Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Методы лечения, использующиеся при переломах кости 10
1.2. Материалы для остеосинтеза 15
1.3. Механизмы репаративной регенерации в костной ткани 19
1.4. Взаимосвязь процессов регенерации в костной ткани и параоссаль-ных тканях при остеосинтезе 23
Глава 2. Материалы и методы исследования 30
2.1. Серия опытов I. Объект исследования 30
2.1.1. Методы клинических исследований 30
2.1.2. Гематологические исследования
2.1.2.1. Биохимические исследования 32
2.1.2.2. Клинический анализ крови 32
2.1.2.3. Фракционный анализ крови
2.2. Серия опытов II. Объект исследования 33
2.2.1. Методы клинических исследований 34
2.2.2 Морфологические исследования 34
2.3. Статистические исследования 36
Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение 37
3.1. Результаты исследований влияния покрытия нитридами титана и гафния на организм животных и состояние тканей в области операционной раны при подкожной имплантации крысам пластин из стали марки У8А и меди. I серия опытов 37
3.1.1. Результаты клинических исследований 37
3.1.2. Результаты гематологических исследований
3.1.2.1. Результаты клинического анализа крови 40
3.1.2.2. Результаты биохимического исследования крови 43
3.1.2.3. Результаты фракционного анализа крови 49
3.2. Результаты исследований влияния покрытия нитридами титана и гафния на течение репаративной регенерации костной и параоссальных тканей при интрамедуллярном остеосинтезе. II серия опытов 52
3.2.1.Результаты клинических исследований 52
3.2.2. Результаты морфологических исследований 53
Заключение 69
Выводы 73
Рекомендации по использованию научных выводов 75
Список литературы
- Механизмы репаративной регенерации в костной ткани
- Гематологические исследования
- Методы клинических исследований
- Результаты исследований влияния покрытия нитридами титана и гафния на течение репаративной регенерации костной и параоссальных тканей при интрамедуллярном остеосинтезе. II серия опытов
Введение к работе
Создание условий, оптимизирующих заживление костных травм, способствующих сокращению сроков консолидации и влияющих на процессы остео-генеза - одна из актуальных проблем в области ветеринарной хирургии (Козлов Н.А., 2000; Козлов Н.А., 2002; Сахно Н.В., 2007; Краснов В.В., 2008; Самошкин И.Б., Слесаренко Н.А., 2008; Ягников С.А., 2010; Анников В.В. и др., 2011; Ан-ников В.В. и др., 2013; Ватников Ю.А., 2012). При этом важнейшим этапом для осуществления остеоинтегрирующей операции является выбор оперативного метода (Челноков А.Н., Лазарев А.Ю., 2012; Коробейников А.А. и соавт., 2013; Краснов В.В., 2015) и имплантируемого материала (Мартель И.И и соавт., 2012; Ночовная Н.А. и соавт., 2014). В последние годы разработаны и внедрены в клиническую практику многочисленные разнообразные по структуре и составу имплантационные материалы (Давыдов Е.А. и соавт., 2010; Мартель И.И. и со-авт., 2012; Кирилова И.А. и соавт., 2013). Однако, несмотря на значительные успехи в данном направлении, существуют определенные предпосылки для дальнейшего совершенствования имплантатов. Зачастую металлические им-плантаты, обладающие удовлетворительными прочностными характеристиками, имеют ряд недостатков. Они связаны с развитием осложнений и отторжением имплантата вследствие его несовместимости с тканями живого организма (Попов В.П. и соавт., 2014). Возникающая воспалительная реакция тканей на трансплантат как на инородное тело способствует избыточному формированию соединительнотканного регенерата, что задерживает репаративный процесс (Топольницкий Е.Б. и соавт., 2012). Именно поэтому задача создания новых имплантатов сводится к поиску материалов, обладающих биоинертностью (Аб-дуллин И.Ш. и др., 2011). Успешному решению этой проблемы способствуют результаты научных исследований ряда ученых (Лунева С.Н. и соавт., 2012; Попов В.П. и соавт., 2012; Ирьянов Ю.М. и соавт., 2012; Попков А.В., Попков Д.А., 2014), которые показали, что при проведении операций по остеосинтезу применение специальных биологически совместимых покрытий обеспечивает создание оптимальных условий для заживления костного дефекта (Макарова Э.Б. и соавт., 2012; Попов В.П. и соавт., 2014). Потенциально перспективными в данном направлении являются нанопокрытия, наносимые на поверхность им-плантатов (Перикова М.Г. и соавт., 2013), в том числе содержащие нитриды титана и гафния, обладающие устойчивостью к окислению и развитию поверхностной коррозии, а также химической интертностью (Абдуллин И.Ш. и др., 2004; Шакирова Ф.В. и соавт., 2013; Мечов М.П., 2015).
