Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 13
1.1. Современное состояние вопроса о костнопластических материалах стимулирующих остеогенез 13
1.2. Экспериментальные и клинические исследования с применением «Коллапана» 20
1.3. Экспериментальные и клинические исследования с применением «Костмы» 26
1.4. Использование денситометрии в эксперименте при замещении костных дефектов «Коллапаном» и «Костмой» 28
Глава 2. Материал и методы исследования 30
2.1. Материал 30
2.2. Подготовка животных к эксперименту 32
2.3. Предоперационная подготовка экспериментальных животных 32
2.4. Устройство для проведения экспериментов на мелких животных 33
2.5. Методика операции на животных 38
2.6. Послеоперационное ведение животных 43
2.7. Методы исследования 44
Глава 3. Результаты объективного наблюдения за животными 47
Глава 4. Динамика рентгенологических и морфологических изменений при формировании переднего спондилодеза в контрольной серии 50
Глава 5. Динамика рентгенологических и морфологических изменений при формировании переднего спондилодеза всерииспримененнием«коллапана» 60
Глава 6. Динамика рентгенологических и морфологических изменений при формировании переднего спондилодеза всерииспримененнием«костмы» 68
Глава 7. Денситометрические изменения в тканях поврежденного позвоночника 77
Заключение 81
Выводы 85
Практические рекомендации 86
От автора 87
Список литературы
- Современное состояние вопроса о костнопластических материалах стимулирующих остеогенез
- Устройство для проведения экспериментов на мелких животных
- Динамика рентгенологических и морфологических изменений при формировании переднего спондилодеза в контрольной серии
- Динамика рентгенологических и морфологических изменений при формировании переднего спондилодеза всерииспримененнием«коллапана»
Введение к работе
В клинической практике при различных патологических состояниях позвоночника возникает необходимость замещения костных дефектов и активизации репаративной регенерации. Аутотрансплантат из крыла подвздошной кости считается «золотым стандартом», так как обладает остеоген-ными (содержит живые клетки, способные дифференцироваться в остеобласты), остеоиндуктивными (выделяет биологически активные вещества, способствующие дифференцировке клеток ложа реципиента в остеобласты) и остеокондуктивными (вызывает оппозиционное формирование кости на ее поверхности) свойствами [6, 8, 11]. С биологической и клинической точек зрения этот материал долгое время считался идеальным для костной пластики [131, 125, 88]. Однако применение этого аутотрансплантата за последние тридцать лет выявило ряд серьезных осложнений: болевой синдром в области донорского участка, косметический дефект, гематому, инфекцию, переломы подвздошной кости, повреждение сосудов и нервов [110, 119, 2, 3, 148, 149,150, 7, 8]. В зоне пересаженного костного фрагмента в отдельных случаях может иметь место рассасывание, смещение или перелом трансплантата, что приводит к потере достигнутой коррекции, вторичной осевой деформации позвоночника, возможным неврологическим осложнениям [83, 84, 1, 2, 3, 151,66,53].
В качестве заменителя аутотрансплантатов используются аллоимплан-таты. Они обладают механической прочностью, остеокондуктивными и ограниченными остеоиндуктивными (только губчатая кость) свойствами [106, 107, 131, 9, 10, 11, 12]. Однако следует отметить, что применение аллоим-плантатов не является идеальным и связано с риском передачи инфекции, развитием реакции гистонесовместимости, хроническим воспалением, переломом пересаженного костного фрагмента, иммунным конфликтом и оттор-
жением [84, 139, 163, 14]. Кроме этого необходимо отметить судебно-медицинские аспекты, трудности забора, консервации, стерилизации и хранения трансплантационных материалов. Наиболее серьезным препятствием для применения алло-трансплантатов является опасность заражения реципиента ВИЧ-инфекцией и гепатитами В и С в случаях, когда у донора могут быть ложно отрицательные анализы сыворотки крови на эти инфекции в период диагностики [92, 91, 45, 46, 47, 48].
Для уменьшения риска осложнений осуществляется специальная обработка аллоимплантатов, что значительно уменьшает их механическую прочность и биологическую (остеоиндуктивную) активность [158]. Указанные недостатки по применению ауто- и аллотрансплантатов не могут удовлетворять хирургов — ортопедов и вынуждают искать альтернативное решение в применении других заменителей костной ткани. Поиск путей влияния на репара-тивный остеогенез рассматривается как одна из актуальных проблем биологии и медицины [57].
