Введение к работе
Актуальность проблемы
Обеспечение врачами - ортопедами благоприятных условий заживления костной раны при компрометированном косте-образовании является основным мероприятием в процессе реабилитации больных после травм.
Техническое совершенствование различного рода скрепи-телей, устройств, имплантатов - это лишь одна (медико-техническая) сторона в решении проблемы оптимизации условий заживления костной раны. Медико-биологический аспект иногда не зависит от врача. Неблагоприятные условия среды, где проживает человек (экологический фактор), требуют от организма повышенного напряжения адаптивных систем. Срыв их или хронизация патологического воздействия неблагоприятных факторов отражается на различных уровнях, системах и органах человека.
Исследования последних лет подтверждают влияние неблагоприятных условий среды и образа жизни на исходы травм. Так, в Южно - Уральском регионе сроки заживления костной раны длинных костей составляют от 60 до 90 дней; в Дальневосточном регионе - от 63 до 105 дней; в Восточно - Сибирском регионе - 75 - 120 дней, а в отдельных городах - до 300 дней (Попова Л.А., 1981, 1994; Тишков Н.В., 1995; Зырянова Т.Д., 1996; Сысенко Ю.М., 2000; Барабаш Ю.А., 2001). В тридцати процентах случаев основной причиной инвалидизации населения с переломами длинных костей является нарушение процесса костеобразования (Барабаш Ю.А., 2001). Доля же ятрогенного
фактора в лечении переломов костей составляет 11.9% (Р<0.01). Таким образом, почти 42% пострадавших в силу медико-биологических условий - потенциальные кандидаты в инвалиды, где врачу не удастся оптимизировать регенеративный процесс. На полное восстановление анатомического образа кости, физиологии и её функции влияют и осложнения, связанные с далеко не идеальными современными конструкциями скрепления отломков. Погружной остеосинтез даёт до 5 - 7% осложнений, транссегментарное проведение спиц (аппараты внешней фиксации) в 46.3% случаев приводит к полифокальным мио-фасцидозам (Тишков Н.В., 1995), а воспалительные явления мягких тканей составляют 27 - 34% (Сысенко Ю.М., 2000).
Стимуляционная терапия замедленного костеобразования может строиться на основе стабильно-функционального остео-синтеза ("комплекс" условий для заживления костной ткани), сберегательного отношения к трофическим тканям и параметров закономерности формообразования новой ткани натяжением-напряжением (Илизаров Г.А., 1979 -1985).
Признанной и наиболее используемой в хирургическом лечении замедленного костеобразования является биоткань. Тканевые банки РФ ежегодно отпускают учреждениям здравоохранения более 20000 костных трансплантатов. Истинную же потребность, как выяснилось, никто не изучал. Международные симпозиумы «Биоимплантология на пороге XXI века» (2001, 2004 гг.) еще раз подтвердили нерешенность многих вопросов заместительной и стимуляционной терапии для клинического использования трансплантации костной ткани. Применение объемных трансплантатов для стимуляции костеобразования в
сочетании с остеосинтезом стало традиционным методом лечения. Существенные признаки трансплантации состоят в создании временного депо биологически активных веществ в зоне патологии и включении их в обмен веществ на клеточном уровне во времени. Несмотря на объективные трудности (пробелы в законодательстве РФ, ограниченное количество тканевых банков) научные исследования по разработке новых технологий приготовления пластического материала продолжаются и имеют тенденцию к расширению. Свидетельством этого является появление клеточных банков для трансплантации, создание новых способов консервации, выполнение экспериментальных работ и апробации новых технологий в клинической практике (Малахов О.А., 1999; Барабаш А.П. с соавт., 2001, 2004; Миронов СП., 2001; Лепихова С.А. с соавт., 2001; Малахов О.А. с соавт., 2001, 2004; Корнилов Н.В. с соавт., 2001; Литовченко В.А. с соавт., 2004; Федоров В.Д. с соавт., 2004; Шевцов В.И., Ерофеев С.А. 2004).
Каким путём идёт остеогенез после трансплантации биотканей в компрометированный очаг костеобразования, какие компоненты трансплантата наиболее важны для стимуляции, какова роль общих и местных реакций организма в репаратив-ной регенерации костной ткани? Ответы на эти теоретические вопросы сродни решению отдельной проблемы. Конечно, отрывочные сведения по частному вопросу можно найти в литературе, но целостного представления по данной проблеме у ортопедов пока нет.
Очевидно, что главной проблемой для исследования и изучения является посттрансплантационный остеогенез. Специфи-
ка экспериментального доказательства стимуляционнои терапии замедленного костеобразования позволила нам выбрать модель опыта и определить цель работы.
