Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Патогенез и лечение переломов и ложных суставов длинных трубчатых костей на современном этапе 11
1.1. Ультраструктурные особенности костной ткани 12
1.2. Репаративная регенерация костной ткани 17
1.3. Способы оперативного лечения переломов и ложных суставов длинных костей 30
1.4. Методы стимуляции репаративной регенерации костной ткани 35
Глава 2. Материалы и методы исследования 52
2.1. Экспериментальная часть работы 52
2.2. Клиническая часть работы 56
Глава 3. Экспериментально-морфологическое обоснование применения костнопластических материалов на основе гидроксиапатиа и трикальцийфосфата 59
3.1. Выбор экспериментальной модели для изучения особенностей репаративного остеогенеза 59
3.2. Особенности репаративного остеогенеза в условиях применения различных биоимплантатов 70
3.3. Экспериментально-морфологическое обоснование применения КоллапАна при заполнении дефектов длинных трубчатых костей 87
Глава 4. Использование Коллапана в комплексном лечении переломов и ложных суставов длинных трубчатых костей 107
4.1. Оперативное лечение переломов и ложных суставов длинных костей с применением Коллапана 107
4.2. Результаты комплексного лечении переломов и ложных суставов длинных трубчатых костей с применением КоллапАна 111
Заключение 143
Выводы 154
Список публикаций 156
Список литературы 161
- Ультраструктурные особенности костной ткани
- Экспериментальная часть работы
- Выбор экспериментальной модели для изучения особенностей репаративного остеогенеза
- Оперативное лечение переломов и ложных суставов длинных костей с применением Коллапана
Введение к работе
Актуальность проблемы. Постоянно растущая тяжесть травм костей скелета, а также высокая частота посттравматических осложнений, связанных с нарушением репаративного остеогенеза и развитием инфекции, побуждает к поиску средств профилактики гнойных осложнений и способов влияния на репарацию костной ткани (М.В. Волков, О.Н. Гудушаури, О.А. Ушакова 1964 г.. З.И. Уразгильдеев, О.М. Бушуев 1999 г.).
Несмотря на совершенствование оперативной техники и технического обеспечения при выполнении остеосинтеза, использование современных фармакологических средств, частота нарушений консолидации переломов, возникновения ложных суставов или гнойных осложнений остаётся на высоком уровне (З.И. Уразгильдеев, Г.Н. Берченко. Г.А. Кесян, Г.Г. Окропиридзе 2001 г.). По данным разных авторов в 6 - 25% случаев переломы длинных костей в процессе лечения осложняются несрашениями и развитием ложных суставов (СИ. Марутян и соавт. 1991 г., Г.А. Оноприенко, И.Г. Михайлов 1995 г., Ю.Б. Кашанский 1999 г., А.А. Барабаш 2000 г.). При оперативном лечении переломов и ложных суставов длинных костей конечностей гнойные осложнения составляют от 2 до 63,9 %, что в 12 - 61 % случаев приводит к развитию хронического остеомиелита (Т. Stuhler et al. 1978, N. Schwarz 1981 г., Г.Д. Никитин, Э.Г. Грязнухин 1983 г., И.Ф. Бялик, И.А. Воробьев 1984 г., А.В. Каплан, Н.Е. Махсон, В.М. Мельникова 1985 г., О.Ш. Буачидзе 1988 г., Р.Е. Житницкий и соавт. 1989 г., A.M. Аранович 1995 г., А.С. Роскидайло 1998 г.).
Открытые и закрытые оскольчатые переломы характеризуются значительным повреждением мягких тканей, наличием большого количества костных осколков и дефектов костной ткани. Последние возникают за счет невозможности точного сопоставления мелких костных фрагментов или при удалении свободно лежащих осколков во время первичной хирургической обработки открытых переломов.
При оскольчатых переломах и ложных суставах длинных трубчатых костей для заполнения костных дефектов и стимуляции процессов репаративной регенерации в настоящее время в основном используют алло-или аутотрансплантаты. Однако не во всех случаях при трансплантации костной ткани достигается желаемый результат, а сам костный материал не всегда отвечает современным требованиям. Ауто- и аллопластика наряду с очевидными преимуществами имеет и ряд серьезных недостатков -травматичность операций, риск инфекционных осложнений, возрастные ограничения, сложности в заготовке, хранении, транспортировке трансплантатов, риск переноса ВИЧ и гепатита, возможность развития реакций тканевой несовместимости и др. (Г.С. Юмашев, Х.А. Мусалатов 1995 г., М. Szpalski 2002, Bojescuil 2005).
В последние годы широко применяются для заполнения костных дефектов и стимуляции остеогенеза кальций-фосфатные материалы (М.Ш. Мустафаев 1998, В.И. Макунин 1998, О.М. Бушуев 1999, А.А. Очкуренко 2005, Zijderveld 2005). Однако эти костнопластические материалы наиболее часто используются в стоматологической практике и челюстно-лицевой хирургии. Именно в этих отраслях медицины наиболее полно проведены клинические исследования и разработаны рекомендации по их применению.
