Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
Глава 2. Материалы и методы исследования 30
2.1. Материал исследования 30
2.2. Методы исследования
2.2.1. Рефракционная интроскопия на источнике синхротронного излучения 33
2.2.2. Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (ДХА)... 41
2.2.3. Визуальная оценка выраженности воспалительной реакции в области оперативного вмешательства 42
2.2.4. Морфологическое исследование 42
2.2.5. Статистический анализ полученных данных 43
Глава 3. Результаты собственных исследований . 45
3.1. Неинвазивная оценка костеобразования в зоне
применения костно-пластического материала 45
3.1.1. Изучение возможности использования рефракционной интроскопии на источнике синхротронного излучения для оценки костеобразования в зоне применения костнопластического материала 46
3.1.2. Оценка связи МІЖ зоны хирургического вмешательства и сегмента в целом с морфологическими изменениями в области расположения костнопластического материала
3.1.3. Оценка влияния выраженности воспаления, определяемого in vivo, на интенсивность костеобразования в области применения костнопластического материала 55
3.1.4. Сравнительная оценка костеобразования в области применения костнопластического материала
по совокупности используемых неинвазивных методов исследования 56
3.2. Сравнительная оценка влияния различных бисфосфонатов " в составе биокомпозиционного материала на костеобразование в зоне хирургического вмешательства (серия I) 58
3.2.1. Влияние бисфосфонатов в составе биокомпозиционного материала на МІЖ в зоне хирургического вмешательства и в сегменте в целом 63
3.2.2. Влияние бисфосфонатов в составе биокомпозиционного материала на выраженность воспалительной реакции в зоне хирургического вмешательства 67
3.3. Сравнительная оценка влияния МГБ-2 на костеобразование " в зоне хирургического вмешательства (серия II) 68
3.3.1. Влияние МГБ-2 соединенного с деминерализованным лиофилизированным костным имплантатом на МІЖ в зоне хирургического вмешательства и в сегменте в целом 73
Глава 4. Обсуждение полученных результатов 75
Выводы 85
Практические рекомендации
Список литературы
- Рефракционная интроскопия на источнике синхротронного излучения
- Оценка связи МІЖ зоны хирургического вмешательства и сегмента в целом с морфологическими изменениями в области расположения костнопластического материала
- Влияние бисфосфонатов в составе биокомпозиционного материала на МІЖ в зоне хирургического вмешательства и в сегменте в целом
- Влияние МГБ-2 соединенного с деминерализованным лиофилизированным костным имплантатом на МІЖ в зоне хирургического вмешательства и в сегменте в целом
Введение к работе
Актуальность исследования
Патология опорно-двигательного аппарата, требующая хирургического вмешательства, нередко сопровождается или возникает на фоне нарушенного метаболизма костной ткани. Чаще всего при этом отмечается усиление резорбции костной ткани, которое сопровождается снижением минеральной плотности кости и ее механических свойств, что неизбежно приводит к ухудшению результатов оперативного лечения [Миронов СП. 2009]. Неудовлетворенность исходами операций диктует необходимость изменения тактики лечения: для улучшения остео-генеза в зоне вмешательства дополнительно используются костно-пластические [Снетков А.И. 2003] и биокомпозиционные материалы [Bruyere О. 2007], применяются фармакологические средства [Миронов СП., Родионова С.С. 2006], способные изменять метаболизм костной ткани. Учитывая, что в норме ремоделиро-вание костной ткани осуществляется под воздействием системных (кальций регулирующие гормоны) и местных факторов (локальные факторы роста), в настоящее время широко обсуждается возможность применения для стимуляции остео-генеза как локального, так и системного воздействия. Успех любой пластической операции с использованием биологических имплантатов в значительной степени определяется качеством последних, и наличием остеоиндуктивных или остеокон-дуктивных свойств. Исходное нарушение костного метаболизма и повышение резорбции костной ткани в период стрессового ремоделирования, как следствия оперативного вмешательства, может приводить к уменьшению данных свойств, что снижает эффективность их применения. В связи с чем, ряд авторов предлагает дополнительно использовать фармакологические препараты, влияющие на ремо-делирование кости. Из препаратов, системно влияющих на костную ткань, наибольшее распространение получили бисфосфонаты [Blumel J.E. 2003]. Подавляя костную резорбцию, они способствуют увеличению массы костной ткани [Fleisch Н. 1998]. Однако, системное применение препаратов связано с такими негативными особенностями как необходимость использования больших дозиро-