В 60-70 годы прошлого столетия получило новое направление использования биоматериалов, которые обладают биосовместимыми остеоиндук-тивными свойствами. К таким материалам относится деминерализованная кость [165, 170, 171, 172, 174, 141, 142, 69, 70, 71, 127, 87].
Отмечено, что качество биологических имплантатов зависит от ряда факторов, связанных как с состоянием исходного донорского материала, так и способами его обработки [71, 156, 157]. К таким материалам относятся деминерализованный костный матрикс [108, 109, 82, 69, 71, 103, 104, 105, 145, 31, 33, 34, 36, 37, 38, 47, 48]. Он достаточно пористый [57], хорошо резорби-руется при помещении в костный дефект и служит надежным строительным материалом для образования новой кости [136, 156, 17].
В клинической практике широко используется кальций фосфатные материалы (гидроксиапатит, трикальций фосфат) в качестве заменителей кост-
7 ных трансплантатов при замещении дефектов костей, переломах, остеомиелитах [90, 152, 94, 95, 98, 99, 100, 178, 179, 52, 12, 13, 30].
В последние годы широкое распространение получил материал «Коллапан», созданный Российской фирмой ООО «Интермедапатит». «Коллапан» состоит из высокоочищенного гидроксиапатита и коллагена. Он обладает биосовместимостью и резорбируемыми матрицами, на поверхности которых формируется новообразованная кость [7, 8, 9, 13, 14, 16, 58, 59, 79, 44, 76]. Антибиотик, входящий в состав материала, оказывает антибактериальное действие в течение 20 суток [6, 8, 72, 79, 25].
Экспериментальные и клинические исследования с использованием «Коллапана» были проведены при замещении асептических и инфицированных костных дефектов [177, 78, 16, 11], которые показали, что «Коллапан» создает антибактериальный фон, является матрицей для новообразованной костной ткани и активизирует процесс остеогенеза. О широком применении «Коллапана» при хирургическом лечении вертебральной патологии отмечено в работах московских вертебрологов [21, 51, 63, 64, 26].
«Коллапан» применялся пункционно в виде геля, интраоперационно в виде гранул, пластин в сочетании со стабилизацией углеродным импланта-том. По клиническим и рентгенологическим наблюдениям видно, что применение «Коллапана» снижает сроки формирования костного блока. Между тем в отдельных работах говорится, что фиброзный блок формируется и при отсутствии стабилизации [65, 66, 27, 28]. Так же кроме очевидных плюсов гид-роксиапатит имеет и определенные недостатки, он получается в результате технологического процесса и не содержит клеточных элементов и морфоге-нетического белка, который в норме содержится в костной ткани. Использование коллагена в качестве связующего звена не всегда безразлично для иммунной системы, так как возможно проявление иммунной реакции отторжения трансплантата [96, 97, 161].
По этим соображениям знание процессов репаративного остеогенеза с применением «Коллапана» в эксперименте на позвоночнике является актуальным.
В 2003 году в Новосибирском НИИТО разработан новый вид костнопластического материала «Костма». Он является композитным постепенно резорбируемым биоматериалом, способным к остеоинтеграции. Этот препарат сочетает в себе антимикробные, остеокондуктивные и остеоиндуктивные свойства, то есть относится к биологически активным костнопластическим материалам [32, 34, 38, 39].
Основанием для проведения исследования стало отсутствие единого мнения по использованию биокомпозиционного материала «Коллапан» и костнопластического материала «Костма» в формировании экспериментального межпозвонкового спондилодеза при повреждениях позвоночника, а также отсутствие данных сравнительной характеристики этих препаратов в эксперименте на позвоночнике.
Цель исследования: улучшить результаты формирования переднего спондилодеза при переломах позвоночника посредством воздействия на процессы восстановления костной ткани с помощью биокомпозиционного «Коллапан» и костнопластического «Костма» материалов.
Задачи исследования
Разработать экспериментальную модель перелома позвоночника у лабораторных животных (крысы).
Оценить возможность формирования переднего спондилодеза при экспериментальном переломе позвоночника с помощью биокомпозиционного «Коллапан» и костнопластического «Костма» материалов.
Оценить в сравнительном аспекте течение послеоперационного периода, динамику рентгенологических и морфологических показателей репаративного остеогенеза при формировании переднего спондилодеза у крыс с
9 экспериментальным переломом позвоночника с помощью биокомпозиционного («Коллапан») и костнопластического («Костма») материалов.