На современном этапе недостаточно полно изучены процессы влияния кальций-фосфатных биоимплантантов на репаративную регенерацию костной ткани в ближайшие и отдаленные сроки. При всем многообразии используемых кальций-фосфатных материалов нет их четкой сравнительной характеристики. Оценка их остеопластических свойств проводилась в основном также в стоматологии и имела эпизодический характер без достаточного морфологического обоснования.
При проведении научных исследований по изучению регенераторных свойств костной ткани зачастую используются экспериментальные модели на животных. в которых сложно создать стандартные условия. При этом на результаты исследования большое влияние оказывают различные факторы -общие и местные.
Недостаточно четко определены показания к применению имплантатов на основе гидроксиапатита и трикалышйфосфата в травматологии и ортопедии при лечении переломов и ложных суставов длинных костей конечностей.
Цель исследования - улучшение результатов лечения больных с оскольчатыми переломами и ложными суставами длинных трубчатых костей с использованием синтетических биодеградируемых кальций-фосфатных имплантатов.
Задачи исследования:
1) разработать экспериментальную модель для изучения репаративной регенерации костной ткани при использовании деградируемых биоматериалов;
2) провести сравнительную экспериментально-морфологическую оценку эффективности активизации репаративного остеогенеза при использовании различных кальций-фосфатных биоимплантатов;
3) провести экспериментально-морфологическое обоснование нового метода комплексного лечения больных с оскольчатыми переломами и ложными суставами длинных трубчатых костей с использованием препарата КоллапАн;
4) провести анализ результатов комплексного лечения больных с переломами и ложными суставами длинных трубчатых костей с использованием КоллапАна;
5) по результатам анализа определить основные показания и противопоказания к использованию данного метода комплексного лечения переломов и ложных суставов длинных трубчатых костей и дать практические рекомендации.
Научная новизна работы.
Показано, что наиболее оптимальными экспериментальными моделями, позволяющими с достаточной достоверностью оценивать эффективность влияния на репаративный остеогенез различных биоимплантатов являются -дефект метаэпифизарной зоны большеберцовой кости крысы и дефект диафиза бедренной кости собаки.
Впервые проведена сравнительная экспериментально-морфологическая характеристика влияния на репаративный остеогенез различных кальций-фосфатных биоимплантатов (chronOs. ОСТИМ-100, КоллапАн). При морфологическое исследование выявлено, что все изучаемые препараты обладают различной степени выраженности остеокондуктивными, а препараты ОСТИМ-100 и КоллапАн - остеоиндуктивными свойствами. Среди сравниваемых кальций-фосфатных материалов наиболее выраженными свойствами активизации репаративного остеогенеза обладает композиционный препарат КоллапАн.
Впервые дано экспериментально-морфологическое обоснование нового метода комплексного лечения больных с оскольчатыми переломами и ложными суставами длинных костей конечностей с использованием препарата КоллапАн. Выявлено, что заполнение дефекта бедренной кости собаки гранулами КоллапАна способствует активизации образования, созревания и ремоделирования костной мозоли и заживлению костного дефекта.
Проведенный анализ результатов комплексного лечения 81 больного с переломами и ложными суставами длинных трубчатых костей с использованием КоллапАна показал, что применение данного метода лечения способствовало более активному заживлению перелома кости, значительному снижению числа несращений, формирования ложных суставов. гной но-воспалительных осложнений. Доказано, что предложенный метод лечения имеет широкие показания к применению при переломах и ложных суставах длинных костей конечностей и минимальные противопоказания.
Практическая ценность.
Сравнительное экспериментально-морфологическое исследование различных кальций-фосфатных биоимплантатов показало, что наиболее эффективно активизирует репаративныи остеогенез композиционный препарат КоллапАн. обладающий остеоиндуктивными. остеокондуктивными и антибактериальными свойствами. Новый метод комплексного лечения больных с оскольчатыми переломами и ложными суставами длинных трубчатых костей с использованием препарата Коллапан позволил снизить число несращений и формирования ложных суставов, существенно уменьшить процент гнойных осложнений, что сократило сроки стационарного лечения и снизило экономические затраты, связанные с лечением данной категории больных.
Основные положення, выносимые на защиту.
1) Наиболее оптимальной экспериментальной моделью для сравнительного изучения влияния на репаративныи остеогенез различных биоимплантатов являются: дефект метаэпифизарной зоны большеберцовой кости крысы и дефект диафиза бедренной кости собаки.