Для профилактики вероятных осложнений при лечении животных с переломами костей немаловажной представляется проблема прогнозирования течения процесса регенерации тканей в области костного дефекта (Ахтямов И.Ф., Шакирова Ф.В. и др., 2016). Очевидно, что на процесс восстановления анатомической целостности и функциональной состоятельности костной ткани оказывают влияние множество факторов (Корж Н.А. и соавт., 2008; Умаров Ф.Х., 2010;) в том числе характер васкуляризации мягких тканей в области костного дефекта (Ручкина И.В., 2005; Шакирова Ф.В. и соавт., 2008; Шакирова Ф.В.,
2011). В пользу данного положения свидетельствуют результаты исследований, показывающие, что мягкие ткани и их сосудистая сеть участвуют в обмене веществ, происходящем в области регенерирующей кости (Chandrasekhar K.S. и соавт., 2011). Однако, несмотря на то, что имеются данные об использовании морфосонографии для контроля состояния и качества окружающих мягких тканей и костной мозоли (Шакирова Ф.В., 2011), проведенный критический анализ доступной литературы свидетельствует, что возможности оценки состояния репаративной регенерации костной ткани, основанные на динамике заживления параоссальных тканей над зоной перелома при интрамедуллярном остеосинтезе полностью не изучены. Более того, окончательно не выяснено влияние самих имплантатов на планиметрические показатели регенерирующих тканей в области костного дефекта и раны кожи.
В связи с этим, цель исследования – разработать объективные клинико-морфологические критерии контроля течения остеорегенерации в условиях погружного интрамедуллярного остеосинтеза с применением имплантатов с покрытием нитридами титана и гафния.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Провести сравнительный анализ изменений клинических и гематоло
гических показателей у крыс при подкожной имплантации пластин из стали
марки У8А и меди без покрытия и с покрытием нитридами титана и гафния.
-
Представить динамику планиметрических показателей костной ткани и кожи при интрамедуллярном остеосинтезе большой берцовой кости кролика имплантатами из стали марки 12Х18Н9Т без покрытия и с покрытием нитридами титана и гафния.
-
Установить морфологические корреляции регенераторного процесса в тканях зоны индуцированной травмы.
-
Дать этапную характеристику степени зрелости фибрина в тканях зоны индуцированной травмы у животных исследуемых групп.
Научная новизна
Установлена взаимозависимость репаративных преобразований, происходящих в тканях области индуцированной травмы в условиях погружного остео-синтеза.
Определены прогностические критерии оценки полноценности течения процесса остеорепарации, основанные на морфологических корреляциях новообразованных тканей в зоне повреждения.
Показано, что качественные показатели рубцовой ткани коррелируют со стадийностью формирования костной мозоли.
Установлено, что характеристики имплантата (биосовместимость, физико-химические свойства), находящегося в интрамедуллярном канале трубчатой кости, влияют на планиметрические показатели рубцовой ткани над областью костной травмы.
Научно обоснованы дополнительные критерии оценки течения процесса остеорепарации по степени морфологической зрелости интра- и периваскуляр-ного фибирина в тканях над областью зоны перелома большой берцовой кости.
Теоретическая и практическая значимость работы
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена эффективность применения исследуемых покрытий.
Выявлены изолирующие свойства покрытия нитридами титана и гафния, позволяющие пролонгировать нахождение остеофиксаторов в костномозговом канале, снижая степень и выраженность воспалительных процессов.
Разработан алгоритм оценки течения и прогнозирования регенераторного процесса, основанный на морфологической взаимосвязи тканей (костная ткань, кожа) в области костной травмы.
Установлены закономерности репаративной регенерации при использовании биосовместимых фиксаторов с покрытием нитридами титана и гафния, создающих оптимальные условия для заживления тканей в зоне индуцированной травмы. Показано, что увеличение лейкоцитрно-некротических масс коррелирует с образованием незрелого костного регенерата, в то время как увеличение площади покрывающего рубец эпителия сопровождается снижением планиметрического показателя хрящевой ткани, что позволяет прогнозировать процесс репаративной регенерации. Полученные результаты являются базой для оценки влияния имплантатов на организм, и целесообразно использовать их для прижизненного неинвазивного контроля репаративной регенерации и своевременной профилактики развития осложнений при консолидации костных переломов.
Показано, что степень морфологической зрелости интра- и периваскуляр-ного фибрина коррелирует с процессом заживления костного дефекта и в связи с этим может являться дополнительным критерием оценки полноценности остерепарации в смежных работах.
