Oczekiwania wszystkich zainteresowanych skłaniają do opracowywania schematów postępowania umożliwiających zapobieganie, wczesne rozpoznawanie i skuteczne leczenie wpływające na skrócenie procesu gojenia i optymalizacji wyniku. Gojenie kości jest złożonym wieloczynnikowym procesem opartym na mechanice, biologii i biochemii organizmu. Znanych jest wiele czynników mogących w sposób izolowany ograniczać prawidłowy proces tworzenia kostniny [2]. Zdarza się, że mimo spełnienia wszystkich warunków niezbędnych do prawidłowego gojenia kości nie dochodzi do zrostu w spodziewanym i określonym empirycznie dla poszczególnych rodzajów kości czasie. Uzyskanie zrostu jest warunkiem niezbędnym do przywrócenia prawidłowej funkcji narządu ruchu i tym samym sprawności pacjenta.
Opóźnienie gojenia wyłącza w tym czasie pacjenta z określonych aktwności życiowych i zawodowych. Staw rzekomy w przypadku dolegliwości bólowych, ruchomości patologicznej i poczucia dyskomfortu jest wskazaniem do leczenia operacyjnego, w wielu przypadkach kilkuetapowego. Właściwe postępowanie lecznicze wymaga prawidłowego rozpoznania i ustalenia potencjału gojenia [3]. Na podstawie obrazu radiologicznego oraz czasu, który upłynął od momentu przerwania ciągłości kości, możliwe jest zakwalifikowanie do właściwej grupy zaburzeń zrostu i zalecenia najlepszej metody leczniczej.
Zaburzenia zrostu mogą wystapić niezależnie od sposobu i okoliczności, w jakich doszło do przerwania ciągłości kości, dlatego istotne jest zapewnienie idealnych mechanicznych warunków gojenia oraz wczesna identyfikacja ewentualnych innych niemechanicznych czynników ryzyka mogących negatywnie modyfikować proces gojenia. Zidentyfikowane i określone jako czynniki ryzyka opóźnionego zrostu zostały: nikotynizm [4], zaburzenia metaboliczne: cukrzyca, choroby endokrynologiczne tarczycy, przytarczyc, przysadki (parathormon i kalcytonina), hipogonadyzm (testosteron), zaburzenia wydzielania hormonu wzrostu, okres pomenopauzalny, osteoporoza, zaburzenia wchłaniania lub regulacji stężenia wapnia i witaminy D we krwi, niedożywienie, sterydoterapia, chemioterapia, bisfosfoniany, otyłość, choroby wątroby. Dodatkowe czynniki ryzyka pojawiają się w przypadku złamań otwartych lub leczonych operacyjnie, tu najczęściej zwiększone ryzyko braku zrostu powoduje infekcja rany [5], energia urazu wpływająca na rozległość uszkodzenia otaczajacych tkanek miękkich i związanych z tym zaburzeń mikrokrążenia, rozfragmentowanie odłamów lub ubytek tkanki kostnej oraz uszkodzenie ich unaczynienia, a także rodzaj, prawidłowość i skuteczność osteosyntezy [6, 7]. Złamania określonych kości obarczone są zwiększonym ryzykiem powstania stawu rzekomego z powodu swoistości w ich budowie i sposobie unaczynienia, należą do nich kość łódeczkowata, ramienna, obojczyk, kość piszczelowa i piąta kość sródstopia.
Proces tworzenia kostniny składa się z kilku następujących po sobie faz: zapalnej, angiogenezy, chondrogenezy, kalcyfikacji i przebudowy kostnej, w których brak niezbędnych substratów lub obecność czynników ryzyka modyfikuje ich przebieg [8]. Odtworzenie warunków anatomicznych i funkcji złamanej kości wymaga spełnienia istotnych warunków mechanicznych. Prawidłowe gojenie kości może nastąpić, gdy uzyskana zostanie repozycja umożliwiająca kontakt odłamów minimum 50% powierzchni rannej, kompresja pomiędzy odłamami i ich stabilność oraz zachowanie ukrwienia uszkodzonej kości, co w przypadku leczenia operacyjnego oznacza minimalną inwazyjność i zachowanie okostnej w okolicy przełomu. Biologiczny proces gojenia rozpoczyna się od opartej na COX-2 (cyklooksygenaza) i PGE2 (prostaglandyna E2) [9, 10] wewnątrzkomórkowej kaskady zapalnej, prowadzącej do zwiększenia ekspresji genów [11] i produkcji czynników wzrostu (vascular endothelial growth factor – VEGF), białek (bone morphogenetic protein – BMP 2, 4, 6, 7) [12] oraz proliferacji komórek macierzystych do osteoblas tów. Wapń oraz witaminy D i K to podstawowe substraty niezbędne w procesie mineralizacji chrząstki powstałej w pierwszych etapach gojenia złamania.
