрических сигналов наблюдалось и при введении в кость металлических шурупов, которыми обычно фиксируются металлические конструкции, применяемые для лечения переломов.

Интересно, что свойство вырабатывать биопотенциалы под действием нагрузки сохранялось также в костях, извлеченных из организма, и даже в специально обработанной кости, в которой оставалась лишь «голая» кристаллическая основа, так называемый матрикс.

Анализируя эти данные, специалисты пришли к выводу, что в костной ткани имеются структуры, работающие как своеобразные пьезокристаллы.

Наряду с электрическими потенциалами, которые вырабатываются под действием самой незначительной механической нагрузки, в костной ткани имеются и постоянные потенциалы: они присущи только костям, функционирующим в организме.

Распределяются они по длиннику кости таким образом: средняя часть не имеет заряда, а концы заряжены отрицательно, и здесь наиболее активно протекают обменные процессы.

Было также установлено, что трещины, переломы и другие травмы кости всегда сопровождаются характерными изменениями биоэлектрических потенциалов.

Как только возникает, например, перелом кости, костные отломки заряжаются отрицательно, и клетки костной ткани в месте повреждения начинают особенно интенсивно вырабатывать биоток.

И хотя сила его невелика — биллионные доли ампера, — но он является, как выяснилось, запускающим фактором для процессов регенерации, восстановления целостности конечности. Подтверждение этому — эксперименты на животных.

На костные отломки с помощью электродов подавали электрический ток. Когда параметры его совпадали с теми, которые самопроизвольно возникают в поврежденной конечности животного, переломы срастались быстрее и лучше, чем в тех случаях, когда электростимуляцию не проводили вовсе либо сила тока, подаваемого на электроды, была несколько больше или меньше силы тока, вырабатываемого структурами костной ткани.

Возникал вопрос: неужели слабые токи способны оказывать такое заметное влияние на регенерацию костной ткани?

Эксперименты повторяли вновь и вновь. И в девяти случаях из десяти воздействие электричеством ускоряло образование костной мозоли в месте перелома по сравнению с контрольной группой животных, на которых электротоком не воздействовали.

И хотя сложнейший механизм электрических процессов восстановления костной ткани раскрыт еще не до конца, но уже имеющиеся сведения позволили специалистам применить электростимуляцию в клинике для направленного воздействия на костную ткань.

Врачи знают, что отсутствие нагрузки на поврежденную конечность, длительное ее бездействие замедляют образование полноценной костной спайки после перелома. Поэтому и рекомендуется двигать поврежденной конечностью, естественно, в разумных, допустимых пределах.

Но бывают случаи, когда даже минимальное движение невозможно. Была высказана мысль: а что, если в такой ситуации воздействовать на поврежденную конечность электрическим током, частота колебаний которого совпадает с частотой колебаний биотоков, возникающих в кости во время физической нагрузки?

Идея оказалась перспективной. Сотрудники Латвийского института травматологии и ортопедии совместно со специалистами рижского электротехнического завода ВЭФ сконструировали для этих целей специальный прибор.

С его помощью можно подобрать частоту колебаний, которая необходима в каждом конкретном случае. Например, человек лежит со сложным переломом голени, двигаться ему нельзя.

Но вот подключили прибор и подействовали на поврежденную ногу электротоком. При этом и неподвижность сохраняется и кости получают необходимую им нагрузку. А в результате быстрее идет процесс образования костной спайки.

Способность электротока влиять на процессы регенерации костной ткани заинтересовала специалистов Центрального НИИ травматологии и ортопедии имени Н. Н. Приорова, Ленинградского НИИ травматологии и ортопедии, Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова.

Они разработали методики, позволяющие применять электроток направленного действия при свежих переломах, когда в силу каких-либо причин нарушается сращение костных отломков, а также при сформированных несросшихся переломах, ложных суставах, некоторых дефектах костей.

Клинические наблюдения показали, что во многих случаях, которые врачи называют трудными, электростимуляция дает хороший результат.

Так, в одну из клиник Ленинградского НИИ травматологии и ортопедии поступил молодой мужчина, у которого много лет назад образовался ложный сустав большеберцовой кости. Он был неоднократно оперирован по этому поводу, но без эффекта. Врачи решили прибегнуть к электростимуляции.

Между костными отломками ввели платиновую проволоку, заключенную в специальный футляр, и подсоединили ее к отрицательному полюсу источника тока, а другой электрод зафиксировали на коже голени.

И через несколько сеансов электростимуляции многолетний недуг наконец начал сдаваться: между отломками образовалась костная мозоль, и ложный сустав был ликвидирован.

Наблюдения, проведенные специалистами 1-го Ленинградского медицинского института и НИИ травматологии и ортопедии, свидетельствуют, что электростимуляцию можно успешно использовать и в челюстно-лицевой хирургии, в частности она дает достаточно хороший эффект при переломах нижней челюсти.

Новые представления о биоэлектрических процессах, протекающих в здоровой и поврежденной костной ткани, заставляют специалистов по-иному взглянуть и на некоторые аспекты остеосинтеза (хирургический метод соединения костных отломков).

Перед исследователями в последнее время стоит задача создания таких конструкций, которые не только не оказывали бы отрицательного влияния на сращение переломов, но и, напротив, ускоряли бы его.

Можно надеяться, что дальнейшее углубленное познание биоэлектрических процессов, протекающих в костной ткани, будет способствовать созданию новых и усовершенствованию существующих методов диагностики и лечения травм и заболеваний костной системы.

Ленинград

По материалам журнала "Здоровье" 12.1983 г.