Когда доктор Илизаров проводил исследование дистракционного остеогенеза (ДО) собачьей ноги, он заметил, что активная регенерация микрососудистой сети сначала произошла до начала остеогенеза в промежутках дистракционной области ампутированного конца, а ангиография подтвердила реконструкцию «микрососудов и микроциркуляции» в дистракционной области конечности [1,2] [Рисунок 1]. » реконструкция [1,2] [Рисунок 1] с усилением кровообращения и микроциркуляции. В последние годы метод дистракционной регенерации тканей по Илизарову (дистракционный гистогенез, ДГ) был применен в ортопедической хирургии, сосудистой хирургии и других областях для получения удовлетворительных результатов и спасения некоторых изуродованных деформаций нижних конечностей, которые были на грани ампутации, которые все относятся к технологическому прогрессу в эпоху после Илизарова, Это технологические достижения в эпоху после Илизарова, которые побудили ученых задуматься и смело исследовать методы восстановления тканей и реконструкции микроциркуляции. Среди них технология DH и порожденная ею технология микроциркуляторной реконструкции для лечения ишемических заболеваний конечностей стали предметом пристального внимания, которая получила название «микроциркуляторная реконструкция в эпоху после Илизарова».
I. Концепция микроциркуляции и применение микроциркуляторной реконструкции в прошлом
В 1954 году на Первой международной конференции по микроциркуляции в США была официально представлена концепция микроциркуляции, которая означает кровообращение в микрососудах между микроартериями и микропузырьками. Микроциркуляция — это место, где клетки человека обмениваются веществами и поддерживают метаболизм жизненно важных органов, и развитие любого заболевания в конечном итоге связано с нарушением микроциркуляции. Заболевания, связанные с хирургией, такие как некроз головки бедренной кости, тромбо-окклюзивный васкулит, диабетическая стопа, синдром фасциального отсека, язвенная болезнь и различные травматические некрозы тканей, тесно связаны с нарушением микроциркуляции. Восстановление микроциркуляции означает улучшение или восстановление функции тканей путем вмешательства в поврежденные ткани и содействия восстановлению или регенерации поврежденной микроциркуляции.
Микрохирургия является одной из главных инноваций в медицинской технике во второй половине 20-го века. В последние десятилетия, с ростом зрелости микрохирургической техники, пересадка лоскутов с сосудистыми тканями является весьма авторитетным методом восстановления дефектов мягких тканей и реконструкции поврежденной микроциркуляции в конечностях с широким спектром показаний и определенной эффективностью. Микрохирургическая техника была впервые применена в пластической хирургии и ортопедии для устранения травматических дефектов тканей человека. В челюстно-лицевой хирургии она в основном используется для удаления и восстановления крупных опухолей челюстно-лицевой области, включая мягкие и костные ткани. В ортопедической хирургии он внес большой вклад в развитие и совершенствование травматической ортопедии, особенно в пересадку костной ткани с кровеносными сосудами, пересадку костных и мышечных лоскутов, пересадку мягких тканей для устранения дефектов и т.д., которые в основном относятся к области неотложной травматологии и могут вовремя спасти конечности или даже жизнь. В 1962 году Chen Zhongwei et al [3] успешно завершили первый в мире случай реимплантации отрезанной руки, где артерии и вены пальца были всего около 0,8 мм в диаметре, что требовало высокого уровня техники микрососудистого анастомоза. В 1972 году в ортопедическом отделении больницы Хуашань в Шанхае была выполнена первая в мире пересадка свободного лоскута, после чего эта методика вскоре стала успешно применяться в Шанхае и по всей стране. В начале 1970-х годов китайские и американские хирурги-ортопеды применили технику анастомоза мелких сосудов для успешного устранения дефектов тканей на первом этапе с помощью подвздошно-паховых свободных лоскутов [4,5]. Китайские специалисты в области ортопедии и хирургии кисти также внесли большой вклад в инновации и новаторство в этой области [6-9].