Материалы диссертации внедрены в клиническую практику ветеринарных клиник Казани, а также служат материалом для подготовки курсов лекций по хирургии, патологической анатомии и гистологии некоторых ветеринарных ВУЗов России.
Положения, выносимые на защиту
-
Экспериментальное обоснование возможности применения импланта-тов с покрытями нитридами титана и гафния.
-
Динамика морфологических и морфометрических показателей тканей в зоне костной травмы и их корреляции как объективные критерии течения процесса остеорепарации.
-
Морфологические корреляции новообразованных тканей в зоне повреждения как отражение влияния характеристик используемого имплантата и направления течения процесса остеорепарации.
4. Планиметрический показатель рубцовой ткани как прогностический
критерий состоятельности остеоинтеграции.
Методология и методы исследования
Объективная оценка течения процесса репаративной регенерации для выявления критериев контроля заживления при переломах трубчатых костей в условиях интрамедуллярного остеосинтеза фиксаторами с покрытием нитридами титана и гафния определила целесообразность комплексного методического
подхода, включающего: моделирование костной травмы, анализ клинических показателей, морфометрию, световую микроскопию гистологических срезов, гематологическое исследование.
Степень достоверности и апробация результатов исследования
В основу работы положен анализ результатов комплексного исследования, выполненного на 40 кроликах и 20 беспородных белых крысах. Были применены клинический, морфологический, гематологический методы исследования. В процессе эксперимента полученные цифровые данные были обобщены, проанализированы и подвергнуты статистической обработке.
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на:
- Международной научной конференции студентов, аспирантов и моло
дых ученых «Знания молодых для развития ветеринарной медицины и АПК
страны и ХХII Международной выставки товаров и услуг для домашних жи
вотных «ЗООСФЕРА – 2014», г. Санкт-Петербург, 28-29 ноября 2014 года.
- II Международном научном конгрессеVetistambul Group – 2015.
V Всероссийской межвузовской конференции по ветеринарной хирургии, г. Москва, 14 октября 2015 года.
Международной научной конференции студентов, аспирантов и учащейся молодежи, посвященной 85-летию зоотехнического образования в Казанской государственной академии ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана г. Казань 16-18 апреля 2015 года.
Публикации по теме диссертации.
По материалам диссертации опубликованы 9 печатных работ, из них 6 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура работы
Диссертация изложена на 105 страницах машинописного текста (без учета приложений) и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов, рекомендаций по научных использованию выводов, списка литературы из 274 источников, в том числе 222 отечественных и 52 зарубежных. Работа иллюстрирована 59 рисунками и 14 таблицами.
Механизмы репаративной регенерации в костной ткани
Сама грануляционная ткань обеспечивает очищение раны и бактерицидную функцию, препятствуя развитию воспаления в подлежащих слоях, что принципиально важно, поскольку скорость регенерации параоссальных тканей оказывает непосредственное влияние и на скорость остеорепарации. [28, 214]. Новообразованные капилляры обеспечивают доставку кислорода к клеткам, активно синтезирующим белок в ране, так как процессы синтеза в очаге воспаления требуют значительного энергетического обеспечения. Кроме эндотелиальных клеток, обладающих высокой ферментативной активностью, грануляционная ткань содержит большое количество фибробластов, реализующих процессы коллагенеза и образования рубца [14, 53, 65, 194, 206].
Наличие, скорость и степень рубцевания напрямую зависят от множества факторов, начиная с размеров раны, степени повреждения и количества некротизированных тканей и заканчивая местом локализации самой раны Данный процесс при переломах напрямую связан с изменениями, происходящими в области костного дефекта [82, 101, 102, 103, 166]. Так как для равномерного концентрического сближения краев и стенок раны необходимо поддержание постоянного равновесия между созреванием и рассасыванием грануляций и рубцовой ткани, формирование коллагеновых волокон в норме происходит одновременно с их частичным разрушением коллагеназой грануляционной ткани [65]. Длительное заживление раны при продолжительном воспалительном процессе в тканях приводит к чрезмерному накоплению внеклеточного матрикса, состоящего из полисахаридов и белков, секретируемых главным образом фибробластами и образованию гипертрофических рубцов [138, 143, 154, 190, 216, 217, 242]. С учетом того факта, что процессы ремо-делирования рубца и степень развития грубоволокнистой кости являются взаимосвязанными, гипертрофированная рубцовая ткань является показателем замедленной остеорепарации [211, 213] .
