Срастание костей при переломе происходит за счет деления клеток
Кости человека являются достаточно прочными образованиями, однако даже они могут ломаться. При воздействии некоторого давления на кость она начинает изгибаться, проявляя упругие свойства. Если же давление будет слишком большим и возникнет за короткий промежуток времени, тогда она может сломаться. Как срастаются кости после перелома, рассматривается в статье.
Остеогенез и реабсорбция
Прежде чем рассмотреть вопрос, как срастаются кости после перелома, следует рассказать о таких феноменах, происходящих в организме каждого человека, как остеогенез или генерация новой кости, и реабсорбция или уничтожение старой кости.
Процессы генерации и уничтожения костной ткани происходят постоянно в организме человека в течение всей его жизни. По приблизительным оценкам, около 5-15 % костной ткани скелета человека обновляется каждый год, а за 10 лет все кости скелета претерпевают полное обновление. Скорость остеогенеза и реабсорбции зависит от индивидуальных особенностей организма, но также от его возраста. В процессе старения оба процесса замедляются, и снижается их эффективность, поэтому, когда человек находится в преклонном возрасте, у него появляются различные патологии, связанные с костями.
Процесс остеогенеза происходит с помощью специальных клеток, которые ответственны за создание, восстановление и поддержание кости в здоровом состоянии, эти клетки называются остеобластами. Как было сказано выше, остеобласты выполняют обновление кости постоянно, независимо от того, повреждена она или нет.
Поскольку любой процесс регенерации и создания новой кости требует разрушения старых, утративших свои функции тканей, то остеогенез всегда сопровождается реабсорбцией старой кости. Этот процесс также осуществляется с помощью соответствующих клеток, которые называются остеокласты.
Важно понимать, что постоянно происходящие процессы разрушения и образования костей не означают, что в какой-то момент времени у человека ослаблен скелет и кости являются хрупкими, организм всегда поддерживает опорно-двигательный аппарат в оптимальном состоянии, в то время как проводит постепенную замену старой костной ткани на новую.
Что такое перелом кости?
До того как перейти к раскрытию вопроса, как срастаются кости после перелома, необходимо дать определение самого перелома. У человека кость является очень крепкой и прочной соединительной тканью, но при небольших деформациях она может сломаться. Под переломом кости понимают нарушение ее целостности.
Перелом является механическим процессом, который активизирует некоторые биологические реакции, например, костную ресорбцию и образование отека, зависящего от наличия кровеносных сосудов в месте перелома. Сразу же отметим, что если в месте перелома мало мышечной ткани и незначительное количество кровеносных сосудов, то кость после перелома срастается плохо и медленно.
Перелом может иметь различный характер. Если проводить аналогию с переломом деревянных прутьев, то можно сказать, что зеленый прутик и сухая палка имеют различный вид изломов. В настоящее время выделяют следующие типы перелома:
- Полный перелом, то есть кость ломается на две отдельные части.
- Частичный перелом или перелом “зеленого прутика”, при этом кость испытывает нарушение целостности не по всему своему сечению.
- Индивидуальный перелом, то есть перелом происходит только в одном месте.
- Оскольчатый перелом, кость ломается в нескольких местах и места перелома остаются острыми.
- Дугообразный перелом – ситуация, которая случается только у детей, и при которой кость сгибается пополам, но не ломается.
- Открытый перелом – часть кости разрывает мягкие соединительные ткани организма (мышцы, кожу) и выступает на поверхность.
Фазы восстановления
Как срастаются кости после перелома? Этот процесс является достаточно длительным и сложным. После того как произошло нарушение целостной структуры какой-либо кости, организм запускает ряд реакций, которые стремятся восстановить полученную травму за максимально короткий промежуток времени. Процесс восстановления поломанной кости принято разделять на три фазы:
- воспалительная и пролиферативная фаза;
- образование первичной соединительнотканной мозоли в области перелома;
- реставрация или перестройка кости.
Эти фазы идут последовательно друг за другом. Ниже подробно описано, что происходит в организме и в самой кости во время каждой из этих фаз восстановления.