Другие клинические применения методов микроциркуляторной реконструкции относительно немногочисленны, а их клиническая эффективность неясна. Некоторые ученые [10,11] применяли реконструкцию обходных сосудистых артерий для анастомозирования мелких дистальных артерий конечностей при лечении тромбоэмболического васкулита, что значительно улучшило микроциркуляцию вокруг поражения в раннем послеоперационном периоде, однако динамическое наблюдение через 12, 14 и 36 месяцев после операции по методу Дилеге [11] выявило постепенное снижение проходимости микрососудов. Agarwal [12] провел лечение 273 пациентов с тромбоэмболическим васкулитом, у которых лечение симпатической ганглионэктомии не удалось, с помощью большого сальникового трансплантата, фиксированного к поражению, с удовлетворительным долгосрочным наблюдением. Механизм лечения заключается в том, что липидные клетки большого сальника синтезируют фактор роста эндотелия сосудов, а эндотелиальные клетки микрососудов большого сальника синтезируют основной фактор роста фибробластов. Было показано, что эти два фактора роста являются мощными про-сосудистыми факторами роста [13], а большой сальник имеет богатую сеть артерий, вен и лимфатических сосудов, которые могут легко установить коллатеральное кровообращение с окружающими тканями и улучшить кровоснабжение после трансплантации. Стволовые клетки — это класс клеток с высоким потенциалом самообновления и сильной дифференцировкой. Было установлено, что эндотелиальные прогениторные клетки не только участвуют в развитии сосудов в эмбриональном периоде, но и играют роль в неогенезе сосудов во взрослом организме [14]. Использование эндотелиальных прогениторных клеток, трансплантированных из костного мозга или пуповинной крови, для лечения ишемических заболеваний нашло клиническое применение. В 2002 году Татеиси Юяма [15] и др. впервые сообщили об использовании аутологичной трансплантации стволовых клеток костного мозга для лечения ишемических заболеваний сосудов нижних конечностей с удовлетворительными результатами и отсутствием побочных эффектов. У четырех пациентов с васкулитом, которым была проведена трансплантация стволовых клеток пуповинной крови человека, боль в ишемизированной конечности быстро утихла, а некротические поражения кожи зажили в течение 4 недель.
В заключение следует отметить, что на восстановление микроциркуляции и восстановление функции тканей влияют различные факторы [17,18], и предыдущие методы восстановления микроциркуляции не получили широкого клинического применения, за исключением трансплантации тканей, и их точную эффективность еще предстоит изучить в долгосрочной перспективе.
Влияние натяжения на восстановление микроциркуляции
Многочисленные исследования подтвердили, что механическая стимуляция может способствовать регенерации капилляров и восстановлению тканей [19-21], а неоваскуляризация играет ключевую роль в дистракционном остеогенезе [Рисунок 2]. Гистологически было продемонстрировано, что во время дистракционного остеогенеза (ДО) между костными колоннами росли тонкие капилляры, а сосуды равномерного диаметра расширялись от поверхности исходных концов кости, и микроангиография подтвердила, что неоваскуляризация была в том же продольном направлении, что и новая кость [1]. Yang et al [22] продемонстрировали в экспериментальном исследовании, что место остеотомии остается упруго связанным после прочной фиксации внешним фиксатором Илизарова, а медленная дистракция вызывает аномальную метаболическую активность тканей. В середине удлиняемой области может появиться зона роста с фибробластоподобными клетками, образующими коллагеновые волокна (расположенные в том же направлении, что и направление ретракции), а остеобласты на коллагеновых волокнах производят костеподобную ткань, постепенно формируя костные трабекулы и постепенно окостеневая после фиксации; в среднем слое сосудистой стенки появляются активные гладкомышечные клетки, а новые капилляры имеют множество транспортных ветвей и сосудов в мягких тканях вокруг области ретракции. Новые капилляры имеют множество транспортных ветвей, которые анастомозируют с сосудами в мягких тканях вокруг растянутой области, образуя кровообращение между растянутой областью и ее окружением.
Иммуногистохимические исследования сосудов и кровотока в растянутой области показали, что ламинин и коллаген IV типа, расположенные в слое базовой мембраны сосуда, тесно связаны с активным ростом сосудов после растяжения. Гистологические и ультраструктурные исследования выявили обильный рост тонкостенных сосудов. Ангиографические и микроангиографические исследования также подтвердили наличие множества синусоидальных сосудов, примерно 150-200 мкм в диаметре, идущих от поверхности кости хозяина (как эпифизарной, так и эндостальной) к центральной фиброзной области, обвивающей параллельно периметру зарождающейся костной колонны. Региональные перфузионные исследования использовали сцинтиграфию для количественной оценки кровотока и обнаружили, что кровоток был значительно повышен в исследуемой конечности, примерно в 10 раз больше, чем в контрольной конечности. Место растяжения коррелировало со степенью увеличения кровотока, но такое же увеличение кровотока присутствовало даже в дистальном конце исследуемой конечности. В модели перелома наблюдалось временное увеличение кровотока, которое достигло пика примерно через 5 недель после остеотомии. Однако увеличение кровотока во время роста кости при растяжении, по-видимому, носит иной, не временный характер, и в целом может продолжаться не менее 17 недель [23].