При созревании грануляций происходит интенсивная эпителизация – миграция кератиноцитов в области раны, что является важным условием для нормального течения процесса регенерации [14, 26]. Эпителиальный пласт обеспечивает сохранение водно-электролитного баланса тканей раны и предупреждает развития вторичных осложнений, отграничивая поврежденные и подлежащие слои [82, 145, 176].
Скорость и характер эпителизации раневой поверхности тесно связаны с гранулированием и во многом зависят от состояния тканей в области раны, трофическими процессами, а также наличием и характером бактериального загрязнения [1, 35, 52, 53, 69, 124, 133, 137, 176, 194, 216, 217].
Полноценная эпителизация возможна только при раннем нарастании на здоровые грануляции, образующие тонкую сеть вдоль сосудов. При наличии патологических продуктов воспаления или некротических масс, задерживающих образование грануляционной ткани, прочной эпителизации не происходит. Такой эпителий легко слущивается и погибает [103]. В случае присутствия избыточных грануляций, вследствие постоянной стимуляции пролифе-ративных процессов воспалительными цитокинами, грануляционная ткань периодически покрывается эпителием. Но поскольку при таких условиях отсутствует нормально развитое коллагеновое основание базальной пластинки эпидермиса, его целостность также нарушается [49, 190].
Течение процесса регенерации в параоссальных тканях зависит от множества факторов [22]. Однако те же факторы и, следовательно, степень регенерации мягких тканей, во многом оказывают влияние и на регенерацию костного дефекта. В свою очередь, в том случае, когда остеорепарация происходит с формированием хряща, в мягких тканях длительно сохраняется клеточная инфильтрация, а процесс реорганизации рубцовой ткани задерживается [211]. В этой связи, контроль за заживлением раны после операции представляет чрезвычайно важный аспект своевременной диагностики нарушений консолидации костной ткани и профилактики развития возможных осложнений.
Обнаружить и спрогнозировать негативные изменения в течение раневого процесса в мягких тканях можно с использованием комплекса много-27 численных лабораторных, клинических и специальных методов исследования [32, 202]. Некоторые из них основываются на использовании передовых технологий и математическом моделировании [85, 111]. Часть - на применении специализированных методик, таких как, например, ультразвуковое исследование, в том числе сонографическое, доплерография; термографическая визуализация, биофотометрия. Каждая из применяемых методик имеет свои достоинства и недостатки. Зачастую выбор того или иного метода основан на таких его характеристиках, как стоимость, продолжительность и трудоемкость анализа [17, 20, 121, 195, 211, 212, 213].
Морфологическое исследование при помощи световой микроскопии является классическим методом изучения биологических объектов. Полученные на основе морфометрии числовые данные позволяют вскрыть закономерности течения процессов морфогенеза и оценить эффективность регенерации тканей. Определение морфометрических показателей мягкотканной раны в биопсийном образце является малоинвазивной методикой и может применяться даже тогда когда, когда диагностика другими инструментальными и лабораторными методами затруднительна [6, 42, 174].
Учитывая существующую взаимосвязь процессов консолидации костных отломков и течения раневого процесса в мягких тканях, мы посчитали вероятным прогнозирование качества остеорегенерации по характеру заживления параоссальных тканей над зоной перелома при интрамедуллярном остеосинтезе. В связи с тем, что имплантат при погружном остеосинтезе вступает в непосредственный контакт с тканями организма - его качественные характеристики, как мы полагаем, оказывают влияние не только на остеорепарацию, но и на регенерацию параоссальных тканей. В этом случае, на основании течения заживления мягких тканей в зоне травмы можно будет выявить прогностические критерии, определяющие совместимость имплан-тата с тканями организма. Это позволит добиться раннего предупреждения осложнений при длительном нахождении имплантатов в организме путем проведения своевременной превентивной терапии.
Гематологические исследования
Для морфометрической оценки репаративной регенерации костной и параоссальных тканей проводили II серию опытов (табл.2), экспериментальной моделью в которой служили 40 кроликов, подобранных по принципу аналогов с учетом массы тела (2 526,1±74,4 г) и возраста (6-10 месяцев). Все исследования осуществляли в соответствии с правилами, принятыми «Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных целей» (Страсбург,1986)), а также «Правилами проведения экспериментальных работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу Минздрава СССР от 12. 08. 1977, № 755). Животных содержали на стандартном рационе в условиях свободного доступа к воде и пище [37].