\
вок препарата и подавление ремоделирования костной ткани всего скелета, а не только снижение локальной резорбции в зоне оперативного вмешательства [Astrand J. 2002]. К тому же, подобное применение бисфосфонатов не всегда оказывает достаточный локальный эффект, в связи с чем обсуждается возможность их местного применения как изолированно, так и в комбинации с другими препаратами и костными имплантатами [Gut G. 2007]. Проведенные эксперименты [Kesteris U. 2006] показали положительное влияние бисфосфонатов, помещенных в зону оперативного вмешательства, на костную ткань. Однако данные о возможности бисфосфонатов частично блокировать процесс костеобразования [Armamento-Villareal R. 2009], препятствуют их широкому распространению при ортопедо-травматологической патологии, взамен предлагая препараты усиливающие костеобразование, такие как факторы роста кости. Одним из наиболее перспективных направлений в последнее время стало локальное использование костных морфогенетических белков, способных непосредственно воздействовать на предшественники остеобластов[СЬеп X. 2002]. Усиление остеогенеза при локальном применении МТБ неоднократно было показано как в экспериментальных, так и в клинических исследованиях [Govender S. 2002]. Однако, отмеченная при применении МГБ повышенная резорбция в зоне имплантации [Brower R.S. 2008], а так же возможность образования гетеротопических оссификатов сдерживает их широкое клиническое применение как стимуляторов остеогенеза. Не решенным остается вопрос об оптимальном носителе морфогенетического белка.
Изложенное выше свидетельствует о необходимости продолжения дальнейших исследований, касающихся изучения возможности воздействия на метаболизм костной ткани в зоне хирургического вмешательства, как антирезорбтивных препаратов (бисфосфонаты), так и препаратов усиливающих остеогенез (морфоге-нетические белки).
Цель исследования. Изучить в эксперименте влияние бисфосфонатов и морфогенетических белков в составе биокомпозиционного материала на течение
репаративной регенерации костной ткани в зоне повреждения, с целью улучшения результатов хирургического лечения заболеваний и повреждений костей скелета. Задачи исследования:
1. Оценить влияние локального применения бисфосфонатов на остеогенез и пере
стройку недеминерализованных лиофилизированных костных имплантатов.
2. Изучить влияние локального применения морфогенетического белка-2 на
остеогенез при его использовании в составе биокомпозиционного материала на
основе деминерализованного лиофилизированного костного имплантата.
3.Оценить влияние бисфосфонатов и морфогенетических белков при их локальном
применении на минеральную плотность костной ткани, как в области дефекта, так
и в целом сегменте конечности.
-
Определить возможности метода рефракционной интроскопии на источнике синхротронного излучения и многоцелевого комплекса «МЕДИАНА» для оценки динамической перестройки и остеоинтеграции костных имплантатов.
-
Разработать критерии неинвазивной оценки костеобразования в зоне использования костно-пластического материала с помощью метода рефракционной интроскопии и двухэнергетической абсорбциометрии.
Положения, выносимые на защиту
Рефракционная интроскопия на источнике синхротронного излучения позволила с высокой степенью вероятности прогнозировать наличие или отсутствие костеобразования в зоне имплантации костнопластического материала.
Азотсодержащие бисфосфонаты в концентрации 1 мг/мл в составе биокомпозиционного материала совместно с недеминерализованными лиофилизи-рованными имплантатами, не снижая интенсивности костеобразования или даже повышая его (золедроновая кислота), оказали стабилизирующее влияние на прочность кости как в зоне хирургического вмешательства, так и всего сегмента конечности.
Использование МГБ-2 в концентрации 0.6-0.8 мг/см3 не оказывая достоверного влияния на интенсивность костеобразования, увеличило МПК, как в зоне вмешательства, так и сегменте в целом. Научная новизна: Впервые в экспериментальном исследовании доказано, что использование рефракционной интроскопии значительно расширяет возможности визуализации структурных изменений в зоне перестраивающегося костно-пластического материала. Проведенное сопоставление рентгенологических признаков с морфологическими изменениями доказало возможность прогнозирования интенсивности костеобразования в зоне хирургического вмешательства с помощью неинвазивных методов.