III. Появление микроциркуляторной реконструкции в эпоху после Илизарова
Классический циркулярный аппарат внешней фиксации в технике Илизарова был впервые применен для спасения костных дефектов, инфекций и деформаций после военных травм. С момента создания техники доктором Илизаровым в 1850-х годах до его смерти в начале 1990-х годов прошло чуть более тридцати лет, и хотя доктор Илизаров открыл феномен обновления сосудистой сети при дистракционном остеогенезе, он не применял эту технику глубоко в области микроциркуляторной реконструкции. В 2012 году отмечается двадцатая годовщина со дня смерти доктора Илизарова (1992). Однако по мере широкого и глубокого понимания «закона напряжения натяжения» и техники ДО, заложивших основу техники Илизарова, применение техники Илизарова вышло далеко за рамки традиционного лечения травм и дефектов костей и мягких тканей, и были созданы некоторые новые техники. Применение техники дистракционного остеогенеза (ДО) по Илизарову для восстановления микроциркуляции является одним из важных методов. Применение техники поперечной дистракции костей Илизарова приводит к образованию многочисленных капиллярных сетей (вместо нескольких сосудов) в тканевых промежутках примерно за три недели, поэтому технику Илизарова также считают «предшественником (душевной техникой) регенерации тканей». Согласно теории техники ДО, медленное и непрерывное растяжение стимулирует пролиферацию и биосинтез клеток, активизируется метаболизм тканей. Придавая кости соответствующее напряжение растяжения, техника способна мобилизовать естественный восстановительный потенциал тканей, позволяя одновременно расти кости и прикрепленным к ней мышцам, фасциям, кровеносным сосудам и нервам [24,25], тем самым достигая естественного восстановления микроциркуляции поврежденных тканей. Данная методика является более малоинвазивной, чем предыдущие методы восстановления микроциркуляции, соответствует естественным правилам восстановления и реконструкции тканей и имеет беспрецедентные преимущества перед предыдущими методами восстановления и реконструкции.
Преимущества и клиническое применение микроциркуляторной реконструкции после эпохи Илизарова
Техника микроциркуляторной реконструкции DH является расширением предыдущей техники микрохирургии. Современная микрохирургическая техника может завершить анастомоз сосудов <0,2 мм, но только несколько мелких сосудов могут быть анастомозированы, в то время как техника DH может стимулировать формирование "сосудистой сети". Таким образом, можно сказать, что микроциркуляторная реконструкция после операции Илизарова преодолела модель восстановления и реконструкции тканей - разрушение до реконструкции, и ее эффективность в клиническом применении была доказана. сосудистой сети [26] [Рисунок 3], которая эффективно восстанавливала микроциркуляцию ишемизированной ткани. Qu Long et al [27] [Рисунок 4] применили метод внутрикостного перемещения кости для лечения разрушенного некроза головки бедренной кости с удовлетворительной клинической эффективностью. Применение внутричерепной костной перестановки в Российском техническом центре Илизарова для лечения хронических церебральных ишемических нарушений может эффективно улучшить микроциркуляцию головного мозга [24]. Цинь Сихэ [28] (рис. 5) применил технологию Илизарова для лечения калечных деформаций нижних конечностей на грани ампутации, и все девять пациентов сохранили пораженные конечности и улучшили деформацию нижних конечностей с помощью этой технологии. Профессор Цинь Сихэ ввел и усвоил биологическую теорию втягивания в ткани русского аппарата Илизарова [29], провел большую клиническую практику и предложил теорию естественной реконструкции в ортопедии [30], которая сама по себе соответствует естественному закону восстановления и реконструкции тканей. Концепция ортопедической естественной реконструкции была предложена для того, чтобы ознаменовать эру естественного восстановления травм костей и суставов от заместительной реконструкции, а технология Илизарова является ключом, открывающим эту эру. Учитывая