Все экспериментальные животные данной серии опытов были разделены на 2 группы - подопытную и группу сравнения по 20 животных в каждой. В подопытной группе в качестве интрамедуллярного имплантата использовали спицы из стали 12Х18H9Т (0 2 мм) с покрытием нитридами титана и гафния, в группе сравнения - аналогичные спицы без покрытия (табл. 2). Им плантаты перед введением предварительно обезжиривали, высушивали и стерилизовали в сухожаровом шкафу при температуре 180 С в течении 40 минут [50]. Нанесение покрытий из нитридов титана и гафния осуществлялось методом высокочастотной плазменной обработки при пониженном давлении [2, 3, 4]. Толщина поверхностного слоя из смеси нитридов титана и гафния составляла 0,5 – 2 мкм, размер структурных шарообразных элементов 20 – 100 нм [205].
Предварительные исследования образцов имплантатов с покрытием нитридами титана и гафния и сами экспериментальные исследования были проведены согласно ГОСТ ИСО (Р) 10 993 (п. 11, 12).
Всем экспериментальным животным под потенцированной нейролеп-таналгезией анестезией (Rometar 2% раствор: 0,15 – 0,2 мл/кг, золетил-100: 10 – 15 мг/кг и местно: 2 % раствор новокаина) проводили открытую остеотомию большой берцовой кости в области средней и нижней трети диафиза с медиальной поверхности голени [115] c последующим ретроградным введением соответствующего имплантата в костномозговой канал.
В послеоперационном периоде осуществлялась внешняя иммобилизация оперированной конечности гипсовой повязкой до 10 суток. Продолжительность II серии экспериментальных исследований составила 180 суток.
На протяжении всего экспериментального периода за животными вели ежедневные клинические наблюдения. Обращали внимание на общее состояние организма животных, пищевую возбудимость, показатели температуры, пульса и дыхания. Учитывали проявление местной воспалительной реакции, которая выражалась отеком, экссудацией, нарушением функции оперированной конечности.
Морфологические исследования были предприняты с целью изучения локальных реактивных изменений на месте повреждения, таких как воспалительные и пролиферативные реакции. На 10, 30, 60 и 180-е сутки клиновидно иссекали ткани в области проекции перелома большой берцовой кости. Полученный материал использовали для изготовления гистологических препаратов по общепринятым методикам с предварительной фиксацией биопсий-ных образцов костной и прилегающих параоссальных тканей оперированной области в 10% растворе нейтрального формалина. Декальцинацию костной ткани осуществляли применением препарата «BIODEC» (Италия) (смесь из 100 мл 90% муравьиной кислоты, 80 мл 40 % соляной кислоты и 820 мл водопроводной воды). После обезвоживания в спиртах возрастащих концентраций, материал заливали в парафин [5, 155]. Из готовых блоков с помощью микротома изготавливали гистологические срезы толщиной 5-7 мкм.
Полученные срезы окрашивали гематоксилином и эозином и пикро-фуксином по методу Ван Гизона. Последующее изучение и микрофотосъемку объектов проводили с использованием микроскопа «Axioscop» при увеличении в 200 и 400 раз. В гистологических препаратах при помощи морфомет-рической сетки измеряли площади, занимаемые структурами тканей в области перелома. В костной ткани определяли планиметрические показатели лейкоцитарно-некротических масс, грануляционной, соединительной, хрящевой ткани, грубоволокнистой кости балочного строения и пластинчатой кости. В мягких тканях (коже и подкожной клетчатке) - учитывали площади лейкоцитарно-некротических масс, грануляционной ткани, эпидермиса, рыхлой волокнистой неоформленной соединительной ткани, плотной волокнистой соединительной (рубцовой) ткани, жировой ткани [24,188]. С целью установления влияния фибрина на процессы репаративной регенерации тканей при исследовании площади, принадлежащей структурам мягких тканей в зоне перелома, обращали внимание на наличие и степень зрелости фибрина. Для этого использовали модифицированную окраску на фибрин по пикро-Маллори [67]. 2.3. Статистические исследования
Для подтверждения статистической значимости отличий между полученными цифровыми данными в сравниваемых группах животных во всех сериях эксперимента проводили вычисление значений доверительного интервала при заданном значении р 0,05 и определяли их расхождение с помощью пакета прикладных программ SPSS (v. 13.0). Для парных сравнений использовали критерий Стьюдента. Для оценки отличий показателей на различных сроках наблюдения применяли дисперсионный анализ и критерий Стьюдента с поправкой Бонферони. Цифровые данные представлены в работе виде M±m, где M – среднее арифметическое значение, m – стандартная ошибка среднего значения.
Методы клинических исследований
В группе сравнения в некоторых случаях отмечали закрытие костного дефекта с наличием по краям хрящевой ткани без признаков оссификации, а в центре – незрелой грубоволокнистой костной ткани. В целом площадь хрящевой ткани в структуре регенерата в группе с имплантатами без покрытия на данном сроке достоверно превышала значение опытной группы почти в 3 раза и составляла 10,7±0,8% (р 0,001).
