Заживление переломов и сращение костей

Заживление перелома — это биологический процесс, посредством которого сломанная кость восстанавливает свою структурную целостность. В отличие от большинства тканей, кость может заживать без образования рубца, регенерируя свою первоначальную архитектуру. Сращение достигается посредством скоординированной последовательности воспаления, репарации и ремоделирования, которые могут происходить либо первичным (прямым), либо вторичным (опосредованным костной мозолью) путем в зависимости от механической среды в месте перелома.

Definition

Заживление перелома — это регенеративный процесс, восстанавливающий целостность и механическую прочность сломанной кости, проходящий через воспалительную, репаративную (мягкая и твердая костная мозоль) и фазы ремоделирования, кульминацией которого является костное сращение фрагментов.

Scope

Эта статья охватывает стадии репарации перелома, различие между первичным и вторичным заживлением, клеточные и молекулярные события образования и ремоделирования костной мозоли, а также значение клинического и рентгенологического сращения. Она рассматривает заживление как биологическую тему; оценка заживления у отдельного пациента и решения о вмешательстве выходят за рамки данной статьи.

Core questions

• Каковы биологические фазы заживления перелома?
• Чем отличаются первичное и вторичное заживление кости, и что определяет, какое из них происходит?
• Какие клеточные и молекулярные сигналы управляют образованием и ремоделированием костной мозоли?
• Что подразумевается под клиническим и рентгенологическим сращением?

Key concepts

• Воспалительная фаза и гематома перелома
• Образование мягкой костной мозоли (хрящевой)
• Образование твердой костной мозоли (костной)
• Фаза ремоделирования
• Первичное (прямое) заживление
• Вторичное (опосредованное костной мозолью) заживление
• Эндохондральное и интрамембранозное окостенение
• Механическая среда и межфрагментарная деформация

Mechanisms

Вторичное заживление, более распространенный путь, начинается с воспалительной фазы, в которой гематома перелома высвобождает сигнальные молекулы, привлекающие воспалительные и мезенхимальные клетки. Затем мягкая костная мозоль из хрящевой и фиброзной ткани перекрывает щель и постепенно замещается грубоволокнистой костью посредством эндохондрального и интрамембранозного окостенения, образуя твердую костную мозоль, которая стабилизирует фрагменты. Наконец, ремоделирование преобразует грубоволокнистую кость в пластинчатую кость, ориентированную в соответствии с механической нагрузкой. Первичное (прямое) заживление происходит, когда фрагменты жестко фиксированы и плотно прилегают друг к другу, что позволяет остеонам пересекать линию перелома без видимой костной мозоли. Марселл и Эйнхорн (2011) описывают клеточную биологию этих фаз, а Эйнхорн и Герстенфельд (2014) рассматривают молекулярную регуляцию и обоснование биологических вмешательств. Механическая среда, в частности межфрагментарная деформация, определяет, какой путь преобладает.

Clinical relevance

Биология заживления объясняет, почему стабильность перелома, кровоснабжение и биологические факторы влияют на то, срастется ли перелом и как быстро это произойдет, а также лежит в основе таких понятий, как замедленное сращение и несращение. В качестве справочной информации она помогает интерпретировать заживление в ортопедической литературе; она описывает процесс и не является руководством по ведению заживления у отдельного пациента.

History

Понимание репарации переломов развивалось от описательного наблюдения костной мозоли до молекулярного объяснения, в котором процесс рассматривается как повторяющий аспекты развития скелета. Признание того, что жесткая фиксация приводит к прямому (первичному) заживлению, в то время как относительная стабильность приводит к опосредованному костной мозолью (вторичному) заживлению, сформировало как биологию, так и принципы фиксации переломов, а более поздние работы подчеркнули роль факторов роста и клеток-предшественников, которые координируют репарацию.

Debates

Действительно ли биологические адъюванты значительно ускоряют сращение?

Средства, предназначенные для стимуляции заживления, такие как факторы роста и физическая стимуляция, основаны на сильном механистическом обосновании, но величина и постоянство их клинической пользы для сращения остаются предметом дискуссий и зависят от клинической ситуации.

Key figures

• Thomas Einhorn
• Louis Gerstenfeld
• Richard Marsell
• Stephan Perren

Seminal works

• marsell-einhorn-2011
• einhorn-gerstenfeld-2014

Frequently asked questions

В чем разница между первичным и вторичным заживлением перелома?

Вторичное заживление происходит через видимую костную мозоль из хряща и кости и наблюдается при относительной (не абсолютной) стабильности; первичное заживление включает прямое остеонное ремоделирование кость-в-кость без значительной костной мозоли и требует жесткой фиксации с плотным прилеганием фрагментов.

Что означает сращение кости?

Сращение — это момент, когда фрагменты перелома соединены достаточным количеством кости, чтобы выдерживать нагрузку; оно оценивается по совокупности клинических данных и рентгенологических признаков мостовидной кости через перелом.