В сравнительном с контрольной группой исследовании не выявлено угнетающего действия бисфосфонатов в составе биокомпозиционного материала с неде-минерализованными костными имплантатами на интенсивность костеобразования. Доказано, что азотсодержащие бисфосфонаты при их местном применении оказывают стабилизирующее влияние на минеральную плотность костной ткани не только в зоне хирургического вмешательства, но и во всем сегменте конечности.
Подтверждена способность азотсодержащих бисфосфонатов при их местном применении подавлять воспалительный процесс.
Впервые в сравнительном исследовании показано, что соединение МГБ-2 в концентрации 0.6-0.8 мг/см с деминерализованным лиофилизированным костным имплантатом, не влияя на интенсивность костеобразования, улучшает минеральную плотность регенерата
Практическая значимость. Показана возможность внедрения в экспериментальную практику метода рефракционной интроскопии на источнике синхротронного излучения для исследования процесса репаративнои регенерации в зоне хирургического вмешательства.
Доказано, что использование неинвазивных методов исследования позволяет с высокой степенью вероятности прогнозировать костеобразование в зоне оперативного вмешательства, при использовании различных костно-пластических и биокомпозиционных материалов в экспериментальных исследованиях.
Отмеченное положительное влияние локального использования бисфосфонатов на костеобразование может стать основой для создания костнопластического материала на базе недеминерализованного лиофилизированного костного имплантата и бисфосфоната для клинической практики. Выявленная способность азотсодержащих бисфосфонатов и МГБ-2 повышать МПК, как в зоне оперативного вмешательства, так и во всем сегменте, позволяет рекомендовать их применение в составе биокомпозиционных материалов для увеличения механических свойств костной ткани в зоне хирургического вмешательства.
Доказано, что использование геля в составе биокомпозиционных материалов в качестве носителя бисфосфонатов увеличивают контаминацию зоны оперативного лечения.
Личный вклад автора. Автором лично выполнена вся оперативная часть эксперимента, денситометрическое исследование полученного материала,: проведена визуальная оценка образцов исследования и обработка результатов рефракционной интроскопии на источнике синхротронного излучения с занесением данных в компьютерную базу. Проведена оценка полученных данных и разработана система оценки неинвазивных методов исследования.
Апробация работы Материалы диссертации доложены на съезде травматологов ортопедов Уфы (Уфа, 2009 г.), рентгеновская оптика — 2010г. (Черноголовка, 2010 г.), школе по осте-опорозу для врачей (Москва, 2011 г.), 2-м конгрессе травматологов - ортопедов (Москва, 2011г.), научно-практической конференции « Чаклинские чтения» (Екатеринбург, 2011г.).
Публикации по теме диссертации.
Материалы диссертации отражены в 13 работах (3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК - министерства образования и науки РФ). Материалы конференций: 7 в отечественной печати, 3 - в зарубежной.
Этическая характеристика работы
При выполнении работы соблюдались требования «Европейской Конвенции о защите позвоночных животных, используемых в экспериментах или в иных научных целях» (Страсбург, 18.03.1986 г.).
Структура диссертации Диссертация изложена на 114 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, глав с изложением материала и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы, содержащего 48 отечественных и 192 зарубежных источников. Диссертация иллюстрирована 13 таблицами, 26 рисунками.
Рефракционная интроскопия на источнике синхротронного излучения
За последние десятилетие в качестве альтернативы аутотканям в восстановительных операциях все чаще стали использоваться имплантаты алло-генного происхождения. Не секрет, что успех любой пластической операции с использованием биологических имплантатов в значительной степени определяется качеством последних, и наличием остеоиндуктивных или остеокон-дуктивных свойств.