Empirycznie określony czas od przerwania ciągłości kości do uzyskania tzw. zrostu włóknistego, który klinicznie skutkuje uzyskaniem wstępnej stabilności pomiędzy odłamami i ustąpieniem miejscowych dolegliwości bólowych, trwa średnio ok. trzech tygodni. Długość tego okresu jest zależna od wieku pacjenta, złamanej kości, czynników biologicznych oraz towarzyszących czynników ryzyka. W przypadku dojrzałego szkieletu proces uwapniania nowo wytworzonej chrząstki zauważalny jest na radiogramach ok. piątego tygodnia po złamaniu. W przypadku zaobserwowania wydłużonego czasu w następowaniu kolejnych faz zrostu, wskazana jest diagnostyka i identyfikacja czynników modyfikujących prawidłowy proces gojenia. Monitorowanie zrostu opiera się na okresowych badaniach klinicznych i ocenie radiologicznej repozycji, stabilności zespolenia, kontaktu odłamów, uwapniania w miejscu złamania, w odstępach czasowych pozwalających na szybką interwencję i przywrócenie prawidłowych mechanicznych warunków gojenia [13]. Ocena radiologiczna wskazana jest w okresach gojenia w kluczowych momentach procesu gojenia, czyli w pierwszym, trzecim i szóstym lub ósmym tygodniu po pierwotnym nastawieniu. Tydzień po repozycji dochodzi do zmniejszenia obrzęku tkanek otaczających złamanie z towarzyszącym odwapnieniem w obrębie złamania, co może skutkować utratą repozycji. W trzecim tygodniu w prawidłowych warunkach gojenia odłamy nadal jeszcze połączone są zrostem włóknistym, który w następnym etapie ulega uwapnieniu, jest to właściwie ostatni moment na wykonanie operacyjnej korekcji ustawienia zaistniałych przemieszczeń, bez wykonywania osteotomii, jeśli takie działanie jest konieczne. W szóstym lub ósmym tygodniu wykonany rentgenogram (RTG) pozwala zobrazować zrost lub w przypadku stwierdzenia braku zrostu – rozważyć włączenie suplementacji lub wczesne zastosowanie metod ostoindukcji.
Metody stymulacji zrostu
Dostępnych jest wiele metod stymulacji zrostu. Spośród nieinwazyjnych warto wymienić: pole magnetyczne, elektryczne oraz ultradźwięki o niskim natężeniu, dodatkowo mało inwazyjne metody osteoindukcji, takie jak autogenny przeszczep szpiku kostnego, czynników wzrostu (platelet rich plasma – PRP) [14] lub białek morfogenetycznych (BMP7, OP1). W przypadku braku skuteczności tych metod konieczna jest operacyjna resekcja stawu rzekomego z jednoczasowym autogennym przeszczepem gąbczastym lub korowo-gąbczastym z talerza kości biodrowej i stabilizacja płytą kątowo stabilną zgodnie z wcześniej opisanymi zasadami osteosyntezy [15]. Każda z metod ma ograniczenia i trudności w aplikacji. Metody inwazyjne, mimo dużej skuteczności i najwięszego potencjału biologicznego dostarczanego do miejsca opóźnionego zrostu, wymagają przeprowadzenia procedury operacyjnej, ekspozycji kości i urazu tkanek miękkich zwiększających ryzyko infekcji. Stymulacja elektryczna i magnetyczna wymagają stałej, wielogodzinnej impulsacji w ciągu doby oraz wielomiesięcznej terapii polegającej na regularnych wizytach w ośrodkach posiadających specjalistyczne urządzenia. Dodatkowym ograniczeniem jest możliwość stosowania tych metod jedynie w przypadku rozpoznanego braku zrostu. Metodą łączącą możliwość aplikacji we wszystkich fazach gojenia kości, również w złamaniach świeżych, gwarantującą skuteczność, nieinwazyjność i komfort stosowania jest przerywana fala ultradźwiękowa o niskim natężeniu (low-intensity pulsed ultrasound – LIPUS). Urządzenie emitujące LIPUS jest dostępne indywidualnie, działa nieinwazyjnie, jest przenośne i kieszonkowe, dobowy cykl aplikacji wynosi 20 minut w jednej sesji. Wymienione cechy zwiększają prawdopodobieństwo właściwej współpracy ze strony pacjenta i postępowanie zgodne z zaleceniami.