Цель работы
Исследование влияния трансплантации биотканей в дист-ракционный регенерат на процесс последующего костеобразования.
Задачи исследования
-
Создать модель замедленного костеобразования при удлинении конечностей.
-
Изучить влияние полнокомпонентной костной ткани (аутотрансплантата) при её свободной трансплантации в срединную прослойку регенерата на костеобразовательный процесс.
-
Изучить особенности костеобразовательного процесса после пересадки в регенерат деминерализованного костного трансплантата.
-
Сравнить посттрансплантационный остеогенез после пересадки аутокости, ДКТ и фетальных тканей.
-
Изучить кинетику минералов, их топографическую фиксацию в нижних конечностях в процессе опыта.
-
Сопоставить динамику изменений микроэлементного состава сыворотки крови в зависимости от вида трансплантационного материала.
-
Изучить клиническую эффективность трансплантации биотканей в очаг замедленного костеобразования у больных при удлинении конечности и замещении дефекта длинной кости.
Положения, выносимые на защиту
-
Замедленное костеобразование базируется на нарушении фазы минерализации репаративной регенерации костной ткани.
-
Трансплантация в регенерат полнокомпонентной костной ткани, ДКТ и фетальных тканей изменяет тип остеогенеза, придавая ему сходство с развитием кости в онтогенезе.
-
Доминантная и следовая симметрия в минерализации регенерата является закономерным явлением и может быть прижизненно определена методом денситометрии.
Научная новизна и практическая значимость работы
Создана и обоснована модель замедленного костеобразова-ния при удлинении конечностей. Скорость растяжения тканей в аппарате, составляющая ежесуточный прирост 1.8% от исходной величины сегмента конечности, приводит к образованию широкой зоны роста в регенерате. Клеточно-тканевая диссоциация обуславливает превращение коллагеновых волокон в фиброзную ткань. Морфологическая структура дистракционного регенерата во всех опытах была идентичной. Содержание каль-цифицированной ткани, определённое в регенерате методом электронно-зондового сканирования, ниже нормальных величин на 25%. Модель в экспериментах на кроликах создаётся за 40 дней, для исследовательских целей за 10 дней хронического опыта.
На уровне мировой новизны предложен и обоснован в эксперименте и клинике способ лечения замедленного костеобразо-вания при дистракционном остеосинтезе (патент РФ № 2157129, от 2000г.). Стимулирующие свойства на остеогенез небольшого
по размерам аутотрансплантата, помещаемого в зону роста (середину регенерата), доказаны клинически, рентгенологически и электронно-зондовым сканированием. При замедленном косте-образовании у больных при замещении дефектов, удлинении конечностей после трансплантации в регенерат аутокости фиксацию прекращали через два месяца. Фаза минерализации протекает активно с превышением нормы на 28%, но содержание каль-цифицированной ткани в новообразованной кости ещё не соответствует содержанию кальция в пластинчатой кости.
Впервые определена минеральная плотность костной ткани (МПКТ) на протяжении всей конечности, шагом 3.25 мм. Создана топографическая карта содержания МПКТ голеней подопытных кроликов. В отличие от анатомического деления кости на эпифизы, метафизы, метадиафизы и диафиз в трубчатой кости нами выделено 7 зон (п = 150, Р< 0.1, г = 1.012).
Впервые при удлинении конечности прослежена динамика миграции минералов по длиннику кости. Выделены зоны наибольшей фиксации минералов и их кинетика как на удлинённой конечности, так и интактной голени. Выявлено явление доминантной и следовой симметрии в процессе минерализации образования новой кости после трансплантации в регенерат (аутокости, ДКТ, ФКТ и ФНТ).
Обозначено преобладание общих реакций организма в местном процессе образования кости.
Наблюдаемая деминерализация эпифизарных зон длинной кости в оперированной конечности кратковременна и характерна только для первой половины периода фиксации. Доминантное зональное содержание МПКТ в интактной конечности свя-
зано с нормальной васкуляризацией, обозначает симметричную зону острой или хронической агрессии и может быть использовано для диагностики патологической или физиологической перестройки кости, а также в лечении заболеваний и повреждений суставов.
В сравнительном эксперименте пересадки полноценного, деминерализованного костного трансплантата и фетальной костной и нервной ткани в регенерат определены пути остеогене-за, а также участие отдельных компонентов кости в стимуляци-онном процессе.
Новым следует считать то, что вид трансплантационного материала не изменяет природу остеогенеза, он её модифицирует, в большей или меньшей мере придавая новым очагам косте-образования в месте трансплантации черты онтогенетического образования кости.
В аспекте наибольшего стимулирующего эффекта, просто-і ы приготовления и способа введения в регенерат наиболее перспективной следует считать аллогенную фетоткань (костную и нейроткань).