На 60-е сутки эксперимента костный дефект был замещен пластинчатой костью с развитой системой гаверсовых каналов и восстановленным костным мозгом. Площадь данной структуры занимала 98,6±0,3 % - в опытной группе и 90,5±0,2% в группе сравнения от площади среза (р 0,001). В то же время в группе животных с имплантатом из стали марки 12Х18Н9Т сохранялись отдельные фрагменты грубоволокнистой кости (7,1±0,2%) и участки резорбции хрящевой ткани (2,4±0,3%). Данный факт свидетельствует о том, что процесс консолидации перелома у животных группы сравнения несколько отставал от животных опытной группы, где происходило активное формирование пластинчатых структур без образования кости через хрящевую ткань и развития осложнений в виде неполного закрытия дефекта.
На 180-е сутки исслдования существенных различий в структуре костной ткани между исследуемыми группами животных не отмечали. Происходило срастание фрагментов оперированной большой берцовой кости с наличием пластинчатой костной ткани остеонного строения, площадь которой составила 99,7±0,1% в опытной группе и 93,2±0,4% в группе сравнения (р 0,001) (рис. 27).
Микроморфология участка костной ткани в зоне перелома на 180 сутки: А - полностью сформированная пластинчатая кость. Группа сравнения. Гематоксилин и эозин Об.20 х Ок.20. Б - полностью сформированная пластинчатая кость. Опытная группа. Гематоксилин и эозин
В области шва над зоной перелома на 10-е сутки послеоперационного наблюдения отмечали умеренную воспалительную реакцию, что проявлялось в виде лимфоцитарно-макрофагальной инфильтрациии. В большей степени данная реакция проявлялась в группе сравнения. Об этом свидетельствует тот факт, что в опытной группе лейкоцитарно-некротические массы занимали 3,5±0,2% площади среза, что было достоверно ниже (p=0,001), чем в группе сравнения, где это значение достигало 6,0±0,4% (рис.29). В некоторых случаях в группе сравнения сохранялся отек субэпителиальной области. Менее выраженные реактивные изменения в группе с применением остеофикса-торов с покрытием нитридами титана и гафния предположительно могут свидетельствовать об их большей биосовместимости с тканями организма.
В эпителизированной ране в обеих группах животных имела место пролиферация фибробластов и накопление коллагеновых волокон, т.е. происходило формирование рубца. Площадь рубцовой ткани в опытной группе, объем которой составлял 39,6±0,5%, была меньше по отношению к группе сравнения, где она занимала площадь 44,7±1,1% (p=0,004). В этот срок в ряде наблюдений в опытной группе рубцовая ткань, особенно под эпидермисом, разрыхлялась, а коллагеновые волокна истончались, т.е. происходила ее реорганизация. По данным Шакировой Ф.В., 2011 [214], наличие воспаления в течение длительного срока приводит к избыточному рубцеванию. Процесс эпителизации раневой поверхности и связанная с этим скорость заживления подлежащих тканей между группами были различны. Достоверно большая площадь, покрывающего рубец эпителия, выявлена в опытной группе по отношению к группе сравнения (9,3±0,5% против 5,0±0,3%, (р 0,001) (рис.31). И, если в группе с имплантатами с покрытиями на поверхности эпителия хорошо был виден роговой слой (рис. 33 А, Б), то ороговевания эпителия в группе сравнения еще не наблюдалось. В то же время, придатки кожи, разрушенные после разреза, полностью утрачивались.
Рис. 33. Микроморфология участка мягких тканей над областью травмы. 10 сутки эксперимента: А - формирование рубца под эпителиальной выстилкой. Группа сравнения. Ван Гизон Об.20 х Ок.20. Б - выраженный роговой слой на поверхности эпителия. Опытная группа. Гематоксилин и эозин Об.20 х Ок.20
Площадь рыхлой волокнистой неоформленной соединительной ткани в области операционной раны на 10-е сутки в опыте составляла 20,8± 0,5% и превосходила площадь грануляционной ткани в группе сравнения 14,2±0,2%, (р 0,001) (рис. 30). Таким образом, уже на 10-е сутки существовала определенная тенденция более полноценного восстановления тканей в области шва в группе животных с имплантатами с покрытием на основе нитридов титана и гафния.