2) Сравнительное экспериментально-морфологическое исследование влияния различных биодеградируемых кальций-фосфатных материалов на репаративныи остеогенез показало, что наиболее активное заживление дефекта метаэпифизарной зоны большеберцовой кости крыс наблюдается при использовании КоллапАна. Замещение дефекта диафиза бедренной кости собак КоллапАном способствует активизации репаративного остеогенеза. что проявляется в более раннем образовании, созревании и ремоделировании костной мозоли. 3) Использование препарата КоллапАн в комплексном лечении больных с переломами и ложными суставами длинных трубчатых костей способствует более активному заживлению перелома, сокращает число несращений и гнойно-воспалительных осложнений.
Апробация работы.
Материалы диссертации доложены и обсуждены на:
1) IV конгрессе по реконструктивной и пластической хирургии с международным участием «Пластическая хирургия и эстетическая дерматология». Ярославль. 2003;
2) международном конгрессе «Травматология и ортопедия. Современность и будущее». Москва. 2003;
3) Всеармянском международном хирургическом конгрессе. Ереван. 2003;
4) Second SICOT/SIROT Annual International Conference, Cairo Egypt. 2003;
5) II Всероссийском симпозиуме с международным участием «Клинические и фундаментальные аспекты тканевой терапии. Теория и практика клеточных биотехнологий». Самара. 2004;
6) Научно-практической конференции «Актуальные вопросы экспериментальной и клинической медицины». Санкт-Петербург. 2005;
7) Межрегиональной научно-практической конференции «Использование биоматериалов в травматологии и ортопедии», Тула. 2005;
8) Международной конференции, посвященной 80-летию со дня рождения академика О.Н. Гудушаури. Тбилиси. 2005;
9) II научно-практическом семинаре «Опыт применения препарата «КоллапАн» в хирургической практике», Москва, 2006;
10) VIII съезде травматологов-ортопедов России «Травматология и
ортопедия XXI века». Самара. 2006;
-9 11) Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 60-летию Иркутского института травматологии и ортопедии «Новые технологии в травматологии и ортопедии». Иркутск. 2006;
12) проблемной комиссии № 2 «Травматология, проблемы спортивной и балетной травмы, научные основы организации травматологической помощи», протокол заседания № 4 от 13 июня 2006 года;
13) 752-м заседании Общества Травматологов-ортопедов и Протезистов Москвы и Московской области 25 января 2007 года;
14) XXX Научно-практической конференции по экспертизе отдаленных результатов лечения травм и ортопедических заболеваний у детей, посвященной 75-летию кафедры травматологии, ортопедии и реабилитации РМАПО, Москва, 2007.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 24 работы, получено 2 патента на изобретение.
Внедрение результатов исследования в практику.
Разработанный метод комплексного лечения больных с оскольчатыми переломами и ложными суставами длинных трубчатых костей с применением КоллапАна внедрен в практику работы отделения ортопедии взрослых ФГУ ЦИТО им. Н.Н. Приорова Росздрава. отделения травматологии ЛПМУ ЦГБ г. Королёва и других медицинских учреждениях.
Объем и структура работы.
Диссертация изложена на 200 страницах текста, содержит введение. 4 главы, посвященные обзору литературы, материалам и методам исследования, результатам собственного исследования, общее заключение, выводы и список использованной литературы. Работа иллюстрирована - 10-рисунками (фотографии, схемы, рентгенограммы и микрофотографии), 3-мя таблицами. Указатель использованной литературы содержит 333 источника, из них 231 отечественных и 102 - иностранных авторов.
Ультраструктурные особенности костной ткани
Т.П. Виноградова, Г.И. Лаврищева писали, что «в вопросах репаративной регенерации и пересадки костей хирургическая практика нередко опережала теоретические изыскания» [54]. Ультраструктурные особенности строения и регенерации костной ткани в различных условиях широко освещены в отечественной и зарубежной литературе [9, 38, 54, 66, 67, 78, 81, 85, 99, 108, 117, 170, 220, 223, 224, 225, 226, 253, 259, 266, 271, 272, 286, 288, 291, 292, 321]. По современным представлениям любая ткань человеческого организма есть совокупность взаимодействующих клеточных гистогенетических рядов (дифферонов) и межклеточного вещества [78]. Скелету присущи три главных клеточных типа: хондроциты, формирующие хрящ, остеобласты, синтезирующие костный матрикс и остеокласты которые резорбируют кость [253]. Ведущим в костной ткани является остеобластический дифферон, именно он определяет морфофункциональные и регенераторные особенности кости [65]. Основной функцией остеобластов является продукция костного матрикса и его минерализация. Кроме того, эти клетки могут опосредовать остеокластную костную резорбцию, воздействуя на минералы, и способствовать продвижению остеокластов к костной поверхности. Предшественниками остеобластов во взрослом организме являются стволовые стромальные клетки камбия, которые рассредоточены в остеогенном слое надкостницы, эндоста, обнаруживаются среди элементов стромы костного мозга, периваскулярных клеток, в каналах остеонов, локализуются в других кроветворных органах [65, 203]. По экспериментальным данным при культивировании фибробластоподобных клеток стромы костного мозга они могут давать начало двум типам клеток - детерминированным остеогенным клеткам-предшественникам и индуцибельным остеогенным клеткам-предшественникам [304]. Первые для реализации своих остеогенных потенций не нуждаются в какой-либо индукции и локализуются в костях скелета. Индуцибельные элементы проявляют остеогенные свойства только после действия определенных индукторов остеогенеза. Высказано положение, что индуцибельными к остеогенезу клетками являются периваскулоциты - клетки окружающие кровеносные сосуды микроциркуляторного русла, также индуцибельные клетки локализованы в надкостнице и экстраскелетных органах.