Среди используемых в настоящее время биологических, полусинтетических и синтетических материалов частично деминерализованные лиофили-зированные костные имплантаты (ДЛКИ) являются наиболее перспективной и интересной разновидностью пластического материала. ДЛКИ, а также деминерализованный лиофилизированный костный матрикс (ДЛКМ), который характеризуется высокой степенью деминерализации, содержат факторы роста кости, что обуславливает их хорошие остеоиндуктивные свойства, как в костном ложе, так и вне его [111]. В основном данную способность деминерализованных имплантатов связывают с наличием в них неколлагенновых белков, которые потенцируют рост костной ткани. Разработанные, и во многом изученные ДЛКИ, явились эффективным материалом, который расширил возможности восстановительной хирургии [11, 22] и нашел широкое применение в клинической практике [146, 207]. ДЛКИ сочетает в себе как остеоиндуктивные свойства, так и остеокондуктивные, но наиболее важным компонентом при этом, без сомнения, является остеоиндукция, осуществляемая через высвобождаемые из экстрацеллюлярного матрикса субстанции факторов роста кости. Этот механизм представляет интерес не только с экспериментальной, но и с клинической точки зрения, так как он, в отличие от процессов, протекающих при остеокондукции, позволяет активно воздействовать на слабое в остеогенном отношении ложе, побуждая кость к регенерации [43].
Одной из областей применения деминерализованных лиофилизированных костных имплантатов является хирургия позвоночника. Обладая высокой ос-теоиндуктивной активностью, они обеспечивают формированиетспондилоде-за в сроки, приближающиеся к аутопластике. Это позволяет в одних случаях полностью исключить использование костных аутотрансплантатов, а в других — значительно уменьшить их объем [42]. В других операциях, используя деминерализованный костный матрикс при лечении врожденных ложных суставов, Андриановым В.Л. с соавторами [1] были получены удовлетворительные клинические результаты в 85% случаев, в то же время, при использовании свободной костной аутопластики на питающей ножке, частота рецидивов колебалась в пределах 47-50% [14]. Деминерализованная кость может использоваться большими фрагментами, полосками, стружкой, пудрой и т.д. Уменьшение размеров частиц деминерализованной кости позволяет улучшить работу с материалом при заполнении костных дефектов, используя инъекционный способ введения [41, 55].
Вместе с тем, ряд экспериментальных исследований показал значительные отличия остеоиндуктивных возможностей готовых ДЛКИ, которые оказываются зависимыми от множества факторов, таких как возраст доноров, сроки забора тканей после их смерти, температура, при которой ткани сохраняются [122, 204], режим деминерализации, методы и условия стерилизации и многие другие параметры [34, 35, 36]. В связи с чем, взгляды Ъ преимуществе деминерализованной кости перед другими имплантатами разделяют не все авторы. Так клинические данные японских исследователей показали, что аллоимплантаты, которые были полностью деминерализованы и стерилизованы оксидом этилена полностью резорбировались без образования новых костных структур, когда они были помещены в параскелетные ткани человека [137]. Эти данные дали им достаточно оснований для того, чтобы исключить деминерализацию из процесса обработки имплантатов, используемых в клинике [138, 139]. Анализируя результаты лечения 144 пациентов, Jorgenson S.S. с соавторами [136] отдали предпочтение аутотрансплантатам из гребня подвздошной кости деминерализованным имплантатам, используя их при пластике в области поясничного отдела позвоночника. Вполне справедливо мнение Сивкова С.Н. [37] и Денисова В.М. с соавторами [9] которые считают, что деминерализованный костный матрикс обладает менее выраженными антигенными свойствами, чем нативная кость, тем не менее, пересадка его вызывает определенные изменения иммунной системы реципиента. К тому же в деминерализованных участках прочность кости снижается до 0; в то же время в зоне с сохраненным минералом она не изменяется по сравнению с контролем [21]. В связи с чем в последние годы деминерализованный костный имплантат используется лишь в качестве носителя или депо для других остеогенных веществ, таких как факторы роста кости или морфогене-тические белки.
Обладая хорошими остеокондуктивными свойствами, большое распространение получили недеминерализованные (НЛКИ) [18, 28, 39, 87, 103, 120, 186, 187, 193, 194, 196, 224, 229]. У недеминерализованных костных имплан-татов, в отличие от деминерализованных, не столь выражены остеоиндуктив-ные свойства, однако определенная механическая прочность позволила широко применять их при различных ортопедических операциях, в том числе ревизионном эндопротезировании крупных суставов [187]. Измельченные недеминерализованные аллоимплантаты размерами 3x3x3 мм используются с целью укрепления фиксации чашек в области вертлужной впадины при артропластике тазобедренного сустава [155]. Костные имплантаты не только обеспечивают адекватные сроки формирования биологической стабильности [65], но и сохраняют в период стрессового ремоделирования первичную стабильность эндопротеза [142]. Однако, при реэндопротезировании ускорение резорбции костного имплантата в период реваскуляризации [223] не всегда сопровождается адекватным костеобразованием, что снижает прочностные свойства имплантата и создает угрозу развития асептической нестабильности эндопротеза в ранние сроки после операции [121, 189, 223].