Особую важность инъекционная трансплантация в очаг замедленного костеобразования приобретает в поликлинической ортопедии, профилактическом лечении дегенеративно-дистрофических поражениях скелета, а перспективным направлением поиска стимуляционной терапии будет комбинация вида фето-тканей.
Апробация диссертационной работы
Материалы диссертации доложены на конференции молодых ученых - "Новое в решении актуальных проблем травма-
тологии и ортопедии" (Москва, 2000); первом международном симпозиуме «Биоимплантология на пороге XXI века» (Москва, 2001); втором международном симпозиуме «Клинические и фундаментальные аспекты тканевой терапии» (Самара, 2004); заседании № 329 Саратовского научно-практического общества травматологов-ортопедов (Саратов, 2004); Ученом совете Саратовского НИИТО (Саратов, 2005).
Публикации
Диссертация выполнена по плану научно-исследовательских работ ИТО НЦРВХ ВСНЦ СО РАМН. Тема, № гос. регистрации 01980004926.
По материалам диссертации опубликовано 40 печатных работ, из них 12 в центральной печати.
Внедрение результатов исследования в практику
Результаты исследования используются в учебном процессе кафедр травматологии и ортопедии с курсом военно-полевой хирургии Саратовского медицинского университета; Ставропольской медицинской академии; Военно-медицинском институте ФСБ России (Нижний Новгород); ГИДУВе г.Новокузнецка; подготовке специалистов (ординатура, аспирантура) Саратовского НИИТО; а также в работе травматологических отделений Областной клинической больницы г.Саратова, ММУ № 2, 3, 6, 9 г.Саратова. С 2003 года стимуляция замедленного костеобразо-вания по нашему методу используется в Областном ортопедическом центре при МУЗ «Городская клиническая больница №3» г.Волгограда, а с 2005 г. - в МУЗ № 2 и 4, г.Ставрополя.
зано с нормальной васкуляризацией, обозначает симметричную зону острой или хронической агрессии и может быть использовано для диагностики патологической или физиологической перестройки кости, а также в лечении заболеваний и повреждений суставов.
В сравнительном эксперименте пересадки полноценного, деминерализованного костного трансплантата и фетальной костной и нервной гкани в регенерат определены пути остеогене-за, а также участие отдельных компонентов кости в стимуляци-онном процессе.
Новым следует считать то, что вид трансплантационного материала не изменяет природу остеогенеза, он её модифицирует, в большей или меньшей мере придавая новым очагам косте-образования в месте трансплантации черты онтогенетического образования кости.
В аспекте наибольшего стимулирующего эффекта, простоты приготовления и способа введения в регенерат наиболее перспективной следует считать аллогенную фетоткань (костную и нейроткань).
Особую важность инъекционная трансплантация в очаг замедленного костеобразования приобретает в поликлинической ортопедии, профилактическом лечении дегенеративно-дисіро-фических поражениях скелета, а перспективным направлением поиска стимуляционной терапии будет комбинация вида фето-тканей.
Апробация диссертационной работы
Материалы диссертации доложены на конференции молодых ученых - "Новое в решении актуальных проблем травма-
тологии и ортопедии" (Москва, 2000); первом международном симпозиуме «Биоимплантология на пороге XXI века» (Москва, 2001); втором международном симпозиуме «Клинические и фундаментальные аспекты тканевой терапии» (Самара, 2004); заседании № 329 Саратовского научно-практического общества травматологов-ортопедов (Саратов, 2004); Ученом совете Саратовского НИИТО (Саратов, 2005).
Публикации
Диссертация выполнена по плану научно-исследовательских работ ИТО НЦРВХ ВСНЦ СО РАМН. Тема, № гос. регистрации 01980004926.
По материалам диссертации опубликовано 40 печатных работ, из них 12 в центральной печати.
Внедрение результатов исследования в практику
Результаты исследования используются в учебном процессе кафедр травматологии и ортопедии с курсом военно-полевой хирургии Саратовского медицинского университета; Ставропольской медицинской академии; Военно-медицинском институте ФСБ России (Нижний Новгород); ГИДУВе г.Новокузнецка; подготовке специалистов (ординатура, аспирантура) Саратовского НИИТО; а также в работе травматологических отделений Областной клинической больницы г.Саратова, ММУ № 2, 3, 6, 9 г.Саратова. С 2003 года стимуляция замедленного костеобразо-вания по нашему методу используется в Областном ортопедическом центре при МУЗ «Городская клиническая больница №3» г.Волгограда, а с 2005 г. - в МУЗ № 2 и 4, г.Ставрополя.
Объем и структура диссертации