4. Повысить объективность оценки эффективности репаративного остеогенеза при повреждениях позвоночника на основании сравнительного анализа денситометрических показателей при применении биокомпозиционного «Коллапан» и костнопластического «Костма» материалов у крыс с экспериментальным переломом тел позвонков.
Научная новизна
Впервые экспериментально доказана возможность формирования переднего спондилодеза при переломах позвоночника с помощью биокомпозиционного («Коллапан») и костнопластического («Костма») материалов, улучшающих восстановление костной ткани.
Установлено, что костнопластический материал «Костма», непосредственно включаясь в процессы репаративного остеогенеза, оказывает более стимулирующее действие на восстановление костной ткани при переломе позвоночника, в результате чего к 6-му месяцу происходит формирование костного блока — переднего спондилодеза. При использовании биокомпозиционного материала «Коллапан» непосредственно улучшаются процессы восстановления костной ткани, но к 6-му месяцу формируется только фиброзный блок.
Показано, что денситометрическое определение минеральной плотности костной ткани в совокупности с морфологическими и рентгенологическими исследованиями позволяет повысить объективность и информативность оценки процессов репаративного остеогенеза при применении биокомпозиционного и костнопластического материалов.
Разработано устройство для фиксации мелких лабораторных животных (патент РФ № 74289) позволяющее воспроизводить экспериментальные переломы позвоночника и оценивать влияние различных факторов на процессы восстановления костной ткани.
10 Практическая значимость работы
Выявленные в результате сравнительного анализа преимущества костнопластического материала «Костма» по сравнению с биокомпозиционным материалом «Коллапан» - стимуляция остеогенеза за счет непосредственного включения в процессы репарации, являются основой для разработки способов повышения эффективности создания переднего спондилодеза, при переломе позвоночника в клинической практике.
Использование разработанной экспериментальной модели перелома позвоночника у мелких лабораторных животных позволит повысить информативность и объективность экспериментальной оценки разрабатываемых способов лечения повреждений позвоночника.
Показано, что определение минеральной плотности костной ткани (денситометрия) в совокупности с традиционными методами (морфологические и рентгенологические) исследования состояния костной ткани позволяет повысить объективность и информативность оценки репаративного остеогенеза при повреждениях позвоночника.
Основные положения, выносимые на защиту
Применение биокомпозиционного («Коллапан») и костнопластического («Костма») материалов позволяет сформировать передний спондилодез при экспериментальных переломах позвоночника у лабораторных животных.
Биокомпозиционный материал «Коллапан» и костнопластический «Костма», не изменяя течение послеоперационного периода, стимулируют процессы репаративного остеогенеза, что подтверждается улучшением рентгенологических, морфологических и денситометрических показателей восстановления костной ткани.
Костнопластический материал «Костма» за счет непосредственного включения в процессы репаративного остеогенеза является более эффективным по сравнению с биокомпозиционным материалом «Коллапан» при экс-
периментальных переломах позвоночника - к 6-му месяцу формируется костный блок, тогда как при применении «Коллапана» - фиброзный блок.
4. Дополнительное определение минеральной плотности костной ткани (денситометрия) позволяет повысить объективность и информативность оценки эффективности процессов репаративного остеогенеза при повреждениях позвоночника и замещении дефекта биокомпозиционным и костнопластическим материалами.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Межрегиональных научно-практических конференциях молодых ученых «Проблемы медицины и биологии» (Кемерово, 2007, 2008), III Всероссийском симпозиуме с международным участием «Актуальные вопросы тканевой и клеточной трансплантологии» (Москва, 2007), II Международной научно-практической конференции молодых ученых по вертебрологии и смежным дисциплинам, посвященной 20-летию Центра патологии позвоночника (Новосибирск, 2008).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе одна статья в журнале рекомендованном ВАК РФ для публикации материалов диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. Разработано устройство для фиксации мелких лабораторных животных на операционном столе (патент РФ № 74289).
Объем и структура диссертации
Диссертация изложена на ПО страницах машинописного текста. Состоит из введения, аналитического обзора литературы, описания материала и методов исследования, 7 глав собственных исследований, заключения, выводов и практических рекомендаций. Список цитируемой литературы включает 179 источников: 82 отечественных и 97 иностранных. Работа иллюстрирована 6 таблицами и 48 рисунками.
Работа выполнена в соответствии с планом ГОУ ВПО КемГМА и является фрагментом комплексной темы «Диагностика и хирургическое лечение наиболее распространенных заболеваний органов пищеварительного тракта, мочевыделительнои системы, эндокринных желез и травматических повреждений в Кузбассе», номер государственной регистрации 01.20.0506553 от 12. 07.2005.