Оценка связи МІЖ зоны хирургического вмешательства и сегмента в целом с морфологическими изменениями в области расположения костнопластического материала
С помощью метода двухэнергетической рентгеновской абсорбциомет-рии оценивали минеральную плотность кости (МІЖ) в целом сегменте (большеберцовая кость) и в проекции дефекта (средняя треть большеберцо-вой кости). Исследование проводили на денситометре Hologic с помощи компьютерной программы для мелких животных (Performing and Analyzing Small Animal Studies). Выделение зоны исследования проводили в ручном режиме (рис. 9, 10).
Визуальную оценку выраженности воспалительной реакции в области послеоперационного шва и прилежащих мягких тканей проводили в баллах: отсутствие признаков воспаления — 0 баллов, инфильтрация мягких тканей в проекции послеоперационного шва (среднее воспаление) — 1 балл, нагноение (сильное воспаление) — 2 балла.
Полученные образцы большеберцовых костей, включавшие область хирургического вмешательства фиксировали в смеси 70 спирта и 10% нейтрального формалина в соотношении 1:1, декальцинировали, обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации, заливали в парафин. Для гистологического исследования (световой микроскоп Zeiss Axioskop 40) использовали серийные срезы толщиной 6—8 мкм с окрашиванием гематоксилином и эозином. Просмотрено 342 гистологических препарата (1281 срез). Интенсивность костеобразования и характер изменений в области костного имплантата оценивали в баллах: 1 балл — слабое костеобразование (область костного дефекта заполнена рыхлой волокнистой тканью и фрагментами костного имплантата, представленными безостеоцитными костными балками); 2 балла — умеренное костеобразование (в проекции дефекта имеются очаги новообразованной зрелой костной ткани вокруг костного имплантата или краевое костеобразование на основе хрящевой ткани с остатками костного имплантата); 3 балла — выраженное костеобразование (область дефекта заполнена новообразованной зрелой костной тканью без остатков костного имплантата). Исследование проводилось совместно с кандидатом медицинских наук, старшим научным сотрудником лаборатории морфогенеза НИИ Ревматологии РАМН Семеновой Людмилой Алексеевной.
Для проверки нулевой гипотезы об отсутствии взаимосвязи переменных (в баллах) применяли таблицы сопряженности с использованием точного критерия Фишера. Для определения степени связи между тестируемыми переменными применяли коэффициент V Крамера, который изменяется от 0 (отсутствия связи) до 1 (максимальная связь), а так же коэффициент у, изменяющийся в пределах от -31 (обратная связь) до +1 (прямая связь).
Кроме того, коэффициент у показывает так называемое « пропорциональное уменьшение ошибки», или на сколько увеличится предсказание значения одной переменной, если использовать информацию о другой переменной. Из методов непараметрической статистики применяли корреляцию по Спирмену, определяли коэффициент р. А так же дисперсионный анализ Кру-скала-Уоллиса с оценкой при парных сравнениях по критерию Данна и Нью-мена-Кейсла. Поскольку измерения МПК были выполнены в метрической шкале и удовлетворяли распределению Гаусса, их взаимосвязь с данными по костеобразованию изучалась с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA). Так как дисперсии в изучаемых группах по критерию однородности (тест Левина) статистически не различались, при парных сравнениях использовался метод Шефе и метод Тьюки.
Сравнение средних показателей двух независимых выборок проводили по t-критерию. Во II серии эксперимента при сравнении костеобразования в группе контроля и опыта на 7 и 12 недель использован U критерий Манна-Уитни. Выборки по денситометрии проанализированы по тесту Колмогорова-Смирнова на принадлежность к нормальному распределению, и оказалось, что существенных отклонений не отмечено. Поэтому применен независимый t-критерий. Статистические расчеты выполняли по программе SPSS, с уровнем значимости р 0,05.
