Zarastanje kostiju

Zarastanje dečje kosti je znatno brže nego kosti odraslih. Zarastanje može da se podeli na tri faze: (1) inflamatorna, (2) reparativna i (3) faza remodeliranja.

Inflamatorna faza

Neposredno posle preloma dešavaju se brojni patofiziološki procesi. Krvarenje iz kosti, periosta i mekih tkiva dovodi do stvaranja hematoma ispod periosta, na mestu preloma, u medularnom kanalu i u okolnim mekim tkivima. Karakteristično je za decu da je periost jak i da se lakše odljubljuje od kosti, pa se ispod njega duž dijafize i metafize nakuplja više krvi što kasnije dovodi do obilnijeg formiranja kosti u toku zarastanja. To nije slučaj kod preloma epifiza kod kojih se nastali hematom prazni u zglob, a sinovijalna tečnost dodatno nepovoljno utiče na proces zarastanja. Povreda kosti i krvnih sudova oko preloma dovodi do ishemije i nekroze izvesne zone kosti u blizini preloma. Resorpcija nekrotične kosti doprinosi da frakturna linija postaje šira 2 do 3 nedelje posle preloma. Hematom i ishemična kost provociraju normalni biloški inflamatorni proces. S obzirom na karakteristike vaskularizacije, dečja kost ima intenzivniji (zbog hiperemije) vaskularni odgovor nego kost odraslih. Za zarastanje preloma naophodno je prisustvo funkcionalne vaskularizacije. Krajevi kosti imaju pasivnu ulogu u zarastanju dajući izvesnu stabilnost. Proces premošćavanja je mnogo komplikovaniji. Intenzivan, aktivan proces zamene i remodeliranja nezrele kosti kao i velika biloška, osteogena aktivnost periosta imaju u procesu zarastanja dečje kosti značajno mesto.

Inicijalni ćelijski reparativni proces sastoji se u organizaciji hematoma na mestu preloma. Fibrovaskularno tkivo zamenjuje hematom kolagenim vlaknima i elementima matriksa koji mogu formirati primarni kalus. Inicijalna invazija i deoba ćelija odigravaju se oko oštećenih krajeva kosti. U ranom stadijumu mastociti imaju značajnu ulogu. Ćelijska aktivnost počinje istovremeno u medularnom predelu mada je vaskularni odgovor manjeg intenziteta nego na periostalnoj strani.

Reparativna faza

Sledeći korak u zarastanju preloma je ćelijska organizacija. Okolno tkivo (naročito kolagena vlakna) služi kao skele preko kojih se kreću ćelije. Multipotentni mezenhim je sposoban da stvara fibrozno, hrskavično i koštano tkivo. Stres i lokalni biohemijski uslovi usmeravaju preformiranje mezenhima (detaljnije u radovima). Hematom je mesto gde se odigrava zarastanje u ranoj fazi (Potts). Periost dece (inače aktivan) pojačava svoju osteoblastnu aktivnost i stvara spoljni kalus. Na mestu frakture započinje proces endhondralne osifikacije. Sličan proces se odigrava i medularnom kanalu odakle se stvara, endostalno unutrašnji kalus koji je kod dece znatno slabiji. Integralni deo reparativnog procesa u tom stadijumu je mikrovaskularna invazija koja dolazi od periosta, nutritivnih arterija i endostalnih sudova i koja se kod dece odigrava vrlo brzo. Za 10 do 14 dana na mestu preloma kod dece formira se kalus koga čini masa čvrstog osteogenog tkiva. Najveći deo kalusa stvoren je od perifernog osteogenog tkiva. Novoformirana kost je primarno fibrozna. Ova kost je plastična i može postepeno da se defmormiše bilo pod dejstvom mišića u neadekvatnoj imobilizaciji i zbog preranog skidanja imobilizacije. Vremenom se primarni kalus zamenjuje. Kada hrskavicu i fibroznu kost zameni zrela lamelarna kost, prelom je konsolidovan i vraća se većina normalnih bioloških osobima i otpornost na stres. Lokalni biohemijski i mehanički uslovi imaju značajnu ulogu u reparaciji i otpornosti na stres. Kompresija ili odsusvo tenzije nepovoljno utiče na formiranje fibroznog tkiva. Nizak pritisak kiseonaika pospešuje formiranje hrskavice a visok pritisak pospešuje formiranje kosti.