Другими клетками костной ткани являются звездообразные остеоциты, которые по мере минерализации остаются «погребенными» под костным матриксом [306]. Остеоциты имеют весьма длинные (50-60 мкм при среднем размере тела клетки 15-45 мкм) контактирующие между собой отростки, расположенные в костных канальцах. Посредством отростков они контактируют с остеобластами. Эти клетки расположены идеально для определения изменений прочности кости (деформаций вследствие механических воздействий) и могут участвовать в приеме и преобразовании механических стимулов. Остеоциты выполняют несколько функций, включая трофическую, костное формирование и ответ на механические стимулы.
Остеокластический клеточный дифферон. Остеокласты – крупные (150 - 180 мкм) многоядерные клетки, появляющиеся в результате слияния клеток-предшественников (симпласт). Совместно с остеобластами они участвуют в ремоделировании костных структур в эмбриональном, постнатальном и регенерационном остеогенезе. В настоящий момент не вызывает сомнений гемопоэтическое происхождение этих клеток. Считается, что моноциты, макрофаги и остеокласты имеют сходную природу и объединяются в единую фагоцитарную систему. Преостеокласты циркулируют в крови в виде мононуклеарных клеток, достигают участков резорбции костной ткани, сливаются друг с другом и дают начало остеокластам. Вторым источником многоядерных остеокластов по последним данным является надкостница [235]. Остеокласты, помимо протонов, выделяют гидролитические ферменты и растворяют как минеральные, так и органические компоненты матрикса. Адгезия остеокласта обеспечивается за счет ряда рецепторов к компонентам матрикса, основными из которых являются рецепторы к витронектину. «Рабочей» областью остеокласта является везикулярная зона, содержащая структуры со свойствами лизосом. Из неё через мембрану гофрированной каемки транспортируются ферменты, кислые субстанции, осуществляющие деминерализацию и дезорганизацию костного матрикса, что приводит к формированию резорбционной (эрозионной) лакуны Хаушипа.
Следующим элементом, входящим в понятие «костная ткань» является межклеточное вещество – костный матрикс, который состоит из органической (25%), неорганической (50%) частей и воды (25%). Органическая часть почти на 95% состоит из коллагена и на 5% из неколлагеновых белков. Первичная структура коллагена складывается из повторяющихся последовательностей триплетов аминокислот глицин-X-Y, где Х и Y позиции чаще заняты, соответственно, аминокислотами пролином и гидроксипролином. Эти повторяющиеся последовательности позволяют трем коллагеновым полипептидам (называемым альфа-цепями) формировать полужесткие, очень стабильные трехспиральные молекулы [313]. Идентифицировано 25 типов коллагеновых белков [189]. Для костной ткани наиболее характерен коллаген I типа [253]. Большое количество работ посвящено изучению неколлагеновых белков костной ткани [157, 189, 232, 250, 268, 273, 275]. Среди неколлагеновых белков костного матрикса выделяют: 1) белки, осуществляющие адгезию клеток (фибронектин, тромбоспондин, остеонектин, костный сиалопротеин). Эти же белки способны интенсивно связываться с кальцием и участвовать в минерализации костной ткани [189, 245]. В частности, остеонектин способствует связыванию между собой волокон коллагена I типа и кристаллов гидроксиапатита [189]. Костный сиалопротеин участвует в процессе связывания остеокластов на минерализованной поверхности кости [244, 261]. Таким образом, сиалопротеин является одним из важных белков, вовлеченных в резорбцию кости [241, 277]; 2) гликопротеины (щелочная фосфатаза, остеонектин); 3) протеогликаны (кислые полисахариды и гликозаминогликаны - хондроитинсульфат и гепарансульфат) [314]; 4) гамма-карбоксилированные протеины (остеокальцин, gla-протеин матрикса); 5) факторы роста (фактор роста фибробластов, трансформирующие факторы роста, костные морфогенетические белки, комплемент) - цитокины, выделяемые клетками костной ткани и крови, осуществляющие местную регуляцию остеогенеза [234]. От правильного набора матриксных белков, синтез которых осуществляется клетками остеобластной линии, зависит отложение гидроксиапатита [262].