Влияние бисфосфонатов в составе биокомпозиционного материала на МІЖ в зоне хирургического вмешательства и в сегменте в целом
Выявлено, что при неоднородности кости в проекции оперативного вмешательства (рис. 16) по данным рентгенографии выраженное костеобразование отмечалось в 20,0%, умеренное в 29,3%, а слабое в 50,8% случаев. На фоне однородной рентгенологической картины наблюдалась противоположная закономерность: соответственно 53,6, 39,3 и только у 7,1% костеобразование было слабо выраженным. Связь между этими признаками была достоверной (р 0,001), прямой (у=0,693) и средне выраженной (коэффициент Крамера =0,438).
Поведенный сравнительный анализ значимости отдельных рентгенологических признаков для прогнозирования интенсивности процесса костеобразования выявил наибольшую информативность такого признака как восстановление костномозгового канала. Исходя из этого, представлялось целесообразным определить чувствительность и специфичность данного признака для оценки костеобразования. При выполнении анализа животные были разбиты на 2 группы: слабое костеобразование и сильное. Таблица 4
Определение чувствительности и специфичности рентгенологически выявляемого восстановления костномозгового канала для оценки костеобразования Восстановление костно-мозгового канала (рентгенологический признак №3) Костеобразование (морфология) Всего слабое сильное Не восстановлен 28 16 44 Восстановлен 7 42 49 Всего 35 58 — рыхлая волокнистая соединительная ткань, — очаги костеобразования на базе костного имплантата или краевое костеобразование на базе хрящевой ткани или новообразованная костная ткань без остатков имплантата.
Чувствительность метода [7, 102, 113] определяется как отношение случаев с негативным рентгенологическим результатом (отсутствие восстановления костномозгового канала) к числу неблагоприятных случаев по данным морфологии (слабое костеобразование). Как следует из таблицы 4 совпадение негативных результатов отмечено в 28 случаях и позитивных в 42 из 93, то есть в 75,3% [(28+42)/93=75,3%] данные рентгенологического признака (№3) и морфологии совпали. В 16 из 93 случаев данные этого рентгенологического признака были ложноотрицательными и в 7 из 93 —ложноположительными. Таким образом, чувствительность (Se) метода для данного рентгенологического признака рассчитывается как Se = 28/ (28+7)=0,80 (80%). Специфичность (Sp) определяется отношением числа случаев с позитивным результатом (восстановление костномозгового канала) к числу позитивных случаев по данным морфологии (выраженное костеобразование) и рассчитывается в данном случае как Sp= 42/ (42+16) = 0,724 (72,4%).
Результаты сопоставления величины МІЖ в зоне вмешательства с морфологическими признаками костеобразования данной области представлены в таблице 5.
Сопоставление МПК (локальная денситометрия в области дефекта) с морфологической оценкой процесса костеобразования Костеобразование Количество животных Средние значения 95% доверительный интервал средних величин ниже границы вышеграницы Слабое 35 0,322 0,303 0,341 Умеренное 30 0,311 0,294 0,329 Выраженное 28 0,278 0,259 0,297 Всего 93 0,305 0,294 0,317 Как видно из представленного в таблице 5 ,значения МПК в области хирургического вмешательства снижались по мере усиления костеобразования, Так, для слабого костеобразования значения МПК составили 0,322±0,019 г/см , для умеренного 0,311 ±0,0172 г/см и для выраженного 0,278±0,018 г/см (последнее достоверно снижено по сравнению с данными для групп животных со слабым и умеренным костеобразованием: р=0,004 и р=0,05 соответственно.