Личный вклад автора
Анализ данных литературы по теме диссертации, все операции на животных, оценка динамики послеоперационного периода, забор материала для гистологических исследований, анализ и интерпретация результатов, статистическая обработка и написание диссертации выполнены лично автором. Принимал непосредственное участие в проведении рентгенологических и денситометрических исследований. Морфологические исследования выполнены в лаборатории заготовки и консервации биотканей (зав. лабораторией к.м.н. Подорожная В.Т.; ст. науч. сотр., к.м.н. Кирилова И.А.) НИИТО г. Новосибирск (директор д-р мед. наук, профессор Садовой М. А.).
Современное состояние вопроса о костнопластических материалах стимулирующих остеогенез
Костные трансплантаты в клинической практике используются для замещения и восстановления структурной целостности и повышения остеоген-ного потенциала костной ткани. В последние годы потребность в костных трансплантатах для реконструкции скелета значительно увеличилась в связи с успехами в понимании биологических процессов при трансплантации кости [164, 143, 144, 102,128, 57, 45, 46, 47, 41, 42, 37, 38].
«Золотым стандартом» для замещения костных дефектов считается ау-тотрансплантат [102, 111, 41, 42]. С биологической и клинической точки зрения этот материал является идеальным для костной пластики. Однако следует отметить, что возможности получения их в достаточном количестве для замещения обширных костных дефектов ограничено [156, 157, 57, 102, 128, 53, 38, 39]. Кроме того, взятие аутотрансплантата связано с серьезными осложнениями: болезненность донорского участка в 49%, выраженная хроническая боль на уровне забора подвздошного трансплантата в 29%, косметический дефект в 40% случаев, 10% гематомы, от 1.2 до 1.7% инфекция, переломов подвздошной кости, и редко повреждения нервов или артерий [ПО, 119, 159, 2, 3, 23, 163, 149, 150]. По этим соображениям продолжается поиск заменителей, которые способны составить альтернативу аутотрансплантатам [156, 102,128,111,39].
Идеальный костнопластический материал должен выполнять не только заместительную функцию, но и постепенно интегрируясь в окружающую кость, поддерживать физиологический уровень остеобластической и остео-кластической активности, способствуя формированию и ремоделированию костной ткани [1, 57, 41, 42, 56, 38]. Трансплантат может выполнять функции остеоиндуктивной матрицы, которая, являясь каркасом или решеткой, поддерживает врастание новой кости со стороны ложа: аллогенная губчатая или кортикальная кость, трансплантаты заменители [38]. Связь биоматериалов с окружающими тканями, характер остеогенеза и устойчивость имплантата в костном ложе зависит от физико-химических свойств материала, определяющих его биоинертность или биоактивность [39]. Биоинертность - способность материала в течение длительного времени сохранять постоянство своего состава и структуры. К биоинертным материалам относятся металлы, их сплавы, полимеры, керамика, углерод [41, 42, 102]. Вокруг биоинертных материалов, особенно с гладкой поверхностью, образуется фиброзная капсула, посредством которой организм защищается от инородного тела (аутогенная, аллогенная, губчатая или кортикальная кость, деминерализованный костный матрикс, трансплантаты-заменители на основе кальция фосфата, аутологиче-ский костный мозг) [71, 57, 41, 42].
Материал может быть обогащен рекомбинантными костными морфо-генетическими белками, фактором роста, стволовыми клетками. В зависимости от биологических свойств каждого из этих видов трансплантатов могут быть вовлечены один или несколько важных компонентов [85, 120, 111, 128, 38]. Существует целый ряд различных препаратов, обладающих остеоиндук-тивными свойствами: эмбриональная костная ткань, аллогенный деминерали-зированный костный матрикс [82, 17, 71].
Трансплантаты должны заполнять костный дефект на определенный период времени, не вызывать реакции иммунологического отторжения, обладать способностью к биодеградации с постепенным замещением костью [40, 69, 70, 71]. Помимо этих классических требований, высказывается пожелание о придании трансплантатам биологической активности.
Существующие материалы, в той или иной степени, отвечающие указанным требованиям, делятся на четыре группы: Биоорганические: эмбриональная костная ткань, деминерализованный костный матрикс, коллаген, фибриновый клей, фибрин-коллагеновая паста;
Керамические: 3-трикальцийфосфатная керамика, коралл, парижский пластырь и др. [50,19, 112, 5, 18, 102, 41, 42].