Кроме функции минерализации, костному матриксу принадлежит большая роль в процессе дифференцировки и созревания клеток остеобластной линии. Urist выдвинул гипотезу о существовании в органическом костном матриксе субстанции, которая вызывает превращение недифференцированных мезенхимальных клеток в остеобласты. Он установил, что субстанция, которую он назвал «костным морфогенетическим протеином», была прочно связана с костным коллагеном и влияла на остеоиндукцию [324, 325, 326].
Неорганическая часть содержит кальций (35%) и фосфор (50%), образующие кристаллы гидроксиапатита - Са10(РО4)6(ОН)2 [154]. Методом сканирующей электронной микроскопии установлено, что в костной ткани существуют кристаллы плоской формы, расположенные внутри фибриллярных компонентов и в межфибриллярном пространстве. Кристаллы стержневидной формы выявляются только в фибриллах, формирующих стенки костных лакун [85]. Ввиду особенностей строения кристаллов гидроксиапатита активная их поверхность для одного грамма кости составляет до 250 м2, для всей костной ткани - около 2 км2. Такая большая поверхность обеспечивает стабильный солевой обмен. Прочность гидроксиапатита на разрыв доходит до 70 кгс/см2 [230]. При исследовании костной ткани с помощью микрорентгенографии установлено, что среднее содержание ГА в костной ткани составляет 1,4 г/см3. [129].
Экспериментальная часть работы
Искусственный гидроксиапатит по химическим параметрам идентичен минеральному составу костной ткани – биологическому гидроксиапатиту. Химическая формула – Са10(РО4)6(ОН)2. Субмикронный размер кристаллов 2.10-2 мкм, которые образуют агломераты – 20 мкм. При производстве препарата используется материал на основе склерального коллагена животных второго типа. Коллаген, входящий в состав КоллапАна, характеризуется высоким содержанием глицина, пролина и оксипролина. Антибиотик (преимущественно гентамицин или линкомицин), подобранный в зависимости от чувствительности микроорганизмов поддерживает в данном конкретном случае антибактериальную среду в месте имплантации (до 20 суток).
ОСТИМ-100 – гидроксиапатит ультравысокой дисперсности (фирма «Osartis», Германия). Помимо высокой химической чистоты и строгой стехиометрической однородности, материал отличается тем, что размеры его частиц на 2-3 порядка меньше, чем у наиболее близких по структуре образцов гидроксиапатита, а их удельная поверхность в 10-30 раз выше, чем у аналогов. Это обусловливает быструю реакцию материала на изменение окружающей биохимической активности, максимальную адаптацию кристаллов по форме и размерам к структуре костной ткани, высокую сорбционную активность по отношению к белкам (см. рис.2).
chronOs – материал представляет собой гранулы -трикальцийфосфата (Ca13(PO4)2) производимый фирмой «Mathys Medical Ltd» с 1999 года. Это синтетический трикальцийфосфат с высокой пористостью (пористость гранул chronOs достигает 60%, блоков и цилиндров chronOs – до 70%). Выпускается материал в виде гранул (размеры от 0,5-0,7 мм до 5,6 мм), цилиндров (диаметр от 8,5 до 14 мм), прямоугольных и клиновидных блоков разного размера и с различным углом для клиновидной остеотомии костей (см. рис.3).
В экспериментальной части работы были проведены опыты на 212 беспородных крысах-самцах линии Вистар массой 280±10 г и 32 беспородных собаках обоего пола массой 18±2 кг. Опыты на животных разделены на 4 серии.
В 1-ой серии у 28 крыс был воспроизведен дефект в вертельной области бедренной кости (первая экспериментальная модель). Животные разделены на 2 группы, в 1-ой группе (9 крыс) дефект ничем не заполнялся, во 2-ой группе (19животных) дефект был заполнен остеопластическим материалом.
Во 2-ой серии опытов у 14 крыс был сформирован дефект средней трети диафиза бедренной кости (вторая экспериментальная модель). Из них 6 животных составили первую, контрольную группу, и 8 – вторую, опытную группу.
В 3-ей серии опытов у 170 крыс была проведена операция по формированию дефекта мыщелков большеберцовой кости с остеосинтезом спицей (третья экспериментальная модель костного дефекта). Животных разделили на 4 группы. Первая группа – контрольная. Во второй группе костный дефект заполняли материалом chronOs, в третьей группе – материалом ОСТИМ-100. У животных четвертой группы дефект заполняли КоллапАном.
Экспериментальных животных 1-ой, 2-ой и 3-ей серии выводили из опыта на 30-е сутки после операции, через 2 и 3 месяца (см. табл. 1).