Воспалительная и пролиферативная фаза
Ответ на вопрос, как срастаются кости после перелома, следует начинать с самого процесса перелома. Если количество механической энергии, передаваемой кости, не превосходит некоторого предельного значения, то вся эта энергия поглощается костью и окружающими ее мягкими тканями, и целостность кости не нарушается. Если же механическая энергия велика, то она полностью не абсорбируется костью и приводит к ее разрушению, что влечет за собой местное кровотечение и некроз клеток кости и мягких тканей в зоне разрушения. В момент перелома происходят следующие процессы:
- Миграция клеток к месту перелома из-за ряда химических процессов, которые запускаются в момент перелома.
- Ускорение деления клеток в месте перелома.
- Скопление жидкости в межклеточном пространстве и повышение проницаемости кровеносных сосудов, что приводит к отеку в зоне поражения кости.
- Запуск воспалительных процессов, признаками которых являются покраснение, боль, увеличение объема, повышение температуры, отказ в выполнении функций и деформация в области перелома. Целью всех воспалительных процессов является освобождение зоны перелома от мертвых клеток и тканей, чтобы облегчить последующее восстановление целостности кости. В период от 4 до 21 дня в зоне перелома происходит постоянное увеличение количества кровеносных сосудов, которые ответственны за питание поврежденной области и отвод продуктов распада и мертвых клеток. По прошествии 3 недель после перелома процесс увеличения количества сосудов в указанной зоне замедляется.
Если во время воспалительной и пролиферативной фазы перемещать сломанную кость, то можно слышать звуки скрипа и трения между собой поломанных участков.
Фаза образование первичной соединительной ткани
Продолжаем раскрывать вопрос, сколько срастаются кости после перелома. После первой фазы наступает фаза образования первичной костной мозоли в зоне перелома. Происходит это между 2-й и 3-й неделей после несчастного случая. Характеризуется эта фаза ускоренным размножением клеток внешней оболочки кости и окружающих мягких тканей и кровеносных сосудов. В эту фазу активируется деятельность следующих групп клеток:
- Остеобласты, которые формируют новую костную ткань.
- Остеокласты, ответственные за разрушение мертвой костной ткани.
- Хондробласты – клетки, создающие хрящевую ткань.
В начале фазы костная мозоль является мягкой. Клетки внешних слоев кости начинают быстро делиться и срастаться между собой таким образом, что они окутывают полностью костную мозоль. В результате этого процесса фрагменты поломанной кости оказываются жестко связанными друг с другом и уже не могут независимо друг от друга перемещаться.
После этого запускается процесс минерализации костной мозоли, который осуществляется за счет откладывания в ней кристаллов гидроксиапатита кальция и образование остеоидной ткани. В это время происходит образование примитивной костной ткани, которая имеет волоконно-пластинчатую структуру. Эта структура способна полностью стабилизировать зону перелома, однако, она не способна противостоять внешним нагрузкам. По мере развития процесса минерализации, твердость и прочность молодой костной ткани увеличивается. Как только в зоне перелома исчезнут все вышеназванные признаки воспалительных процессов, можно считать, что минерализация завершилась полностью, и молодая кость уже может противостоять некоторым небольшим нагрузкам.
Фаза реставрации кости
Через какое время срастаются кости после перелома? Ответ на этот вопрос заключается в продолжительности последней фазы реставрации кости. Полное восстановление целостности костной ткани может длиться несколько месяцев и даже лет.
Какие факторы влияют на скорость прохождения фазы реставрации кости? Этих факторов несколько, ниже перечислены главные из них:
- клеточный фактор;
- образование системы кровеносных сосудов;
- биохимические свойства организма (гормоны, витамины);
- локальные биохимические факторы (способность к росту костной ткани);
- механические факторы.
Так, если не будет кровеносных сосудов в зоне нарушения кости, то она не восстановится никогда, поскольку восстановление невозможно без кислорода и питательных веществ, за транспорт которых отвечают кровеносные сосуды. Если не срастается кость после перелома, что делать, одним из решений будет прививка в зону перелома части кости, которая имеет кровеносные сосуды в достаточном количестве.
Не нужно забывать и о положительном действии некоторых гормонов (паратгормон, гормон роста, эстрогены и другие), которые ускоряют процесс заживления. Аналогичной функцией обладают витамины C и D.
Перелом со смещением
Приведенная выше информация касается восстановления частей кости, когда они расположены правильно друг относительно друга. При переломах же часто наблюдается смещение одной части поврежденной кости относительно другой. Как срастается кость после перелома со смещением? Процесс восстановления аналогичен описанным выше фазам, только перед тем как начнется это срастание, врачи стараются привести поломанные части кости в правильное относительное положение.