далеко идущее влияние технологии Илизарова на современные технологии внешней фиксации, по инициативе профессора Цинь Сихэ, председателя Международной федерации внешней фиксации и костной реконструкции Китая (ICEF&BR China), 19-22 апреля 2012 года была проведена первая Пекинская международная конференция по внешней фиксации и восстановлению и реконструкции костей и суставов. Во второй половине дня 21-го числа была проведена презентация "Регенерация и восстановление мягких тканей и реконструкция микроциркуляции". Среди докладов были "История удлинения костей в Японии" Нацуо Ясуи из Японии, "Эра после Илизарова - технология реконструкции микрососудистой сети и регенерация и восстановление сосудов конечностей" доктора Цю Лонга и "Технология Илизарова для спасения конечности" профессора Цинь Сихэ. "Техника Илизарова при ишемической деформации стопы и голеностопного сустава на грани ампутации" и "Техника Илизарова в сочетании с пересадкой перевернутого лоскута для лечения последствий травмы икры и стопы и голеностопного сустава" профессора Shu Hengsheng и др. Все они отметили важную роль техники Илизарова для восстановления микроциркуляции тканей конечности. Современная технология внешней фиксации, представленная техникой Илизарова, постепенно производит революцию в технологии микроциркуляторной реконструкции, которая широко используется в лечении различных ишемических и травматических заболеваний. V. Перспективы и заключение То, что доктор Илизаров несет будущим поколениям, - это не только его техника, но, что более важно, концепция естественного восстановления и реконструкции тканей. Любой локальной пролиферации или регенерации тканей должна предшествовать микрососудистая регенерация, а предыдущие микроциркуляторные реконструкции все еще по существу ограничены технологией заместительной реконструкции, без реального смысла мобилизации естественного потенциала регенерации тканей. Однако чем более совершенна технология трансплантации, тем больше она отклоняется от естественного закона восстановления и реконструкции тканей. Микроциркуляторная реконструкция, появившаяся в эпоху после технологии Илизарова, позволяет сократить показания к микрохирургии - свободной пересадке тканей с сосудистым наконечником, расширить объем лечения некоторых ишемических заболеваний конечностей и клинически спасти некоторые ишемические культи нижних конечностей, находящиеся на грани ампутации, с помощью более безопасных и малоинвазивных медицинских процедур. В России этот метод используется для лечения церебральных ишемических заболеваний и инсультов путем потягивания и скольжения по наружной пластине черепа для стимуляции восстановления микроциркуляции в соответствующих участках мозговой ткани [18]. Поскольку метод микроциркуляторной реконструкции по Илизарову для лечения сосудистых повреждений и ишемических заболеваний конечностей еще не разработан, он находится в стадии становления и имеет широкие перспективы для изучения с точки зрения фундаментальных исследований, хирургических показаний, хирургических методов, контроля медицинского процесса и критериев оценки эффективности. Ссылки [1] Zhang W., Qin S. He. Экспериментальное исследование влияния дистракционного напряжения на рост и происхождение тканей. Хирургия деформации нижней конечности, Пекин: Народное издательство здравоохранения, первое издание, 1998:602. [2] Илизаров Г.А. Чрескостный остеосинтез, теоретические и клинические аспекты регенерации и роста тканей. Springer-Verlag, Berlin, 1992. [10]Dilege S, Aksoy M, Kayabali M, et al. Vascular recon struction in Buerger's disease: is it feasible [J].Surg Today, 2002, 32(10):1042. [11]Bozkurt AK, Besirli K, Koksal C, et al. Surgical treatment of Buerger's disease [J].Vascular, 2004, 12(3):192-197. [3] Chen CW, Joseph Bao, Qian YQ, et al. Реплантация травматической полной ампутации предплечья. Chinese Journal of Surgery, 1963,11 :767. [4] Yang Dongyue. Отчет о случае восстановления буккального дефекта с помощью васкуляризированного трансплантата свободного лоскута. Китайский медицинский