Zastosowanie fali ultradźwiękowej o niskim natężeniu
W USA i kilku krajach Unii Europejskiej w określonych wskazaniach stosowanie LIPUS jest finansowane ze środków narodowych funduszy opieki zdrowotnej. Wskazania refundacyjne oparte są na wynikach badań klinicznych wykonanych zarówno na modelu zwierzęcym, jak i wieloośrodkowych, prospektywnych, podwójnie zaślepionych badaniach z placebo z udziałem wolontariuszy.
Mechanizm działania opiera się na emitowanych w sposób przerywany ultradźwiękach o częstotliwości 1,5 MHz i czasie trwania 200 μs, wytwarzających falę o mocy 30 mW/cm2. Fala mechaniczna przenoszona jest za pomocą sondy połączonej z urządzeniem przez skórę i tkanki miękkie na okolicę złamania i pobudza mechanoreceptory powierzchniowe osteocytów tzw. integryny. Aktywacja mechanoreceptorów inicjuje naturalną opisaną wcześniej wewnątrzkomórkową kaskadę zapalną COX-2. Fala ultradźwiękowa przenika przez tkanki miękkie na głębokość ok. 26 cm, przenika przez warstwę korową kości i kanał szpikowy i osiąga przeciwległą warstwę korową. Wysoka przenikalność umożliwia efekt osteoindukcji na całym obwodzie złamania, niezależnie od strony, z której jest emitowana. Fala ultradźwiękowa o niskim natężeniu znajduje zastosowanie również w przypadku złamań leczonych operacyjnie, nie wpływa na stabilność materiału zespalającego w kości i nie wywołuje reakcji termicznych. Zaleca się emisję ultradźwięków od strony przeciwległej do lokalizacji implantu w celu zmniejszenia efektu odbicia i osłabienia mocy fali spowodowanego obecnością metalu [16]. W prospektywnych badaniach klinicznych stawów rzekomych uzyskano wygojenie kości ramiennej w 67%, piszczeli w 92%, kości udowej w 92%, a kości promieniowej w 83% [17]. Do grupy badanej zakwalifikowano 66 pacjentów z brakiem zrostu w okresie dłuższym niż osiem miesięcy, minimum czteromiesięcznym okresem od ostatniej interwencji chirurgicznej i radiologicznymi cechami braku zrostu lub braku progresji zrostu w ostatnich trzech miesiącach. W badaniej grupie zrost uzyskano u 85% (57 z 67) zakwalifikowanych do badania. Średni czas do uzyskania wygojenia to 168 ±10,2 dni (minimum 57, maksimum 375 dni), przy poprzedzającym braku zrostu od ośmiu do maksymalnie 197 miesięcy.
Statystycznie istotne skrócenie czasu gojenia złamań zaobserwowano zarówno u pacjentów palących tytoń, jak i pacjentów niepalących, w przypadku złamań piszczeli i dalszego końca kości promieniowej, leczonych za pomocą fali ultradźwiękowej w stosunku do grupy placebo. Czas potrzebny do uzyskania trójkorowego zrostu piszczeli był o 41% krótszy w grupie palących tytoń i 26% u niepalących. W przypadku kości promieniowej adekwatnie czas gojenia uległ skróceniu o 51% i 34%. Stosowanie LIPUS zmniejszyło również liczbę stawów rzekomych i przypadków opóźnionego gojenia [18].
W przypadku infekcji lub hipotroficznego i atroficznego stawu rzekomego metodą z wyboru jest leczenie operacyjne. Zakażony staw rzekomy wymaga leczenia wieloetapowego, w pierwszej kolejności oczyszczenia rany i jej wygojenia oraz eradykacji patogenu [19], a następnie w kolejnych etapach odtworzenie ciągłości kości i uzyskanie zrostu. Skuteczna metoda stosowana w operacyjnym leczeniu stawów rzekomych została opisana przez Judeta i Forbesa. Zabieg polega na resekcji tkanki włóknistej ze stawu rzekomego, dekortykację podokostnową, otwarcie kanałów szpikowych i wypełnienie szczeliny złamania autogenną kością gąbczastą lub uzupełnienie ewentualnego ubytku kostnego trójkorowym przeszczepem z talerza kości biodrowej [20]. Ostatnim etapem jest stabilna osteosynteza.