На 10-е сутки в обеих группах животных отмечалось внутри- и внесо-судистое отложение фибрина, который, согласно данным ряда авторов, обеспечивает консолидацию и питание регенерирующих тканей. Фибрин выпада ет в аморфном виде, что имеет особое значение в репаративном процессе, т. к. в него легко проникают клеточные элементы, из которых затем формируется мозоль [118-120, 152, 185, 211]. Последующий закономерный фибрино-лиз и активность данного процесса, свидетельствуют о заживлении тканей. В случаях, сопровождающихся замедленным фибринолизом, отмечается некроз обширных участков тканей, приводящий к снижению скрости репаративных процессов и избыточному образованию рубцовой ткани. Учитывая, что в процессе фибринолиза закономерно изменяются тинкториальные свойства молекул фибрина, «возраст» фибрина, который можно определить методом ОКГ в модификации Д.Д.Зербино и Л.Л.Лукасевича, 1989 [67]: (оранжевый (молодой) - красный (зрелый) - голубой (старый)), является своеобразным маркером процесса регенерации тканей.
На 10-е сутки в просвете сосудов обнаруживался «старый» фибрин, а периваскулярно «зрелый» с небольшими участками «старого» (рис. 34 А, Б, В). . Микрофотография отложения фибрина. 10 сутки. Пикро-Маллори. Об.20 х Ок.20: А - «старый» фибрин в просвете сосуда. Опытная группа. Б - «зрелый» и «старый» фибрин. Опытная группа. В - «зрелый» фибрин в просвете сосуда. Группа сравнения. 30-е сутки исследования
На 30-е сутки в коже в области операционной раны имело место полное закрытие дефекта рубцом, путем формирования соединительной ткани, покрытой многослойным плоским ороговевающим эпителием, в котором отчетливо определялись базальный, шиповатый, зернистый, блестящий и роговой слои. Отличия между группами заключались в наличии лимфо-гистиоцитарной инфильтрации субэпителиальной области и сохранении рубцовой ткани большей площади в группе сравнения. Так, площадь рубцовой ткани составляла 29,2±0,8 % в группе сравнения 20,6±0,4 % в опытной группе (р 0,001). При реорганизации рубца в дерме экспериментальной группы на этом сроке уже выделялись сосочковый и сетчатый слои, что дополнительно свидетельствует о полном восстановлении структуры регенерата в группе животных с имплантатами с покрытием (рис. 35 А, Б).
Результаты исследований влияния покрытия нитридами титана и гафния на течение репаративной регенерации костной и параоссальных тканей при интрамедуллярном остеосинтезе. II серия опытов
Метод интрамедуллярного остеосинтеза широко применяется в качестве способа лечения переломов длинных костей. Однако, данный вариант остеосинтеза при использовании остеофиксаторов с покрытием на основе сверхтвердых соединений нитридов титана и гафния с точки зрения влияния на процесс репаративной регенерации тканей изучен недостаточно. С учетом этого факта было проведено комплексное исследование, позволившее выявить и изучить реакцию организма в ответ на введение имплантатов с покрытием, в том числе, особенности сращения перелома большой берцовой кости кроликов при интрамедуллярном остеосинтезе с применением остео-фиксаторов, покрытых нитридами титана и гафния.
Подкожная имплантация пластин из стали марки У8А и меди с покрытием нитридами титана и гафния и без такового в I серии опытов проводилась с целью оценки влияния покрытий на выраженность локальных изменений, динамику показателей картины крови и сроки отторжения имплантатов. Было установлено, что при использовании нитридов титана и гафния, нанесенных на токсические металлы, процесс заживления ран проходит те же фазы, что и при использовании пластин без покрытия. Однако, выраженность воспалительной реакции, сроки нахождения имплантатов в тканях организма между группами отличались. В группах животных, где применяли импланта-ты без покрытия, в послеоперационный период отмечали более выраженный травматический отек, некротические изменения в тканях, а также раннее отторжение пластин. Картина крови во всех случаях свидетельствовала о наличии токсического воздействия меди и металлов, входящих в состав стали марки У8Ана организм, однако меньшая вариабельность первоначальных данных была выявлена в опытных группах, что позволяет подтвердить наличие изолирующего действия покрытий нитридов титана и гафния.
При клинической оценке состояния подопытных животных во второй серии опытов было установлено, что в области непосредственного контакта мягких тканей и остеофиксатора воспалительный процесс у животных группы сравнения проявился в большей степени, о чем свидетельствовал более выраженный процесс экссудации. По нашему мнению данный факт может указывать на большую биосовместимость имплантатов с покрытием с тканями организма, по сравнению с имплантатами без покрытия, что согласуется с полученными данными первой серии опытов.
Опорная функция конечности во II серии опытов восстанавливалась уже на 10-е сутки эксперимента, что предположительно было связано с обеспечением стабильной фиксации костных фрагментов посредством интраме-дуллярного остеосинтеза.