При сопоставлении данных денситометрии (табл. 6) сегмента в целом (болынеберцовая кость) наименьшее значение МІЖ (0,283±0,01) также соответствовало выраженному костеобразованию, но статистически значимые различия отмечены только в сравнении с умеренным костеобразованием 0,315±0,018(р=0,01). Таблица 6 Сопоставление МПК болыпеберцовой кости с морфологической оценкой процесса костеобразования
Сопоставление выраженности воспаления in vivo с морфологической оценкой костеобразования, Установлено, что при отсутствии воспаления мягких тканей в области оперативного вмешательства, основная масса животных имела выраженное (46,2%) или умеренное (36,5%) костеобразование и только в 17,3% случаев — слабо выраженное. При средней степени воспаления картина менялась: преобладали случаи слабо (56,7%) или умеренно (30%) выраженного косте-образования и только у 13,3% животных костеобразование было выраженным. При наличии гноя в области раны не выявлено ни одного случая выраженного костеобразования, но преобладала доля случаев слабого костеобра-зования (81,8%). Между степенью воспаления и интенсивностью костеобразования имелась достоверная (р 0,001), выраженная обратная связь (у= — 0,720), коэффициент корреляции V Крамера составлял 0,373.
Аналогичная связь отмечалась и при сопоставлении костеобразования с таким рентгенологическим признаком как периостальная реакция. Дополнительный анализ установил, что степень выраженности воспалительной реакции in vivo имеет высокий коэффициент корреляции (р=0,670 Спирмена) с рентгенологически оцениваемой периостальной реакцией.
Совокупность неинвазивных методов обследования, может увеличить точность предсказания морфологических изменений. С помощью линейного дискриминантного анализа установлено, что совокупность таких рентгенологических признаков как восстановление костномозгового канала, восстановление протяженности и ширины кортикального слоя над дефектом, картины воспаления in vivo и значений МІЖ (для крыс 0,278±0,018) увеличивает число совпадений до 80,6% против 75,3% при использовании только одного рентгенологического признака, как восстановление костномозгового канала. Таблица 7
Соотношение негативных и позитивных результатов оценки костеобразования по совокупности неинвазивных тестов и по морфологическим данным Оценка костеобразования по совокупности неинвазивных тестов Оценка костеобразования по морфологии Всего Слабое Сильное Слабое 27 10 37 Сильное 8 48 56 Всего 35 58 — рыхлая волокнистая соединительная ткань, — очаги костеобразования на базе костного имплантата или краевое костеобра-зование на базе хрящевой ткани или новообразованная костная ткань без остатков имплантата,
При использовании комбинации неинвазивных тестов (табл. 7), совпадение негативных результатов отмечено в 27 случаях и позитивных в 48 из 93 [(27+48)/93=80,6%], что несколько повысило совпадения между неинвазив-ными тестами и морфологией. В 10 из 93 неинвазивные данные были ложно-отрицательные и в 8 из 93 ложноположительные. Чувствительность в этом случае составила: Se=27/(27+8)=0,77 (77%) и специфичность Sp=48/(48+10)=0,827 (82,7%).Таким образом, оценка с использованием совокупности неинвазивных методов привела лишь к увеличению специфичности с 72,4% до 82,7% , чувствительность при этом несколько снизилась с 80% до 77%. Такой незначительный результат, очевидно, связан с тем, что используемые тесты существенно коррелировали между собой. Можно предположить, что подключение биохимических маркеров костеобразования позволит получить более точные результаты.
Влияние МГБ-2 соединенного с деминерализованным лиофилизированным костным имплантатом на МІЖ в зоне хирургического вмешательства и в сегменте в целом
Применение таких рентгенологических методов обследования как рефракционная интроскопия на источнике синхротронного излучения и рентгеновской денситометрии позволило в эксперименте выявить различия костеоб-разования при использовании биокомпозиционных материалов, содержащих некоторые бисфосфонаты или МГБ-2. Проведение сравнительного исследования с контрольными группами позволило достоверно оценить ряд выявленных особенностей локального применения бисфосфонатов и МГБ-2.
Способность бисфосфонатов оказывать локальное действие при их системном введении убедительно продемонстрировано при лечении болезни Педжета [32], при применении этих препаратов после эндопротезирования суставов у пациентов из групп риска развития ранней асептической нестабильности эндопротеза [33]. В то же время целесообразность их локального применения в комбинации с костными имплантатами [57] при хирургическом лечении патологии опорно-двигательного аппарата [18], особенно при ревизионном эндопротезировании суставов [65], оставалась предметом дискуссии.