Через сколько срастаются кости после перелома со смещением? Как правило, это время больше, чем период восстановления после перелома без смещения, поскольку при смещении повреждается больший объем тканей.
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.
Факторы, замедляющие процесс срастания кости
Сколько времени срастается кость после перелома? Ответ на этот вопрос не может быть однозначным, поскольку существует целый ряд факторов, которые замедляют процесс восстановления:
- Высокие дозы и длительное употребление некоторых лекарственных препаратов, например, кортикостероиды.
- Системные факторы: недостаток кальция или сбой гормонального фона в организме, большой возраст пациента.
- Величина и место излома кости. Существуют места, где переломы заживают очень медленно, тем более, если они являются открытыми.
- Количество мертвой ткани. Как долго срастаются кости после перелома, если получены достаточно сильные повреждения в его области? Несколько месяцев, при условии соблюдения всех процедур, направленных на ускорение этого восстановления. Дело в том, что при сильных переломах в их зоне количество мертвой костной ткани является значительным, что приводит к снижению восстановительной способности кости.
- Подвижность и смещения в поломанной кости, которые не только замедляют процесс восстановления целостности кости, но и увеличивают риск появления неполного восстановления.
- Инфекции в зоне перелома. Появиться они могут при открытых переломах или во время неосторожных хирургических действиях. Инфицированный перелом не заживет никогда.
- Ослабленная кость, например, из-за костного метастаза или остеопороза.
Как видно из представленного списка, процесс срастания кости влечет за собой множество сложностей. Если пациент соблюдает все меры предосторожности, и у него нет ни одного из выше названных замедляющих срастание кости факторов, тогда отвечая на вопрос, как быстро срастаются кости после перелома, можно назвать цифры 1-2 месяца у молодых людей и до полугода и более у пожилого человека.
Как ускорить процесс восстановления?
Когда по той или иной причине возникает замедление в скорости срастания кости, необходимо выяснить все факторы, которые обуславливают это замедление, и ликвидировать их. Еще одно хорошее правило для быстрого восстановления: увеличение продолжительности времени нахождения перелома в неподвижном состоянии. В некоторых случаях можно прибегнуть к помощи механических и электрических стимуляторов.
Суть механических стимуляторов заключается в приложении различными способами дополнительного внешнего давления к зоне перелома с целью увеличения плотности контакта между частями сломанной кости. Что касается электрических стимуляторов, то некоторые исследования показали, что пропускание импульсов электрического тока через перелом стимулирует деление клеток кости, ускоряя тем самым процесс срастания. Так же воздействие электромагнитного поля на перелом модифицирует биоэлектрическое поле окружающих поврежденную зону мягких тканей, что благоприятствует процессу восстановления целостности кости.
Советы врачей
Выше уже был дан ответ на вопрос, сколько дней срастаются кости после перелома, из которого ясно, что этот процесс занимает несколько месяцев. Однако сократить время восстановительного периода пациенту, который носит гипс, можно, если соблюдать элементарные правила. Следующие действия являются рекомендациями врачей:
- Выполнять движения внутри гипса. Эти движения следует выполнять плавно, не прикладывая значительных усилий. Отметим, что делать это следует только тогда, когда исчезнут болевые ощущения, что приблизительно происходит через 2 недели после перелома.
- Нагружать конечность с гипсом небольшими весами. Делать это нужно осторожно, контролируя величину нагрузки.
- Если у пациента трещина в кости и ему положили шину, чтобы обездвижить поврежденную конечность. Тогда время от времени рекомендуется снимать эту шину, принимать контрастный душ для этой конечности, совершать плавные движения, затем снова ставить шину на место.
Все перечисленные рекомендации являются достаточно простыми, тем не менее они позволяют ускорить кровообращение в зоне повреждения, что существенно сокращает время восстановления.
Источник
Есть два вида регенерации – физиологическая и репаративная. Под физиологической регенерацией понимают восстановление тканевых структур здорового организма по мере их старения и отмирания. Наглядным примером этого является кожа — постоянное отслоение и отшелушивание эпидермиса. Физиологическая регенерация — это постоянный и очень медленный процесс, который не вызывает стрессовой ситуации в организме.