Предпринятое морфометрическое исследование свидетельствовало о том, что процесс репаративной регенерации в костной, и расположенных над зоной перелома тканях происходил более интенсивно в подопытной группе. На 10 сутки исследования потверждались данные клинической картины: в группе сравнения отмечалось достоверно более выраженная картина лимфо-цитарно-макрофагальной инфильтрации, как в костной, так и в мягких тканях над зоной индуцированной травмы по отношению к опытной группе.
При изучении процесса восстановления кости после травмы было установлено, что он сопровождается, а также в определенной мере зависит от регенерации поврежденных кожи и подкожной клетчатки над областью перелома. Так, при определении корреляционных связей между планиметрическими показателями костной и мягких тканей в эксперименте на 10-е сутки было выявлена отрицательная взаимосвязь между лейкоцитарно-макрофа-гальной реакцией операционной раны (%) и площадью ретикулофиброзной ткани (r=-0,904, p=0,035). Этот факт позволяет сделать вывод о том, что чем длительнее сохраняется воспалительный процесс в мягких тканях, тем медленнее идет процесс перестройки соединительно-тканой мозоли в грубоволокнистую кость.
Выраженность воспалительных процессов с наличием лейкоцитарно-макрофагальной инфильтрации в мягких тканях (коже и подкожной клетчатке) на 30-е сутки эксперимента в опытной группе обратно коррелировала образованию соединительно-тканых структур в кости (r=-0,906, p=0,034). Вы-70 явленная взаимосвязь этих показателей предположительно свидетельствовала о том, что чем меньше проявление воспалительных процессов в мягких тканях, тем быстрее происходит консолидация костной ткани.
Экспериментально обосновано, что физико-химические и биологические характеристики имплантата, залегающего в костномозговом канале трубчатой кости оказывают влияние на качество рубцовой ткани над зоной перелома. Чем более полноценно протекает процесс остеорегенерации, тем меньше рубцовой ткани образуется над областью костной травмы. По данным литературных источников при длительном процессе воспаления в зоне повреждения присутствуют лейкоциты, разрушающие коллаген. Тучные клетки также могут влиять на коллагеновые структуры межклеточного вещества, которое при определенных условиях способно накапливать в себе воду, растягивающей коллагеновый остов. Таким образом, длительное воспаление может приводить к избыточному формированию рубцовой ткани (Шакирова Ф.В., 2011), что мы и наблюдали в опыте.
В группе сравнения процесс заживления костной ткани несколько отставал от животных опытной группы, а увеличение планиметрического показателя хрящевой ткани отрицательно коррелировало с показателем интенсивности эпителизации (r=-0,893 p=0,042). Эти результаты объективно указывали на то, что чем больше вероятность неполноценного закрытия дефекта костной ткани путем образования хрящевой ткани, тем медленнее происходит эпителизация мягких тканей и дольше сохраняется рубец.
Полная оссификация сформированной мозоли происходила путем трансформации ретикулофиброзной ткани в пластинчатые структуры в обеих группах начиная с 60-х суток. При этом морфометрический показатель пластинчатой кости в группе сравнения был меньшим по отношению к опытной группе. Также в отдельных случаях в образцах костной ткани животных группы сравнения было выявлено наличие незначительного количества хрящевой ткани, и на этом сроке, в то время как данная структура в опытной группе отсутствовала. Таким образом, было установлено, что нахождение имплантатов с покрытием в интрамедуллярном канале не замедляет процесс консолидации костной ткани, а процесс остеорепарации протекает без участия хрящевой ткани, обуславливая полноценную регенерацию костного дефекта.
Обобщая полученные результаты, можно сделать предположение о том что, процессы регенерации костной ткани и кожи при интрамедуллярном остеосинтезе тесно связаны между собой. Чем меньше образуется рубцовой ткани и быстрее происходит формирование эпителия в тканях над зоной перелома, тем более выражена перестройка костной мозоли в пластинчатую кость.
Исходя из результатов исследования, можно полагать, что покрытие на основе сверхтвердых соединений нитридов титана и гафния обладает биосовместимыми свойствами и способствует полноценному заживлению костной ткани. Данный факт обосновывает их применение в качестве метода профилактики развития воспалительных процессов в тканях, окружающих имплантат. В то же время результаты изучения репаративных процессов, протекающих в костной ткани и окружающих зону дефекта мягких тканях, позволили выдвинуть теоретические положения, о том, что характер эпите-лизации, структурное состояние рубцовой ткани являются прогностическим тестом течения репаративной регенерации, имеющим прикладное значение в оценке методов применяемого лечения.