В 4-ой серии опытов у 32 собак формировали дефект диафиза бедренной кости с остеосинтезом пластиной (четвертая экспериментальная модель костного дефекта). Животных разделили на 2 группы. В 1-ой группе (12 животных) дефект ничем не заполняли. Во 2-ой группе (20 собак) в дефект имплантировали препарат КоллапАн. Животных выводили из опыта на 30-е сутки после операции, через 2, 3 и 4 месяца.
Материалом исследования в экспериментальной части работы служили бедренные и большеберцовые кости крыс, а также бедренные кости собак, выделенные у животных опытных и контрольных групп в определенные сроки. Методы исследования. В ходе эксперимента проводили визуальное наблюдение за животными в ближайшем и отдаленном послеоперационном периоде (общее состояние, поведение, аппетит, опороспособность оперированной конечности, состояние кожного покрова и мягких тканей в области операции).
После выведения животных 1-ой, 2-ой и 3-ей серии из опыта костный дефект визуально оценивали с помощью операционного микроскопа с 3-х и 5-и кратным увеличением и фотографировали на цифровую фотокамеру. Выполняли рентгеновские снимки оперированной конечности собак сразу после операции, а так же через 1, 2, 3 и 4 месяца (в зависимости от срока наблюдения). При выведении животного из опыта выделяли бедренную кость, материал оценивали макроскопически, фотографировали на цифровую фотокамеру. Далее производили рентгеновский снимок макропрепарата, металлическую пластину удаляли.
Для последующего морфологического исследования материал фиксировали в 10% нейтральном растворе формалина, затем декальцинировали в 12% растворе азотной кислоты, обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и заливали в парафин. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином, а так же по Ван-Гизону и изучали в светооптическом микроскопе.
Выбор экспериментальной модели для изучения особенностей репаративного остеогенеза
В процессе выполнения работы с целью изучения особенностей репаративного остеогенеза при имплантации различных остеопластических материалов в эксперименте на животных (крысы и собаки) разработали и апробировали несколько моделей костных дефектов.
Эксперименты с использованием беспородных крыс – самцов весом 280 ± 10 г проводили под внутримышечным наркозом. После введения 0,5 мл кетамина в мышцы левого бедра, животное фиксировали на операционном столе в положении на животе (см. рис.3). Выполняли обработку правой нижней конечности 70% спиртом. В первой серии опытов у 28 животных воспроизводили дефект в вертельной области бедренной кости (первая модель). 9 животных составили контрольную группу, которым дефект ничем не заполняли. У 19 животных дефект был заполнен остеопластическим материалом.
Во второй серии у 14 крыс формировали дефект средней трети диафиза бедренной кости (вторая экспериментальная модель). Из них 6 животных составили контрольную группу, у 8 дефект был заполнен остеопластическим материалом. В третьей серии у 170 животных формировали дефекта мыщелков большеберцовой кости (третья модель). Животных разделили на 4 группы. Первая группа – контрольная. Во второй группе костный дефект заполняли остеопластическим материалом chronOs, в третьей группе – материалом ОСТИМ-100. У животных четвертой группы дефект заполняли КоллапАном.
Первая экспериментальная модель. Производили разрез кожи и мягких тканей в верхней трети правого бедра крысы, тупым и острым путем обнажали верхнюю треть бедренной кости. В вертельной области шаровидной фрезой диаметром 2,5 мм производили трепанация бедренной кости с обнажением костномозгового канала на протяжении 0,5 см. В образовавшийся костный дефект имплантировали исследуемый препарат (см. рис.4).
Вторая экспериментальная модель. Производили разрез кожи в средней трети правого бедра животного, тупым и острым путем обнажали среднюю треть диафиза бедренной кости. Через её дистальный эпиметафиз до вертельной области вводили спицу диаметром 1,2 мм. Дистальный конец спицы скусывали и погружали под кожу. Затем в средней трети диафиза с помощью циркулярной фрезы формировали костный дефект длиной 0,5-0,6 см. Формируемый костный дефект при этом составлял примерно диаметра бедренной кости животного, с сохранением латеральной губы (labium laterale), составляющей диаметра кости. В костный дефект имплантировали исследуемый материал (см. рис.5).
Производили разрез кожи и мышц в проекции верхней трети правой голени крысы. Тупым и острым путем обнажали мыщелки и верхнюю треть большеберцовой кости на уровне проксимальной головки малоберцовой кости. Далее с помощью шаровидной фрезы диаметром 2,5 мм производили трепанацию большеберцовой кости в метаэпифизарной зоне с формированием дефекта диаметром и глубиной до 3,5 мм и обнажением костномозгового канала. В дефект имплантировали исследуемый материал (см. рис.6).
Далее всем животным 1-ой, 2-ой и 3-ей серии послеоперационные раны послойно ушивали наглухо. Кожные покровы оперированной конечности обрабатывали раствором бриллиантовой зелени. Животных помещали в клетки на обычный пищевой и двигательный режим. Внешней иммобилизации, перевязок и снятия швов не производили.