W przypadkach gdy obciążenia zdrowotne pacjenta uniemożliwiają zastosowanie leczenia operacyjnego, jedynym sposobem poprawienia jakości życia jest zastosowanie dostosowanego zaopatrzenia ortopedycznego i metod nieinwazyjnych.
Gojenie kości jest procesem złożonym i zależnym od wielu czynników, zwykle przewidywalnym i przebiegającym bez trudności, nawet w przypadkach, gdy warunki gojenia nie są idealne. Jeżeli jednak dojdzie do opóźnienia gojenia lub powstania stawu rzekomego, leczenie może okazać się bardzo trudne, a czasami niemożliwe. Dlatego też przebieg gojenia złamania należy monitorować, wcześnie identyfikować czynniki ryzyka eliminować je lub minimalizować ich wpływ na tworzenie zrostu.
Efekt działania fali ultradźwiękowej
Wielokrotnie w celu uzyskania zrostu konieczne jest połączenie różnych metod stymulacji. Suplementacja oraz LIPUS mogą być włączane na dowolnym etapie gojenia. Poniżej kilka przypadków demonstrujących efekt działania fali ultradźwiękowej u wybranych pacjentów.
Pacjentka, lat 64, ze złamaniem bliższego końca kości ramiennej, po stabilizacji otwartej, u której w okresie ośmiu tygodni nie nastąpił zrost, a zespolenie uległo destabilizacji. Podczas rewizji zmieniono położenie implantu, miejsce przełomu oczyszczono, ubytek uzupełniono przeszczepem autogennym z talerza kości biodrowej, podano BMP. Po ośmiu tygodniach od rewizji nadal nie stwierdzano zrostu (ryc. 1A–B). Miejsce złamania było bolesne podczas badania. Do leczenia włączono LIPUS, po 40 dniach od rozpoczęcia stymulacji uzyskano zrost (ryc. 2), a dolegliwości bólowe ustapiły.
Pacjent, lat 34, po wielofragmentowym złamaniu trzonu obojczyka (ryc. 3) stabilizowanym płytą LCP z dodatkowym wzmocnieniem wolnego fragmentu kostnego pętlą drucianą (ryc. 4). W okresie ośmiu tygodni od operacji nie uzyskano zrostu, a zespolenie uległo stopniowemu obluzowaniu (ryc. 5). Ze względu na brak zgody na rewizję leczenie uzupełniono stymulacją LIPUS, po 40 dniach stwierdzono zrost (ryc. 6).
Pacjentka, lat 76, po złamaniu trzonu kości ramiennej na wysokości 1/3 bliższej trzonu kości ramiennej, u której wykonano trzy próby stabilizacji złamania różnymi metodami, w okresie sześciu miesięcy od urazu nie uzyskano zrostu (ryc. 7). Po ośmiu tygodniach od ostatniej rewizji nadal nie stwierdzano zrostu (ryc. 8), włączono stymulację falą ultradźwiękową, po 90 dniach stosowania LIPUS uzyskano zrost widoczny w RTG (ryc. 9).
Pacjent, lat 18, opóźniony zrost kości łódeczkowatej po pięciu miesiącach od złamania (ryc. 10) był powodem ograniczenia ruchomości i dolegliwości bólowych. Po zastosowaniu stymulacji LIPUS w ciągu 40 dni doszło do zrostu i całkowitego ustąpienia bólu podczas ruchu oraz ucisku miejsca złamania (ryc. 11).
Stymulacja ultradźwiękami o niskim natężeniu znajduje również zastosowanie w przypadku złamań niegojących się z powodu przewlekłego stanu zapalnego.
Pacjentka, lat 46, po operacyjnej stabilizacji złamań kości przedramienia, u której doszło do zakażenia miejsca operowanego powikłanego przetoką, po wyleczeniu zakażenia, w okresie pięciu miesięcy nie doszło do zrostu w obrębie złamań (ryc. 12). Włączono LIPUS, po trzech tygodniach stosowania pojawiły się cechy formowania kostniny w miejscu przełomu kości łokciowej (ryc. 13), a po kolejnych trzech tygodniach również na kości promieniowej (ryc. 14).
Podsumowanie
Stosowanie fali ultradźwiękowej znajduje zastosowanie na każdym etapie leczenia złamania – od fazy ostrej aż do stawu rzekomego. Ograniczenia, o których należy pamiętać, to stabilnośc złamania i ubytek tkanki kostnej w miejscu przełomu nieprzekraczającym 10 mm. Nie należy stosować tej metody stymulacji u pacjentów niepełnoletnich ze względu na brak badań wpływu LIPUS na szkielet niedojrzały.