Pokretanje fragmenta utiče inhibitorno na stvaranje spoljnjeg kalusa. Formiranje medularnog kalusa je manje  oštećeno pa čak može biti i ubrzano do određenog stepena mobilnosti (McKibbin, 1978).

Faza remodeliranja

Ova faza je kod dece je mnogo ekstenzivnija, fiziološki mnogo aktivnija i u zavisnosti je od uzrasta. Najduža je od sve tri faze zarastanja preloma. Ona počinje resorpcijom mehanički nepotrebnog i neefikasnog dela kalusa i nastavlja se orijentacijom trabekula kosti duž linija opterećenja i traje do formiranja normalne kosti. Zahvaljujući rastu i razvoju deteta može da traje sve do sazrevanja skeleta kao odgovor na promenjene uslove opterećenja. Stepen remodeliranja i progresivne zamene kalusa obrnuto je proporcionalan uzrastu. Granični moment između reparativne i faze remodeliranja je formiranje intaktnog koštanog mosta među fragmentima. Tada se nameće potreba funkcionalnog prilagođavanja. Normalno da je kod dece lakše remodeliranje jer je njihov skelet aktivniji i fiziološki se kontinuirano prilagođava na stres. Mesto preloma ima uticaja na remodeliranje: prelomi bliži fizi imaju veću sposobnost remodeliranja i kraće vreme. Na remodeliranje utiče ravan u kom se nalazi deformitet u odnosu na zglob: deformiteti u ravni kretanja se dobro remodeliraju a oni van ravni kretanja se slabo ili nimalo ne remodeliraju. Rotacioni deformiteti se po poravilu ne remodeliraju. Kost se remodelira prema sili koja deluje na kost (Wolf-ov zakon) 

ZARASTANJE TRABEKULARNE KOSTI

Specifičnost zarastanja trabekularne kosti dolazi od posebnosti njene građe. Trabekularna kost ima nežnu strukturu mrežasto raspoređenih trabakula sa znatno tanjim korteksom. Bogato vaskularizovana. U slučaju preloma ima znatno manja polja nekroze i znatno veću kontaktnu površinu fragmenata. Zarastanje preloma odvija se brzo uglavnom endostalnim, internim kalusom. Osteogene ćelije dolaze sa novom ili iz postojeće vaskularizacije i formiraju fibroznu kost koroz hematom i prelomljenu kost. Periostalni kalus je znatno slabiji. Konsolidacija se odigrava mnogo brže nego kod kortikalne kosti. Fibrozna kost se zamenjuje zrelom kosti. Samo malim delom, uglavnom na površini stvara se lamelarna kost (osteon). 

ZARASTANJE FIZE

Fiza primarno zarasta endhondralnom kosti. U zavisnosti od povređenih ćelija u fizarnoj ploči mogu da se nađu tri tipa hondroosalnog zarastanja.

Prvi tip kada se prelom desi kroz zonu ćelijskih stubova pre hipertrofije ćelija. Zarastanje se dešava nastavkom primarnog procesa, ali znatno ubrzanim stvaranjem ćelija u stubićima. Ovo ima za posledicu umereno proširenje fize. Epifizarni krvni sudovi (sitni) se proširuju, pospešuju resorpciju i proliferaciju ćelija naročito na periferiji (Ranvierova zona). Metafizarni odgovor je ubrzanje normalnog procesa zamene hipertrofičnih ćelija novom kosti. Proces je usmeren ka restauraciji normalne antomije i jačine kosti zašto je potrebno oko 3 do 4 nedelje.