Синтетические полимеры: полимолочная кислота, полиактид-полигликолид сополимер, полиангидрид и полиортоэстер [57].
Композиционные: сочетающие свойства разных групп, представленных выше. Эти группы материалов по оказываемому действию на окружающие ткани можно разделить на токсические материалы — приводят к гибели тканей, нетоксические биодеградирующие материалы — замещаются костной или фиброзной тканью, нетоксические биоинертные материалы - вызывают образование фиброзной капсулы на их поверхности, нетоксичные биологически активные материалы — образуют прямую связь с костной тканью.
Таким образом, идеальный имплантат должен обладать следующими характеристиками: высокой остеогенной потенцией и отсутствием антиген-ности, простотой получения и постоянной доступностью, удобной для клинического применения геометрической формой и способностью к биодеградации, не препятствовать косетеобразованию [40, 176, 124, 69, 156, 57].
В свою очередь большинство материалов не отвечает в полной мере критериям идеальной системы доставки факторов роста в область регенерации. Так 3-трикальцийфосфатная керамика [165, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174], полиактид-полигликолид сополимер [147], полимолочная кислота [122] обнаруживаются в костном дефекте дольше шести месяцев. Фибрин-коллагеновая паста и фибриновый клей индуцируют развитие хронического воспалительного процесса и угнетают гетеротопический остеогенез [136, 156, 157].
Все разновидности материалов, предлагаемых для помещения в костные дефекты в качестве носителей аутоклеток или факторов роста, могут быть использованы и самостоятельно для остеокондуктивного остеогенеза. Они не оказывают прямого стимулирующего влияния на репаративный ос-теогенез, но способствуют направленному росту новой кости. Остеокондук-торы, являясь основой для прорастания в область дефекта первичных сосудов, постепенно утилизируются и замещаются новообразованной костью [157]. Denner К. et al., (1991) экспериментально определили размер пор трансплантата (не менее 100 мкм), обладающего остеокондуктивными свойствами. Трансплантат, используемый в качестве остеокондуктора, должен сочетать в себе такие свойства, как пористость и способность к резорбции до построения на его месте первичного костного регенерата и заполнения им костного дефекта [99].
С теоретических позиций остеоиндуктивная активность пластического материала не является единственным условием успеха. Хорошо известно, какую роль здесь играют и такие факторы, как состояние воспринимающего ложа и организма реципиента в целом. Наличие выраженных рубцовых изменений в зоне вмешательства, слабая ее васкуляризация, хроническая («дремлющая») инфекция и другие местные причины могут свести на нет удачно выполненную операцию [33].
В эксперименте на собаках Швец А.И. в 1990г. применил измельченный деминерализованный костный матрикс для стимуляции остеогенеза. Проводилось повреждение диска путем моделирования проникающего перелома тела позвонка из внебрюшинного доступа. После обнажения поясничных позвонков с помощью остеотома производился перелом краниальной и каудальной половин тела с проникновением перелома в смежные диски. Затем в диски вводились препараты по схеме. К костному спаянию тел позвонков относили не только полное исчезновение межпозвонкового диска, но и рубцовые изменения в диске с частичным образованием костного массива.
Положительные результаты проведенного эксперимента на собаках легли в основу пункционного межтелового спондилодеза при лечении неос X ложненных переломов позвоночника, не требующих оперативной коррекции [82].