- Регенерация костей: основные сведения
- Источники регенерации
- Стадии репаративного остеогенеза
- Средства стимуляции остеорепарации
Регенерация костей: основные сведения
Репаративная регенерация — это восстановление поврежденной или потерянной ткани. Степень и качество регенеративного процесса в различных тканей различна. Чем выше дифференцировки ткани (нервная, мышечная), тем меньше у нее способность к восстановлению своей структуры. Поэтому анатомическое восстановление поврежденного участка происходит за счет замещения дефекта соединительной тканью — рубцом. Поврежденая костная ткань способна пройти ряд стадий репаративного процесса и восстановить свою анатомическую форму, гистологическую структуру и функциональную пригодность.
Перелом кости сопровождается повреждением прилежащих мягких тканей и вызывает стрессовую ситуацию, которая сопровождается местной и общей реакциями организма. В процессе восстановления костной ткани происходят сложные общие и местные биологические и биохимические изменения, которые зависят от кровоснабжения кости, возраста больного, общего состояния организма, а также качества лечения.
Источники регенерации
Восстановление целостности кости происходит путем пролиферации клеток остеогенного слоя надкостницы, эндоста, недостаточно дифференцированных плюрипотентных клеток костного мозга, а также вследствие метаплазии гиараосальних тканей.
Современные представления о процессах регенерации костной ткани сочетают концепции неопластической и метапластическая теорий. Преостеогенными клетками считают остеобласты, фибробласты, остеоциты, перициты, гистиоциты, лимфоидные, жировые и эндотелиальные клетки, клетки миелоидного и эритроцитного рядов.
При сращения сломанных костей установлена стадийность репаративного остеогенеза, которая имеет условный характер. Деление на стадии не имеет принципиального значения, поскольку они в динамике перекрываются.
Даже при идеальной репозиции и фиксации отломков дифференцировки различных клеток происходит одновременно, и поэтому стадийность репаративного процесса трудно разграничить. Но для выбора оптимальной тактики лечения больных нужно иметь представление о закономерностях репаративного остеогенеза.
Стадии репаративного остеогенеза
Стадия катаболизма тканевых структур и клеточной инфильтрации. По сравнению с воспалением это стадия альтерации (разрушение). После травмы возникают омертвения поврежденных тканей и распад клеточных элементов гематомы.
Организм человека немедленно реагирует на травму местной фагоцитарной реакцией. Наряду с этим продукты распада, которые являются генетическими индукторами, вместе с гормонами обусловливают репродукцию и пролиферацию различных специализированных клеток (остеоциты, гистиоциты, фиброциты, лимфоидные, жировые и эндотелиальные клетки), то есть мелкоклеточная инфильтрацию, которая длится 6—10 дней.
Стадия дифференцировки клеток длится 10—15 дней. В основном ДНК и РНК, а также анаболические гормоны направляют дифференцировку клеток прогрессирующего мелкоклеточного инфильтрата. Одновременно происходит три типа дифференцировки клеток: фибробластические, хондроидные и остеогенные. Это зависит от условий, при которых происходит репаративный процесс.
При идеальных репозиции и фиксации отломков и достаточном кровоснабжении (применение аппаратного остеосинтеза т.д.) сращение происходит по типу первичного остеогенеза. Дифференцировка большинства клеток сразу направлена на образование остеоидной ткани. Когда фиксация ненадежна или недостаточное кровоснабжение отломков вследствие тяжелых повреждений, дифференцировки клеток происходит путем фиброгенеза с последующей метаплией в хрящевую и костную ткани.
Стадия формирования первичного остеона — образование ангиогенной костной структуры — происходит в течение 16—21 дней. Характеризуется она тем, что возникает полная реваскуляризадия первичной мозоли. Регенерат прорастает капиллярами и начинается минерализация его белковой основы. Появляется мелкопетличная, хаотично ориентирована сетка костных трабекул, которые постепенно сливаются с образованием первичного остеона и гаверсовых канальцев.
Стадия перестройки первичного регенерата или спонгиозации мозоли, — это та стадия, на которой формируется пластинчатая костная ткань. Во время перестройки первичного регенерата костный пластинчатый остеон набирает ориентации над силовыми линиями нагрузки, появляется корковое вещество кости, надкостницы и восстанавливается костно-мозговая полость. Части регенерата, которые за нагрузкой, рассасываются. Все это приводит к полному восстановлению структуры и функции переломанной кости. В зависимости от локализации перелома процесс перестройки и восстановления может длиться от нескольких месяцев до 2—3 лет.