Drugi tip dešava se kada se prelom dogodi kroz prelaz hipertofičnog sloja u primarnu spongiozu. U ovom slučaju može da dođe do značajne separacije sa popunjvanjem džepa hematomom i fibroblastnim tkivom. Progresivno može da se formira hrskavično dezorganizovano tkivo koje se ne razlikuje od odgovarujućeg tkiva kod preloma dijafize. Ćelijska proliferacija sa epifizarne strane normalno se nastavlja što dovodi do proširenja fize. Sa metafizarne strane ubrzano se vrši (po redu) vaskularna invazija preostale hipertrofične, kalcifikovane hrskavice, a zatim dezorganizovanog hrskavičnog kalusa. S obzirom da kalus nema pravilno organizovan raspored ćelija ovaj proces je nešto sporiji. Kada metafizarni sudovi dostignu do normalno postavljenih stubučastih redova ćelija hrskavice nastavljaju normalan proces sazrevanja i zamene primarnom spongiozom sa progresivnim suženjem i restauracijom normalne fize. Potrebno 3 do 6 nedelja da se kompletira proces osteogeneze. Daljim rastom i remodeliranjem zamenjuje se kost nastala srastanjem i koriguju spontano rezidualni deformiteti.

Treći tip zarastanja dešava se kada se povreda desila kroz sve slojeve fize. Fibrozno tkivo popunjava šupljinu u fizi, a tipičan kalus formira se u susednoj metafizi i sekundarnom centru osifikacije epifize. Ukoliko je epifiza hrskavične građe onda mesto preloma takođe popunjava fibrozno tkivo. Proces reparacije hrskavice fize i epifize odvija se neregularno jer je izgubljena normalna ćelijska građa. Defekt fize teško se može popuniti fizarnom hrskavicom, naročito u centralnom delu gde je radijalni rast manji nego periferno. Samo uski defekti, naročito periferni mogu da se popune fizarnom hrskavicom. Što je defekt veći, što je preostali rast skeleta duži to je veća verovatnoća osteobalstnog odgovora i stvaranja koštanog mosta. Stoga se nameće potreba da se kod kod trećeg tipa povreda fize vrši “idealna” repozicija sa maksimalnim smanjenjem šupljine u predelu fize. Na taj način se smanjuje šansa za osteoblastno zarastanje transfizarnim formiranjem koštanog mosta i poremećajem rasta. 

ZARASTANJE EPIFIZARNE HRSKAVICE

Diferencirana zglobna hijalina hrskavica ima ograničenu mogućnost reparacije i regeneracije. Za razliku od odrsalih kod dece zglobna hrskavica odvojena od subhondralne kosti može rasti i kalcifikovati ali ne i osifikovati ukoliko je u sinovijalnoj tečnosti (Ryoppy). To je moguće zbog toga što se zglobna hrskavica prenstveno ishranjuje iz zglobne tečnosti, a manjim delom difuzijom iz subhondralne kosti. Ona ne osifikuje ni u slučaju kada se nalazi u zoni normalne reparacije kosti. Ovu osobinu treba imati na umu kod preloma, naročito kada je zbog rotacije zglobna hrskavica dovedena u kontakt sa osifikaciono sposobnom koštanom strukturom. S druge strane prisustvo sinovijalne tečnosti koja ima fibrinolitičko dejstvo (lizira inicijalni hematom) ometa prvu, inflamatorni fazu procesa zarastanja. Zbog toga kod preloma koji zahvataju zglobnu  hrskavicu nameće se potreba, pored mehaničkih zahteva u predelu zgloba, da se uradi što bolja repozicija. Ukoliko se dovede do linearnog defekta artikularna hrskavica zarasta granulacionim tkivom koje polazi iz subhondralnog osifikacionog centra ili povređenih hrskavičavih kanala. 

REMODELIRANJE POSLE POVREDE

Ova osobina nezrele kosti ima verliki značaj u lečnju preloma. Remodeliranje dečje kosti zavisi od uzrasta deteta, udaljenosti preloma od fize, njene aktivnosti, stepena i tipa deformacije. U procesu remodeliranja učestvuje endhondralno i periostalno okoštavanje i resorpcija kosti. U principu remodeliranje je bolje kod  mlađe dece, a može se očekivati kod dece kod kojih je ostalo najmanje dve godine skeletnog rasta. Prelomi bliže fizi (ali bez povrede germinativnog sloja) i deformacije u ravni kretanja imaju veću mogućnost remodeliranja. Lateralni deplasman i skraćenja se dobro koriguju. I pored svih saznanja i napora remodelacija se ne može pouzdano predvideti, pa je uvek potrebno učiniti anatomsku redukciju. Remodeliranje se ne može očekivati kod deplasiranih intrartikularnih preloma, preloma koji su u sredini dijafize, kod preloma koji prolaze kroz ploču rasta. Takođe su male šanse za oporavak rotacionih deformacija, angulacija izvan ravni kretanja i velikih skraćenja. Nadoknada skraćenja još nije definitvno razjašnjena. Neka skraćenja se nadoknađuju a neka ne. 