Устройство для проведения экспериментов на мелких животных
Устройство содержит крышку 1 с прорезями 2 и пазом для лапы 3, установленную на основании 4. Суживающийся конец крышки 1 при помощи винтов 5 шарнирно скреплен с основанием 4. Противоположный конец крышки 1 имеет приспособление для фиксации положения крышки относительно основания, выполненное в виде боковых поперечных прорезей 6, сопряженных с фиксирующими винтами 7, укрепленными на основании 4. Глубина прорезей 6 позволяет изменять положение крышки 1 относительно основания 4 по высоте в зависимости от величины животного. На данном участке крышки 1 со стороны входа устройства, а также в основании 4 выполнено несколько рядов отверстий 8 для стержневых элементов 9, запирающих животное. Стол для манипуляций на хвостовом отделе позвоночника 10 фиксируется в отверстии 11 основания 4 фиксатором стола для манипуляций на хвостовом отделе позвоночника 12. Стол для манипуляций на хвостовом отделе позвоночника 10 содержит фиксаторы хвостового отдела позвоночника 13, который передвигается по пазу 14 и состоит из гибкой муфты 15, натяжного винта гибкой муфты 16 с шайбой 17 и контргайкой 18, и передвижного винта с внутренней резьбой 19, фиксирующей этот винт гайки 20. Устройство работает следующим образом. Для фиксации подопытного животного, например крысы, в устройстве вытаскивают стержневые элементы 9 из отверстий 8. Крысу помещают в устройство так, что голова животного попадает в суживающуюся часть этого устройства и заклинивается там между крышкой 1 и основанием 4. Затем вставляют несколько стержневых элементов 9 в отверстия 8 и запирают животное. После этого при помощи прорезей 6 устанавливают крышку 1 на таком уровне относительно основания 4, чтобы животное оказалось прижатым к основанию 4, и фиксируют это оптимальное положение крышки 1 фиксирующими винтами 7. Между стержневыми элементами 9 выводят хвостовой отдел позвоночника крысы, укладывают на стол для манипуляций на хвостовом отделе позвоночника 10 и закрепляют хвостовой отдел позвоночника крысы фиксатором хвостового отдела позвоночника 13. Фиксирование производят при помощи гибкой муфты 15 и натяжного винта 16 путем перемещения шайбы 17, соединенной с ней гибкой муфты 15 и контргайки 18. В зависимости от величины исследуемого животного передвижной винт с внутренней резьбой 19 смещают по пазу 14 и прикрепляют к столу для манипуляций на хвостовом отделе позвоночника 10 фиксирующей этот винт гайкой 20. В таком положении животное оказывается надежно зафиксированным в заявляемом устройстве, причем можно проводить эксперименты на любом уровне хвостового отдела позвоночника животных, а также изучать реакцию тканей на повреждение, измерять отек, определять размеры и делать отпечатки ран, изучать процессы остеогенеза. При этом нормальное физиологическое состояние животного не нарушено. Зафиксированное таким образом животное пригодно для постановки и осуществления необходимых опытов. Животное в таком устройстве может находиться длительное время. 2.5. Методика операции на животных
В качестве зоны вмешательства был выбран двигательный сегмент (ДС) хвостового отдела позвоночника включающий 3 и 4 хвостовые позвонки и межпозвоночный диск. Эта область является наиболее оптимальной для изучения процессов репаративного остеогенеза по многим причинам [77]: 1. 3 и 4 хвостовые позвонки по своим размерам практически идентичны поясничным позвонкам и являются наиболее крепкими у крыс. 2. При оперативном доступе к ним, нет вероятности повреждения органов и крупных сосудов. 3. Это позволяет точно выйти на необходимый для оперативного вмешательства участок ДС без применения больших разрезов мягких тканей и рентгенологического контроля. 4. Данная зона наиболее доступна для проведения перевязок и объективного контроля прооперированного участка. 5. Данная зона позволяет наиболее оптимально провести рентгенологический и денситометрический контроль прооперированного участка в динамике. Доступ к 3,4 позвонкам хвостового отдела позвоночника экспериментального животного осуществлялся с вентральной поверхности (рис. 7). Рисунок7- Вид операционного поля при вентральном доступе к 3-4 хвостовым позвонкам крысы. Масштаб снимка— 10:1 1- III позвонок; 2- IV позвонок. Скальпелем рассекалась кожа в проекции 3,4 позвонков и межпозвонкового диска. Тупо разводились мягкие ткани с оттеснением хвостовой вены кнаружи (рис. 8). Рассекалась поверхностная фасция, тупо выделялись костные структуры позвонков. Распаторами отводились медиальная и латеральная крестцово-хвостовые мышцы и продольные связки хвоста. Рисунок8- Вид раны при вентральном доступе к 3-4хвостовым позвонкам крысы. Масштаб снимка- 10:1 1- III позвонок; 2- продольная связка и вена; 3- межпозвонковый диск; 4- IV позвонок. Обнажались тела позвонков и межпозвонковый диск. Гемостаз осуществлялся 3%-ым раствором перекиси водорода. Стерильным электрическим бором (диаметр 0,2 см) проводили формирование продольного паза на уровне /г проксимального и Vi дистального отделов тел 3 и 4 позвонков, межпозвонкового диска с удалением замыкательнои пластинки между 3 и 4 хвостовыми позвонками (рис. 9). Рисунок9- Формирование паза на дистальном и проксимальном позвонках. Масштаб снимка- 10:1 1- III позвонок; 2- IV позвонок. Формировался паз длина 0,7 см, ширина 0,2 см, глубиной 0,2 см. При легком вытяжении хвостового отдела позвоночника, трансплантат плотно укладывался в паз каудально вышележащего позвонка и краниально нижележащего позвонка («Коллапан», «Костма») (рис.10) Количество трансплантата приравнивалась между сериями в граммах путем взвешивания (по 4 грамма в каждой серии), от этого зависел объем его укладки в паз, изначально препарат «Костма» легче «Коллапана». РисунокЮ- Трансплантат уложен в сформированный паз. Масштаб снимка - 10:1 1- сформированный паз; 2- уложенный трансплантат.
