Новые представления о морфогенезе огнестрельных переломов

Для разработки перспективных направлений лечения огнестрельных переломов создан комплекс методологических подходов, позволивший выявить детали варьирования структурных механизмов разрушения и репарации костной ткани, а также выдвинуть гипотезу, обобщающую фундаментальные механизмы разрушения костной ткани при воздействии ударной волны.

Исследования выполнены методами сканирующей зондовой электронной микроскопии: растровой на аппарате Philips SEM-515 и атомно-силовой на аппарате INTEGRA. В работе использованы образцы костной ткани при огнестрельных переломах от погибших, а также от лабораторных животных в эксперименте.

По данным электронно-микроскопических исследований, основной вклад в процесс разрушения трубчатых костей вносят каверны, которые анатомически не связаны с канальцами. На поверхности раневого канала каверны имеют вид лакун с разреженным дном и приподнятыми краями. В отдалении от раневого канала каверны образуются путем роста и слияния расширенных пор и имеют вид замкнутых полостей диаметром до 500 мкм. Нанопористая структура костного матрикса подвергается эктазии с трансформацией нанопор в мезо- и микропоры, диаметрами от 100 нм и более 1500 нм соответственно.

Основными же механизмами разрушения плоских костей черепа являются разрывы компактного вещества, а также деформации смещения пластов костного матрикса. Морфологически разрывы компактного вещества представляют собой микротрещины преимущественно линейной формы. На поверхности раневых каналов в области как входного, так и выходного пулевых отверстий микротрещины как бы обтекают смещения костного матрикса по ходу движения пули, фрагментируя его на островки. Деформации смещения пластов имеют вид сносов поверхностных слоев компактного вещества, вызванных потоками газа. В глубине компактного вещества деформации имеют вид разрывов стенок ячеистых структур. На месте смещений образуются лакуно- и каверноподобные очаги с полиморфными краями и дном. В морфологическом отношении такой тип лакун представляет собой разлитые поверхности ударно-газовых эрозий поверхности костного матрикса вдоль раневого канала.

По нашим данным, основным патогенетическим фактором при огнестрельных переломах является аморфизация минеральной фазы костного матрикса, который на 50 % состоит из коллагеновых волокон и около 47 % из гидроксиапатита (ГАП). В структуре коллагеновых фибрилл имеются плотные и рыхлые участки. В плотных участках диаметр щелей колеблется в пределах 1 нм. Здесь и располагаются нанокристаллы ГАП, упакованные в черепицеподобные структуры. В рыхлых участках диаметр щелей достигает 3-5 нм. Щелевидные пространства обоих размерностей заполнены водой. Нами было показано, что в коллагеновых волокнах имеется по меньшей мере две водных подсистемы, одна из которых, располагающаяся в широких каналах, проявляет физические свойства объемной воды, а другая, циркулирующая в ультратонких каналах, принимает участие в кристаллизации химических прекурсоров гидроксиапатита. Под воздействием ударной волны происходит расширение ультратонких каналов, что снижает плотность в расположении частиц нуклеации ГАП и вызывает проникновение воды, физические свойства которой те же, что и в широких каналах, где не происходит кристаллизации апатита, что, возможно, и ведет к утрате апатитообразующих свойств главных участков коллагеновых фибрилл. Это и есть, по нашему мнению, один из ключевых механизмов формирования как системного остеопороза в классическом его понимании, так и остеопороза, развивающегося при действии ударной волны и названного нами ударно-волновым остеопорозом.

Таким образом, при воздействии огнестрельных ранящих снарядов костная ткань разрушается по-разному, что определено ее структурными и микромеханическими свойствами. Трубчатые кости в области диафизов разрушаются преимущественно по хрупкому типу с формированием оскольчатых переломов. Основным механизмом разрушения здесь является лакунарно-кавернозная деформация костного матрикса. Плоские кости разрушаются преимущественно по вязкому типу с формированием дырчатых переломов с гладкими краями. Ведущими механизмами разрушения при этом являются деформация смещения пластов и разрывы костного матрикса.

Выдвинутая нами гипотеза ударно-волнового остеопороза объясняет не только фундаментальные механизмы остеопороза при действии ударной волны, но позволяет объяснить низкую корректирующую эффективность применяемых в настоящее время антиостеопоротических субстанций. С точки зрения данной гипотезы основным мотивом антиостеопоротической коррекции должны быть действия, связанные не только с интервенцией кальция и фтора, но и с восстановлением каталитических свойств нанопористых структур костного матрикса.


А. А. Гэйдаш, И. М. Самохвалов, М. В. Тюрин, Р. С. Баширов, Л. Н. Синица, А. В. Денисов, О. А. Бабенко
Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова, г. Санкт-Петербург; Томский военно-медицинский институт, г. Томск