По мнению некоторых исследователей [57], комбинация костного им-плантата с бисфосфонатом снижает интенсивность резорбции и тем самым не только сохраняет механическую прочность имплантата, но и продлевает его остеокондуктивный эффект. Эффективность локального применения бисфосфонатов при ревизионном эндопротезировании подтверждена в рандомизированном исследовании Kesteris и Aspenberg [144]. Однако в более поздней экспериментальной работе [131] выявлено, что применение бисфосфонатов снижает костеобразование и приводит к нарушению прочности фиксации им-плантатов. Отмеченная in vitro способность бисфосфонатов снижать интенсивность не только резорбции, но и костеобразования [127] также вызывает у ряда исследователей опасения в отношении их местного применения.
В свете сказанного представлялось актуальным провести сравнительную оценку интенсивности костеобразования в зоне размещения костного имплан тата, обработанного биокомпозиционным материалом, содержащим бисфос-фонат, с использованием соответствующего контроля. Кроме алендроната натрия, который чаще всего применялся в экспериментальных исследованиях, мы изучали влияние золедроновой и ибандроновой кислоты. Это связано с тем, что два названных препарата все шире используются при лечении не только системного остеопороза, но и осложняющих его течение переломов костей [178]. Для оценки влияния на интенсивность костеобразования всех компонентов, применяемых с целью заполнения дефекта, были сформированы три контрольные группы: кроме группы животных, у которых дефект заполнялся недеминерализованным лиофилизированным костным имплантатом с биокомпозиционным гелем, не содержащим бисфосфоната, были выделены группа, где дефект заполнялся только костным имплантатом, и группа, где дефект вообще не заполнялся.
При сравнении интенсивности костеобразования в зоне вмешательства в объединенной группе с использованием бисфосфонатов, с одной стороны, и в контрольной группе, где применялся тот же недеминерализованный лиофили-зированный костный имплантат с биокомпозиционным материалом без бисфосфоната,— с другой, мы, в отличие от других авторов [131], не выявили угнетающего действия бисфосфонатов. Более того, интенсивность костеобразования при применении бисфосфонатов оказалась достоверно выше, чем в контроле (р=0,045).
При детализации эффективности отдельных бисфосфонатов (парные сравнения с контролем) с использованием критерия Данна установлено, что преимущество бисфосфонатов обусловлено золедроновой кислотой. Ее эффективность в плане активации умеренного и выраженного костеобразования оказалась достоверно выше эффективности ибандроновой кислоты и алендроната. Статистически достоверных различий во влиянии двух последних бисфосфонатов на интенсивность костеобразования не найдено, однако следует отметить, что при использовании ибандроновой кислоты наряду со слабым и умеренным отмечалось и выраженное костеобразование, тогда как в группе с применением алендроната выраженное костеобразование отсутствовало. Преобладание выраженного костеобразования при использовании золедроновой кислоты, возможно, связано с тем, что она из-за большего сродства к гидро-ксиапатиту медленнее, чем другие азотсодержащие бисфосфонаты, высвобождается из костного имплантата [181].
Показано, что одним из факторов, негативно влияющих на интенсивность костеобразования, является воспаление мягких тканей в области вмешательства [236]. Наличие нескольких групп контроля позволило нам не только оценить способность бисфосфонатов ингибировать действие провоспалитель-ных цитокинов на костную ткань, о чем упоминалось ранее [154, 191], но и обсудить вопрос, насколько носитель бисфосфоната (гель) может стать причиной воспаления.
Сравнение эффективности костеобразования в контрольных группах (без использования бисфосфонатов) выявило, что добавление к недеминерали-зованному лиофилизированному имплантату биокомпозиционного материала (геля) увеличивает риск контаминации раны. Воспаление, в свою очередь,. снижает интенсивность костеобразования. По крайней мере, при сравнении с группами контроля была отмечена высокая обратная связь между выраженностью воспаления и интенсивностью костеобразования. И хотя бисфосфонаты снижали негативное влияние воспаления на процесс костеобразования, полученные данные свидетельствуют, что целесообразность применения в клинике в качестве их носителя используемого в настоящее время биокомпозиционного материала (геля) сомнительна. Необходимо либо создавать новый биокомпозиционный материал для удержания бисфосфонатов на костном импланатае, либо просто замачивать его в бисфосфонатах во время оперативного вмешательства, как было описано ранее [144]. Нам также не удалось подтвердить мнение [100], что более мощные бисфосфонаты обладают более выраженным противовоспалительным эффектом.