Фиксация трансплантата осуществлялась путем сведения и ушивания медиальной и латеральной крестцово-хвостовых мышц и продольных связок хвоста, ушивания кожи. После чего проводилась обработка послеоперационного шва раствором йодопирона, накладывалась асептическая повязка. Схематично операция представлена на рис. 11. A - вид спереди В - вид сбоку
По окончании операции животные переводились в послеоперационную комнату, помещались по две особи в клетку, где они находились весь послеоперационный период (7-10 суток). При отсутствии осложнений послеоперационное наблюдение и выхаживание сводились к тщательному объективному наблюдению, обработке швов и обеспечению дополнительного питания (молоко, рыба, витамины).
Выведение животных из эксперимента осуществлялось по заранее составленному графику в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных», утвержденными приказом МЗ СССР №755 от 12.08.77, все эксперименты и выведение животных из опытов осуществляли под общей анестезией. Для крыс использовали внутрибрюшинное введение нембутала в дозе 7-8 мл, как правило, на 3-4-й минуте наступала остановка дыхания, а еще через 5-7 минут - остановка сердечной деятельности.
Динамика рентгенологических и морфологических изменений при формировании переднего спондилодеза в контрольной серии
При рентгенологическом исследовании хвостового отдела позвоночника в двух проекциях на уровне 3-4 хвостовых позвонков и расположенного между ними диска визуализируется дефект без замещения трансплантатом по передней поверхности тел позвонков на протяжении каудального отдела вышележащего позвонка и краниального отдела нижележащего позвонка и межпозвонкового диска — с повреждением межпозвонкового диска, ось позвонков сохранена (рис. 14). Срок наблюдения 15 суток после операции.
При морфологическом исследовании в контрольной серии эксперимента через 15 суток в телах позвонков наблюдается дефект костной ткани без выраженной остеогенной реакции. Прослеживается активизация хондрогенеза в зоне дефекта межпозвонкового диска (рис. 15, 16).
Через 1 месяц после операции рентгенологически линия перелома, проходящая через каудальный отдел вышележащего позвонка и краниальный отдел нижележащего и межпозвонковый диск, становится более широкой с нечеткими, расплывчатыми краями, усиливаются признаки резорбции костной ткани. Появляется умеренная кифотическая деформация (рис. 17). Сформированный дефект четко прослеживается.
При морфологическом исследовании через 1 месяц после операции в зоне дефекта признаков репаративного остеогенеза не отмечается. Поврежденный диск значительно сужен, особенно в центральных отделах, видны фрагментированные участки хрящевой ткани и пластинки роста, которые перемежаются с зонами фиброзной ткани (рис. 18).
Через 3 месяца рентгенологически продолжается процесс закрытия поврежденных участков тел позвонков фиброзной тканью. Нарастают признаки субхондрального склероза, происходит формирование остеофитов, увеличивается кифотическая деформация (рис. 19).
При морфологическом исследовании через 3 месяца зона дефекта костной ткани несколько сужена за счет пролиферации хрящевой и соединительной ткани. Источником пролиферации гиалинового и волокнистого хряща является зона роста тела позвонка. Незначительная остеогенная реакция в виде примитивных костных балок наблюдается в эпифизарной области позвонка (рис. 20, 21, 22, 23).
При морфологическом исследовании через 6 месяцев зона дефекта тела позвонка уменьшена в размерах и окружена примитивной костной тканью. Дефект межпозвонкового диска заполнен хрящевой тканью разной степени зрелости и пролифератами соединительной ткани (рис. 25, 26).
В сформированном дефекте тел позвонков и межпозвонкового диска, без заполнения трансплантатом, развивается процесс дистрофических изменений, который рентгенологически проявляется в формировании кифотической деформации и сужении межпозвонкового диска, что способствует уменьшению дефекта. На 6-ой месяц исследования в области межпозвонкового диска и смежных позвонков формируются остеофиты, костный блок отсутствует.