журнал, 1974, 54: 163. [5]Darial RK, Williams HB.The free transfer of skin flaps by microvascular anastomosis.Plast Recoustr Surg, 1973, 55:177. [6]Gu YD. Обзор и перспективы трансплантации пальцев ног. Китайский журнал микрохирургии, 2000, 23:10-11. [7] Chen ZG. Обзор и перспективы костной пластики. Китайский журнал микрохирургии, 2000, 23:15-16. [8] Cheng G-L. Особые виды отрубленных пальцев и перспективы реплантации. Китайский журнал микрохирургии, 2000, 23:19-20. [9] Yang C., Xie H. Q.. Состояние и применение микрохирургической техники в исследованиях тканевой инженерии. Китайский журнал микрохирургии, 2000, 23:21-22 [12]Agarwal VK.Long-term results of omental transplantation in chronic occlusive arterial disease (Buerger's disease)[J].Int Surg, 2005, 90(3):167-174. [13]Baffour R, Berman J, Garb JL, et al. Enhanced angiogenesis and growth of collaterals by in vivo administration of recombinant bFGF in a rabbit model of acute lower limb ischemia: dose-response effect of bFGF.J Vase Surg, 1992, 16:181-191. [14]Hill JM, Zalos G, Halcox JP, et al.Circulating endothelial progenitorcells, vascular function and cardiovascular risk[J].N Eng J Med.2003, 348(7 2003, 348(7):593-600. [15]Tateishi-Yuyama E, Matsubara H, Murohara T, et al. Therapeutic angiogenesis for patinents with limb ischaemia by autologous transplantation of bone-marrow cells: a pilot study and a randomized controlled trial [J].Lancet, 2002, 360(93310;427-435. [16]Kim SW, Han H, Chae GT, et al.Successful stem cell therapy using umbilical cord blood-derived multipotent stem cells for Buerger's disease and ischemic limb disease animal model [J].Stem Cells, 2006, 24(6):1620-1626. [17]Terumi Sakurai, Naohito Terui.Effects of sympathetically induced vasomotion on tissue-capillary fluid exchange.Am J Physiol Heart Circ Physiol Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2006, 291:1761-1767. [18]Hayek L, Culler FL, Beattie GM, et al. An in vivo model for study of the angiogenic effects of bFGF.Biochem Biophys Res Cummun, 1987, 147:876-880. [19]Akiko Mammoto,Kip M.Connor,Tadanori Mammoto,Chong Wing Yung,et al.A mechanosensitive transcriptional mechanism that controls angiogenesis. Nature,2009, 457(26):1103-1108. [20] Herzenberg JE, Waanders NA.Calculating rate and duration of distraction for deformity correction with the Ilizarov technique [J]. Orthop Clin North Am. 1991 22(4):601-11. [21] Steinwender G, Saraph V, Zwick EB, et al. Complex deformities foot associated with soft-tissue scarring in children [J]. J Foot Ankle Surg. 2001 Jan-Feb;40(1):42-49. [22] Yang L, Nayagam S, Saleh M. Характеристики жесткости и межфрагментарные смещения при использовании различных гибридных внешних фиксаторов.Clin Biomech, 2003, 18(2):166- 172. [23] Zhuang Qianyu, Weng Xisheng, Qin Sihe.Advances in basic and clinical application of Ilizarov technique. Китайский журнал ортопедии, 2012, 32(3):277-282. [24] Цинь Сихэ. Обзор техники Илизарова. Chinese Journal of Orthopaedics, 2006, 26(9):642-645. [25]Barker KL, Lamb SE, Simpson AH.Functional recovery in patients with nonunion treated with the Ilizarov technique.J Bone Joint Surg Br, 2004, 86(1): 81-85 [26]Qu L, Wang A-L, Tang F-G. Тромбо-окклюзивный васкулит, леченный с помощью реваскуляризации поперечной пересадки большеберцовой кости. Китайский медицинский журнал, 2001, 81(10):622-624. [27] Qu L, Li KG, Du ZHAOhui, et al. Лечение некроза головки бедренной кости методом эндостального переноса кости. Китайский журнал хирургии, 2008, 46(2):156. [28] Qin Sihe, Chen Jianwen, Zheng Xuejian. Модифицированная техника Илизарова для лечения калечных деформаций нижних конечностей на грани ампутации. Китайский журнал ортопедии, 2010, 30(4):423-426. [29] Цинь Сихэ, Гэ Цзяньчжун, Го Баофэн. Происхождение и китайское выражение методов "дистракционного остеогенеза" и "дистракционной регенерации тканей". Китайский журнал хирургии, 2012, 50(5) [30] Цинь Сихэ. Техника Илизарова и концепция естественной реконструкции в ортопедии. Китайский журнал ортопедической хирургии, 2007, 15(8):595 -596.