Переломы костей неизбежно приводят к острым нарушениям механического и гемоциркуляторного межорганного взаимодействия, сложившегося в процессе развития и роста на уровне непосредственно взаимодействующих органов, т. е. возникает острое анатомо-функциональное несоответствие. При этом неизбежно выключается функция поврежденной части аппарата движения, что приводит к нарушению взаимодействия его частей и резкому снижению индивидуального функционального стереотипа. Вследствие этого при травме в поврежденной части аппарата движения создаются сложные биомеханические условия взаимодействия костных отломков, которые подвергаются воздействию сложной динамически изменчивой системы сил, зависящей от изменений тонуса и работы разных групп мышц. В этой системе сил величина, направление и продолжительность действия составляющих и соотношение между ними изменяются. Особенно сложны и изменчивы эти силовые воздействия на костные отломки при переломах длинных костей конечностей, на которые воздействует наиболее сложная и мощная система мышечных сил, создающая подвижность на стыке отломков. Биомеханический анализ действующих на отломки сил затруднен из-за сложностей измерения этих динамических сил, составления расчетной схемы и анализа полученных данных. В связи с этим к решению данной задачи целесообразно подойти другим путем: посредством оценки конечного результата изменений межорганного механического взаимодействия, которая позволяет провести анализ конечного результата действия всей системы сил на отломки, разделив ее на группы противоположного действия. К первой группе следует отнести силы, направленные на смещение костных отломков относительно друг друга. Эти смещающие силы создаются неуравновешенными компонентами продольной мышечной тяги и бокового давления на костные отломки со стороны прилежащих мышц, а также массой дистального отдела поврежденной конечности.

В генезе тканей немаловажное значение имеют темп и ритм дистракции. Исследования показали, что количественные и качественные проявления остеогенеза и роста тканей в условиях напряжения растяжения наряду с другими приведенными факторами находятся в определенной зависимости от темпа и ритма дистракции. Для изучения этого вопроса были проведены эксперименты (на 150 взрослых собаках), различавшиеся суточным темпом дистракции и ее дробностью. Удлинение конечности осуществляли как после закрытой остеоклазии, так и после открытой остеотомии с полным пересечением костного мозга, при этом суточные темпы дистракции равнялись 0,5—2 мм, ритм — 0,017—1 мм, количество приемов — 1—60. При темпе дистракции 0,5 мм за 4 приема в сутки после закрытой остеоклазии, когда максимально сохраняются целость костного мозги питающей артерии, у 3 из 4 животных отмечено преждевременное костное сращение, свидетельствовавшее о том, что активность остеогенеза в этих условиях эксперимента опережала заданный темп дистракции. При удлинении конечности после открытой остеотомии с пересечением костного мозга с тем же темпом и ритмом дистракции до конца ее (28 дней) сращения костных отделов регенератов не про- исходило, хотя активность остеогенеза была относительно высокой, тогда как после закрытой остеоклазии активность остеогенеза была значительно выше и к этому времени наблюдалось полное замещение диастаза костным регенератом. При удлинении конечности в автоматическом режиме после открытой остеотомии с тем же суточным темпом дистракции, но за 30 приемов также отмечалось преждевременное (еще в процессе удлинения) замещение всего диастаза относительно плотным костным регенератом. Судя по высоте диастаза, сращение наступило к 23-му дню дистракции.

Костные пластинки образуют пластинчатые комплексы, в состав которых входят 2 пластинки и более, расположенные параллельно, промежутки между которыми заполнены другими по форме и ориентации коллагеновыми волокнами. В костной ткани имеются пластинчатые комплексы трех видов: плоские, цилиндрические и полуцилиндрические. В компактной кости большая центральная часть построена из цилиндрических пластинчатых комплексов, образующих телескопические структуры, которые являются основой остео- нов, система костных канальцев (рис. 20.2, 20,3, 20.4). В центре остеонов имеются центральные (гаверсовы) каналы. Между остео- нами в тесной связи с ними находятся полуцилиндрические пластинчатые комплексы. Периферические наружная и внутренняя части компактной кости построены из плоских пластинчатых комплексов. Все разновидности пластинчатых комплексов взаимосвязаны. Трабекулы губчатой кости толщиной более 250 мкм построены из пластинчатых комплексов тех же разновидностей с некоторыми особенностями ориентации. В более тонких трабекулах отсутствуют остеонные структуры. Компактная костная ткань представляет собой единый массив, а трабекулярная имеет ячеистую организацию. В костях присутствуют обе разновидности ткани. Преобладание одной из них связано со спецификой биомеханической функции кости.

Костная ткань — биологический композит, главными компонентами которого являются волокнистые коллагеновые структуры, минерализованное основное вещество, костные клетки, система интерстициальных каналов. Различают зрелую и незрелую (эмриональную) костную ткань. Зрелая костная ткань может быть губчатой или компактной. Волокнистые коллагеновые структуры представлены сложной иерархической системой, которая включает коллагеновые молекулы, микрофибриллы, волокна и волокнистые комплексы.Основа этих структур — коллагеновый белок — составляет окол 95% органического матрикса кости. Молекулы коллагенового белка стержневидной формы, толщиной 1,5 нм и длиной 300 нм, построены из трех полипептидных а-спиралей, включающих около 1000 аминокислотных остатков. Костный коллаген практически полность состоит из коллагена I типа с формулой [а1(1)]2аг. Молекулы образуют надмолекулярные агрегаты — микрофибриллы, состоящие из 4—5 молекул коллагена по диаметру с характерным смещением на */\ по отношению друг к другу. Микрофибриллы имеют волнисто-спиральную форму, толщину 3,5—5 нм и неопределенную длину. Они существуют в свободном виде и агрегатах, называемых фибриллами. Последние имеют нитевидную спиралевидную форму, округлые очертания на поперечном срезе, характерную периодичность (60—70 нм), т. е. правильное чередование светлых и темных участков по длине фибриллы. Толщина фибрилл 90—170 нм. Они ветвятся. Большая часть фибрилл объединяется в коллагеновые волокна — более сложную структуру, меньшая часть существует самостоятельно.