Angulacioni deformiteti i biomehaničke karakteristike

Osnovni mehanizmi korekcije angulacionih deformiteta nisu sasvim poznati. U toku rasta mišići preko svojih pripoja i periosta svojim akcijama utiču na rast i oblikovanje kosti. Promena tenzije pojedinih delova periosta može da dopusti brži rast delova fize. Značajno smanjenje sile može usporiti ili modifikovati epifizarni rast. Promena pravca sile na fizu utiče na njen rast. Asimetričan rast fiza i promene u procesu resorpcije i apozicije metafiza su najvažniji u procesu korekcije angulacije (Ryoppy). Proučavanje dejstva statodinamičkih sila na hrskavicu rasta je od posebnog teorijskog i praktičnog značaja s obzirom na ulogu koju ona ima tokom rasta. Kod ekscentričnih opterećenja koja postoje kod angularnig deformiteta naprezanje fize je neravnomerno. Veće je na strani opterećenja, a manje na suprotnoj strani gde može da nastupi zatezanje umesto opterećenja. Ova naprezanja se odražavaju na unutrašnju i spoljašnju strukturu kosti. Po Pauwelsovom zakonu funkcionalnog prilagođavanja struktura i oblik kosti se prilagođavaju naprezanju tako da veća i neravnomerna naprezanja transformišu u ravnomerna i manja. Smanjujući ili eliminišući naprezanje kost štedi sopstvenu masu, odnosno ponaša se po Rouxovom zakonu o funkcionalnoj građi. U slučaju ekscentričnog, biloški tolerantnog naprezanja normopotentna hrskavica rasta reaguje povećanjem rasta na mestu povećanig naprezanja. Na taj način se menja pravac kosti. Asimetričan rast traje dok se hrskavica rasta ne postavi vertikalno na rezultirajuću silu i dok se ne eliminiše povećano naprezanje. Pauwels je ovaj proces označio kao aktivno oblikovanje kosti. Na taj način može se objasniti korigovanje angularnih deformiteta, pa i onih koji nisu u ravni kretanja. Mesto preloma i fiza imaju značajnu i nezavisnu sposovnost remodeliranja. Wolffov zakon govori da savijena kost usled mehaničkog opterećenja adaptira se odlaganjem nove kosti sa konkavne strane i resorpcijom sa konveksne strane.

Osnovna funkcija skeleta je obezbeđenje zaštite, potpore i kretanja. Veličina, oblik i položaj pojedinih kostiju kao i njihova struktura odražavaju njihovu potrebu. Biomehanički zahtevi se ogledaju u histološkoj građi. Pojedini elementi imaju određenu biomehaničku ulogu. Kost obezbeđuje relativno visok stepen rigiditeta i mehaničke zaštite. Hrskavica obezbeđuje elastičnost i rast. Hijalina hrskavica pokriva zglobove jer je sposobna da podnese veću kompresiju, a fibrozna bolje podnosi tenzione sile, ima više kolagenih vlakana i nalazi se na mestu pripoja ligamenta i mišića. Postoje četiri osnovne vrste sila koje deluju na skelet: tenzione, kompresione, torsione i sile cepanja. Organizacija celog skeletnog sistema i pojedinih delova odražava prilagođavanja na stalne ili povremene sile dejstva.  Hrskavica rasta najmanje dva puta je šira od pripadajuće dijafize, a njem presek je 3 do 6 puta veći od preseka dijafize. Njena geomerija, kao i undulacije i mamilarne nastavci umekšavaju stres koji se  preko nje prenosi. Kost se prilagođava rasporedom trabekula duž linija (trajektorija) opterećenja. Odgovor skeleta na normalan stres može biti stimulacija rasta, modelacija i remodeliranje, a na nenormalan deformacija i prelom. Postoji progresivna adaptacija skelata na mehanička opterećenja.