Четвертая экспериментальная модель (четвертая серия опытов). Для проведения экспериментального наблюдения были взяты беспородные собаки обоего пола массой в среднем 18 ± 2 кг. Животное фиксировали на операционном столе в положении на левом боку (см. рис.7). Вводный наркоз – калипсол и раметар 2% по 4,0 мл. Операцию проводили на той же смеси – 5,0 мл/час. В области наружной поверхности правого бедра собаки выбривали шерсть. После тщательной обработки операционного поля 70% раствором спирта производили разрез кожи длиной 10-12 см в проекции правой бедренной кости. Кровотечение останавливали путем прошивания сосудов. Тупым и острым путем обнажали диафиз правой бедренной кости. Далее на кость от уровня подвертельной области до мыщелков укладывали пластину на 6-7 отверстий, которую временно фиксировалали костодержателем. После просверливания отверстий, пластину фиксировали к кости шестью кортикальными винтами, костодержатель удаляли (см. рис. 8в). Далее в средней трети диафиза бедренной кости с помощью пилы Джигли формировали циркулярный дефект длиной 1 см, так, чтобы на проксимальном и дистальном отломках оставалось по три винта (см. рис. 8г).
Сформированный костный дефект заполняли исследуемым материалом (см. рис.8 а,б,д). После тщательного гемостаза рану послойно ушивали наглухо. Кожные покровы в области разреза обрабатывали раствором бриллиантовой зелени. В конце операции внутримышечно вводили 1,5 г бициллина-3 и 1,0 мл анальгина.
Животные помещались в клетки на обычный пищевой и двигательный режим. Внешней иммобилизации не проводилось. Перевязки и снятие швов также не проводились. В течение 5-7 дней после операции при возникновении болевой и температурной реакции у животных, в пищу добавлялся анальгин по 0,5 г 2 раза в день и бактрим по 0,15 г 2 раза в день.
Во время работы с использованием лабораторных крыс проводили наблюдение над животными во все сроки эксперимента. Несколько животных (которые не учитывались) погибло в раннем послеоперационном периоде, что связано с погрешностями анестезии (передозировка калипсола, попадание препарата непосредственно в кровеносное русло во время введения). Несколько животных (которые также не учитывались) погибло в позднем послеоперационном периоде до выведения из опыта, через 1-2 месяца после операции, что связано с развитием вирусной инфекции.
В 1-ой серии опытов частым осложнением был перелом в области дефекта, так как кортикальные слои бедренной кости крысы, особенно в верхней трети, относительно тонкие и хрупкие. У 3-х животных перелом бедренной кости произошел уже в ходе операции во время формирования дефекта, что потребовало выполнения аналогичной операции на левой конечности. Остальные животные в раннем послеоперационном периоде (через 2-3 суток) могли полноценно пользоваться оперированной конечностью. У всех животных в течение 7-10 дней послеоперационные раны в области бедра зажили первичным натяжением.
Оперативное лечение переломов и ложных суставов длинных костей с применением Коллапана
Остоиндуктивные и остеокондуктивные свойства КоллапАна, доказанные в экспериментальной части работы, позволили применить его в клинической практике при лечении больных с переломами и ложными суставами длинных трубчатых костей. В зависимости от величины и распространенности повреждения кости, наличия открытого или закрытого перелома, а также изменения костной ткани при несросшихся переломах и ложных суставах придерживались различной тактики.
Использование препарата КоллапАн при переломах длинных костей конечностей. КоллапАн применяли путем обкладывания зоны перелома и заполнения имеющихся дефектов между отломками в гранулах. В случаях, когда не проводилось открытое вмешательство (внеочаговый остеосинтез), применяли КоллапАн-гель, который вводили перкутанно в область повреждения шприцом через катетер.
Применение препарата КоллапАн при проведении открытых методов оперативного лечения переломов. В данном случае использовали накостные (пластины и винты) и внутрикостные (штифты) металлические фиксаторы. После рассечения мягких тканей и ревизии области перелома, производили предварительную адаптацию костных отломков, межотломковую компрессию и остеосинтез одним из указанных способов. После тщательного гемостаза гранулами препарата КоллапАн заполняли имеющиеся дефекты между отломками (см. рис. 37). Введение препарата производили без утрамбовывания в количестве несколько меньшем, чем объем костного дефекта. Более плотного введения препарата не требовалось, т.к. при контакте с раневым содержимым и элементами костного мозга происходило увеличение объема («набухание») гранул препарата до 10% от первичного. При отсутствии размозжения мягкотканого компонента области перелома, рану ушивали наглухо, дренажи не устанавливали.