Итак, из закономерностей репаративной регенерации костной ткани вытекают следующие практические выводы:
1) идеальной репозиции и фиксации костных отломков следует добиваться быстрее, к тому же не позднее, чем начнется стадия дифференцировки клеток;
2) поздняя репозиция, любое вмешательство с целью коррекции отломков ведут к повторному разрушению капилляров регенерата и нарушению репаративного остеогенеза;
3) стимулятором образования пластинчатой кости в процессе перестройки первичного регенерата является функциональная нагрузкп, о которой следует помнить при лечении больных.
Теоретически различают три вида репаративной регенерации костной ткани — первичная, первично-замедленная и вторичное сращение. Первичное сращение костей происходит в течение короткого времени первичным остеогенезом за счет образования интермедиарной мозоли. Но для этого следует создать все условия. Прежде всего это наблюдается при забойных и компрессионных переломах костей, часто после идеальной репозиции (диастаз между отломками 50—100 мкм) и надежной фиксации отломков.
Первично-замедленное сращение бывает тогда, когда между неподвижными отломками нет щелей, сращения проходит только по сосудистым каналам (интраканаликулярный остеогенез), т.е. возникает частичное сращение, а полному межкостному сращиванию предшествует резорбция концов отломков. Но с практической точки зрения этот вид репарации следует расценивать как положительный, и поэтому клиницисты придерживаются разделения на два вида восстановления кости — первичное и вторичное.
Вторичное сращение переломанных костей происходит за счет образования менее полноценных видов мозоли — периостальной, эндостальной и параосальной (гематома, мягкие ткани).
Образованием избыточной периостальной и параосальной мозоли организм пытается компенсировать фиксацию отломков, которой не сделал врач. Это природный саногенез организма. В этом случае срок сращения кости значительно увеличивается. По характеру мозоли на рентгенограмме можно сразу оценить качество лечения больного. Чем больше мозоль, тем хуже была фиксация отломков.
Вторичное сращение кости сравнивают с заживлением ран мягких тканей. Но в заживлении поражения двух тканей принципиальная разница. Заживление раны мягких тканей, происходит вторичным натяжением, заканчивается образованием рубца, в то время как при переломе кости в процессе репарации все костные клетки проходят стадию метаплазии, что заканчивается образованием полноценной кости. Однако для того чтобы кость срослась вторично, необходима также надежная фиксация отломков. Если ее не будет, то клетки пройдут стадии фибро- и хондрогенеза, перелом заживет, но кость не срастется.
Вопрос о стимуляции репаративного остеогенеза в теоретическом плане остается нерешенным. Попытки ускорить регенерацию костной ткани уже были давно, и сейчас не уменьшается количество поисков.
Средства стимуляции остеорепарации
1) механические (раздражение периоста постукиванием молоточком по месту перелома, локальный массаж, дозированная нагрузка конечности, управляемое динамическая нагрузка сегмента конечности аппаратом Пустовойта т.п.);
2) физические (ИК, УВЧ—излучения, диатермия, электрофорез лекарств, ультразвуковая, лазерная, магнитная терапия, оксибаротерапия, электростимуляция и т.д.);
3) медикаментозные (метионин, цистеин, карбоксилин, витамины, нуклеиновые кислоты, ретаболил, тиреокальцитонин, кальцитрин, экзогенная гомологична РНК, мумие и т.д.);
4) биологические (локальные инъекции аутокрови, некрогормонотерапия, экстракты органов и тканей по И. Л. Зайченко, использование переходного эпителия мочевых путей, декальцинованого матрикса и молотой кости, костного трансплантата и т.д.).
Следует отметить, что некоторые средства стимуляции (лазерная, магнитная терапия и др.) И ныне еще не имеют полного теоретического обоснования, хотя эмпирически доказано их положительное влияние на срастание костей. Применение стимулирующих средств в зависимости от их целенаправленного действия следует связывать со стадией репаративного процесса в кости. Например, сначала назначают такие средства, которые способствуют обменным процессам, клеточной инфильтрации и дифференцировке клеток. На стадии формирования пластинчатой кости важен выбор оптимальной нагрузки костного сегмента.
Следует помнить, что сращиванию перелома кости помогает комплекс благоприятных факторов, но в условиях идеальной репозиции отломков, надежной их фиксации, полноценного питания и нормального обмена веществ. Если этого не будет, то репаративный процесс нарушается, и кость может не срастись независимо от вида стимулирования.
Источник