При морфологическом исследовании процессы остеогенеза выражены незначительно. В зоне дефекта межпозвонкового диска наблюдается пролиферация хрящевой ткани из зоны роста и соединительной ткани межпозвонкового диска. Формирование костного блока не происходит. На 6-ой месяц в теле позвонка сохраняется дефект костной ткани.
Динамика рентгенологических и морфологических изменений при формировании переднего спондилодеза всерииспримененнием«коллапана»
На рентгенограммах хвостового отдела позвоночника в двух проекциях на уровне 3-4 хвостовых позвонков и расположенного между ними диска визуализируется дефект по передней поверхности тел позвонков на протяжении каудального отдела вышележащего позвонка и краниального отдела нижележащего позвонка и межпозвонкового диска, ось позвонков сохранена. В сформированном дефекте виден трансплантат (рис. 27). Срок наблюдения 15 суток после операции.
При морфологическом исследовании через 15 суток после операции с пластикой дефекта материалом «Коллапан» отмечено, что зона дефекта в теле позвонка заполнена биокомпозиционным материалом. Среди рыхловолокнистой ткани расположены гомогенные фрагменты «Коллапана» хлопьевидной структуры, окрашивающиеся в темно-синий цвет (окраска гематоксилин-эозин).
При морфологическом исследовании через 1 месяц фрагменты «Коллапана» окружены широким слоем фиброзной соединительной ткани с выраженной макрофагальной реакцией. Процесс остеогенеза со стороны материнского ложа незначительный .
Через 3 месяца рентгенологически продолжается дальнейшая перестройка трансплантата на уровне диска и периферических отделов тел позвонков, контуры трансплантата становятся все более нечеткими. Нарастают признаки субхондрального склероза замыкательных пластинок тел позвонков. Участки просветления становятся более плотными (рис. 31). Появляется умеренная кифотическая деформация.
При морфологическом исследовании через 3 месяца на гистологических препаратах наблюдался дефект тела позвонка, заполненный гранулами биокомпозиционного материала. Большую часть дефекта выполняет грубоволокнистая соединительная ткань. Гранулы «Коллапана» окружены рыхлой соединительной тканью, по-прежнему наблюдается макрофагальная реакция (рис. 32, 33). A - боковая проекция В - прямая проекция
При морфологическом исследовании через 6 месяцев наблюдается дефект тела позвонка, заполненный гранулами биокомпозиционного материала, окруженного грубоволокнистой соединительной тканью. Все еще прослеживается макрофагальная реакция на фрагменты «Коллапана». В зонах материнского ложа наблюдается остеогенная реакция в виде формирования примитивных костных структур (рис. 35, 36).
При формировании дефекта тел позвонков и межпозвонкового диска с заполнением дефекта биокомпозиционным материалом «Коллапан» рентгенологически на срок 3 месяца прослеживается формирование умеренной кифотической деформации, которая сохраняется без изменений в динамике, наблюдается процесс очагового остеогенеза. К 6-ти месяцам появляются усиление боковых разрастаний, формируется фиброзный блок.
При морфологическом исследовании через 3 месяца гранулы «Коллапана» окружаются соединительно-тканными структурами с выраженной макрофагальной реакцией- Процесс остеогенеза практически не выражен. Через 6 месяцев композиционный материал все еще окружен соединительно-тканной капсулой с незначительной остеогенной реакцией со стороны материнского ложа. Прослеживается формирование фиброзного блока.
На рентгенограммах хвостового отдела позвоночника в двух проекциях на уровне 3-4 хвостовых позвонков и расположенного между ними диска визуализируется дефект по передней поверхности тел позвонков на протяжении каудального отдела вышележащего позвонка и краниального отдела нижележащего позвонка и межпозвонкового диска. В сформированный дефект уложен трансплантат (рис. 37). Срок наблюдения 15 суток после операции.
При морфологическом исследовании на 15 суток после операции с пластикой дефекта материалом «Костма» отмечена зона дефекта тела позвонка и межпозвонкового диска, заполненная костно-пластическим материалом. В зоне повреждения тел позвонков и межпозвонкового диска отмечается наличие безостеоцитных гомогенных костных гранул костнопластического материала «Костма», которые различаются по форме и величине. Фрагменты костно-пластического материала окружены рыхлой соединительной тканью с незначительной остеокластической реакцией. В зоне дефекта межпозвонкового диска наблюдается некоторая пролиферация хрящевой ткани (рис. 38).