Использование препарат КоллапАн при проведении закрытых методы оперативного лечения переломов длинных костей конечностей. В случаях, когда не проводилось вмешательства в зону перелома, применяли методы внеочагового компрессионно-дистракционного остеосинтеза, закрытого интрамелуллярного остеосинтеза гвоздями с блокированием. Препарат КоллапАн имплантировали в виде геля (КоллапАн-гель), вводимого в область повреждения шприцом-контейнером через катетер. Для того чтобы точно ввести препарат в область перелома, процедуру выполняли под контролем электроннооптического преобразователя (ЭОП). Дренирование области перелома не производили. В послеоперационном периоде производили раннюю активизацию больных. Разрешали вставать, дозировано нагружая оперированную конечность через 1-3 суток после операции.
При наличии выраженного отека оперированной конечности проводили курс соответствующей терапии (внутривенно – актовегин 10% с глюкозой 250 мл., трентал 100 мг./5мл. в течение 2-3 дней, фраксипарин, вобензим в течение длительного времени), холод, возвышенное положение конечности. В этих случаях больным разрешали вставать позже, на 3-5 сутки после операции.
Использование препарата КоллапАн при несросшихся переломах и ложных суставах длинных костей.
Для стабильной фиксации костных отломков использовали накостные (пластины и винты), внутрикостные (штифты) металлические фиксаторы, а также внеочаговый компрессионно-дистракционный остеосинтез.
Во всех случаях в ходе операции фиброзные и рубцовые ткани иссекали, после этого костные отломки мобилизовали по возможности поднадкостнично, производили вскрытие костномозговых каналов в дистальном и проксимальном отломках с помощью острой ложки, сверла или развертки. Производили освежение соприкасающихся поверхностей с помощью распатора, выполняли декортикацию или туннелизацию кости по Беку. После предварительной адаптации костных отломков, межотломковой компрессии и остеосинтеза одним из указанных способов, имеющиеся дефекты между отломками заполняли гранулами препарата КоллапАн (см. рис. 40). В некоторых случаях препарат КоллапАн имплантировали в виде геля (КоллапАн-гель), вводимого в область несросшегося перелома или ложного сустава шприцом-контейнером через катетер под контролем электроннооптического преобразователя (см. рис. 41).
В послеоперационном периоде, также как и при лечении переломов производили раннюю активизацию больных. Разрешали вставать, дозировано нагружая оперированную конечность через 1-3 суток после операции. При наличии выраженного отека оперированной конечности проводился курс соответствующей сосудистой терапии (внутривенно – актовегин 10% с глюкозой 250 мл, трентал 100 мг/5мл. в течение 2-3 дней, фраксипарин, вобензим в течение 10-15 дней), холод, возвышенное положение конечности. При этом больные вставали позже, на 3-5 сутки.
Результаты лечения прослежены у 81 больного. Из них 35 (43,2%) были с открытыми и закрытыми переломами и 46 (56,8%) больных с несросшимися переломами и ложными суставами длинных костей скелета. Возраст пациентов от 22 до 64 лет. Из них мужчин – 40 (49,4%), женщин – 41 (50,6%). Пациентов с переломами бедренной кости 18 (22,2%), костей голени – 12 (14,8%), диафиза плечевой кости – 4 (4,9%), с переломом костей предплечья – 1 (1,2%). Среди больных с нарушением консолидации переломов наблюдались пациента с несросшимися переломами и ложными суставами бедренной кости – 24 (29,6%), костей голени – 16 (19,8%), плечевой кости – 5 (6,2%) и локтевой кости – 1 (1,2%).
Все пациенты были оперированы. Выполняли погружной остеосинтез металлическими пластинами в 36 случаях (44,5%). При этом остеосинтез пластиной бедренной кости производили у 18 пациентов (22,2%), большеберцовой кости – у 9 пациентов (11,1%), плечевой кости – у 7 пациентов (8,6%), костей предплечья – у 2 пациентов (2,5%). Интрамедуллярные штифты по системе АО установлены у 23 (28,4%) пациентов, при этом остеосинтез бедренной кости штифтом – у 19 пациентов (23,5%), большеберцовой кости – у 3 пациентов (3,7%), плечевой кости – у 1 пациента (1,2%). Компрессионно-дистракционный остеосинтез аппаратом Волкова-Оганесяна выполняли у 22 пациентов (27% случаев). При этом чрескостный остеосинтез бедренной кости выполняли у 5 пациентов (6,2%), большеберцовой кости – у 16 пациентов (19,8%), плечевой кости – у 1 пациента (1,2%).
Проводили динамическое наблюдение за оперированными больными с выявлением жалоб, оценки общего состояния, местного статуса. Выполняли лабораторные исследования периферической крови и состояния свертывающей системы через сутки после операции с последующим контролем в течение 2-3 недель по необходимости.
![Лечение несросшихся переломов и ложных суставов ладьевидной кости запяться [Электронный ресурс]](/i/i/4310/202651.png "Лечение несросшихся переломов и ложных суставов ладьевидной кости запяться [Электронный ресурс] Платонов Игорь Николаевич")
