Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы. Современное состояние проблемы замещения костных дефектов при воспалительных заболеваниях позвоночника 10
1.1. Передний спондилодез различным пластическим материалом при воспалительных заболеваниях позвоночника 10
1.2. Углеродные имплантаты в хирургии 18
1.3.Использование имплантатов в качестве носителей лекарственных препаратов 25
Глава 2. Материал и методы исследования 30
2.1.Материал и методы, использованные в экспериментальных исследованиях 32
2.1.1. Материал экспериментальных исследований 32
2.1.2. Методы, использованные в экспериментальных исследованиях 33
2.2. Материал и методы клинических исследований 40
2.2.1. Материал клинических исследований 40
2.2.2. Методы клинических исследований 45
Глава 3. Прочностные и токсикологические свойства углерод-углеродных имплантатов 47
3.1 .Прочностные свойства углерод-углеродных имплантатов 47
3.2.Токсикологические свойства углерод-углеродных имплантатов... 49
Глава 4. Использование углерод-углеродных имплантатов при радикально-восстановительных операциях у больных воспалительными за болеваниями позвоночника 55
4.1 . Передний спондилодез углерод - углеродными имплантатами при воспалительных заболеваниях позвоночника 55
4.2. Оценка травматичности радикально-восстановительных операций с применением УУИ 60
4.3. Рентгенологическая оценка ближайших результатов радикально-восстановительных операций с использованием углерод-углеродных имплантатов и костных аутотрансплантатов 62
4.4. Сравнительный анализ отдаленных результатов радикально-восстановительных операций в исследуемых группах 68
4.5. Формирование костного блока в зоне пластики и осложнения после радикально-восстановительных операций 76
Глава 5. Экспериментальное и клиническое обоснование возможности использования углерод-углеродного имплантата как контейнера рифампицина 86
5.1 . Концентрация рифампицина в сыворотке крови при его введении в УУИ - контейнере 87
5.2.Концентрация рифампицина в кости и окружающих мягких тканях при его введении в УУИ - контейнере 90
5.3. УУИ - контейнер рифампицина у больных воспалительными заболеваниями позвоночника 93
Заключение 101
Выводы 110
Практические рекомендации 111
Список литературы 112
- Передний спондилодез различным пластическим материалом при воспалительных заболеваниях позвоночника
- Методы, использованные в экспериментальных исследованиях
- Передний спондилодез углерод - углеродными имплантатами при воспалительных заболеваниях позвоночника
- Концентрация рифампицина в сыворотке крови при его введении в УУИ - контейнере
Введение к работе
Актуальность проблемы. Хирургическое лечение воспалительных заболеваний позвоночника до сих пор остается сложной проблемой, во многом связанной с выбором пластического материала для замещения послеоперационных диастазов, образующихся после резекции тел пораженных позвонков. Известно большое количество биологических и небиологических пластических материалов, используемых с этой целью. Чаще всего для пластики позвоночника применяются свободные костные аутотрансплантаты, которые со временем перестраиваются в соответствии с функциональной нагрузкой. Однако взятие аутокости связано с увеличением продолжительности операции, дополнительной операционной травмой, возможным косметическим дефектом. В 2-40% случаев в отдаленном послеоперационном периоде обнаруживаются резорбция, перелом трансплантатов, несращение их концов с ложем, нагноение в зоне пластики [Гарбуз А.Е., 1988; Елизаров В.Г. и соавт., 1990; Зверев Е.В. и соавт., 1993; Никитин Г.Д и соавт., 1998; Ветрилэ СТ., Кулешов А.А., 2004; Олейник В.В., 2001, 2004; Тиходеев С.А., Вишневский А.А., 2004, 2004; Гончаров М.Ю. и соавт., 2005; Левашев Ю.Н., Репин Ю.М., 2006; Stauffer R.N., Coventry М.В., 1972; Hubach P., 1994; Wen-Jer С. et al., 2002; Shunmugan G., 2002]. Применение аллокости обуславливает опасность инфицирования реципиента, трудность заготовки, возможность иммунологического конфликта, этические и морально-религиозные аспекты [Васильев А.В., 2000; Беллендир Э.Н., 2003]. В хирургии воспалительных заболеваний позвоночника широко используются небиологические имплантаты [Гончаров Н.Г., 1991; Лавров В.Н. и соавт., 1994; Проценко А.И. и соавт., 1999; Лавров В.Н. 2002; Лекишвили М.В. и соавт., 2002; Гайдар Б.В. и соавт., 2004; Дулаев А.К. и соавт., 2005; Schmitz J.P., Hallinger J.O., 1988; Tampieri A. et al., 2001; Kuyala S. et al., 2003; Fayazi A.H. et al., 2004; Kim K.S. et al., 2005]. Однако они также не лишены недостатков, среди которых наиболее значимыми являются гальваническая коррозия и растрескивание (металлы), недостаточная механическая прочность и ломкость при больших нагрузках (керамика), об разование рубцовой ткани и резорбция кости вокруг них (полимеры, металлы) [Молчанов В.И., 1990; Краснов А.Ф., 1999; McAfee Р.С. et al., 1986; Stankiewicz J.A. et al., 2002]. Более того, продукты износа имплантатов, накапливаясь в окружающих тканях, лимфатических сосудах и узлах, паренхиматозных органах, могут вызывать отсроченные серомы и нагноения, что наблюдается при применении металлов, полимеров, керамик [Юмашев Г.С. и соавт., 1982, 1987; Волобуев Ю.М., 1989].
Хорошо известно об успешном использовании близких по химическому составу к кости углеродсодержащих имплантатов, на поверхности которых при контакте с костной тканью возникает тонкий слабоадсорбируемый белковый слой, развиваются соединительная и костная ткани. Отмечены благоприятные результаты после таких операций в отдаленные сроки наблюдения [Лавров И.Н. и соавт., 1987; Гундорова Р.А. и соавт., 1992; Баландина И.А. и соавт., 2006; Kim K.S. et al., 2005]. В 90-е годы прошлого века в Российском НИИ материалов создан оригинальный композиционный материал из чистого углерода [Гордеев С.К. и соавт., 2002]. Идея использования этого материала для переднего спондилодеза принадлежала профессору А.Е. Гарбузу. Первый опыт применения углерод-углеродных имплантатов (УУИ) в Санкт-Петербургском НИИ фтизиопульмонологии показал его перспективность для замещения дефектов позвоночника [Якименко Д.В. и соавт., 1999; Гарбуз А.Е. и соавт., 2001]. Отсутствие литературных данных, касающихся биологического действия, сравнительной оценке прочностных свойств углерод-углеродных имплантатов и костных трансплантатов, использования УУИ как контейнеров лекарственных средств, а также особенностей течения восстановительных процессов при их применении для переднего спондилодеза у больных воспалительными заболеваниями позвоночника, явились основанием для выполнения настоящего исследования.
Цель работы: повышение эффективности хирургического лечения воспалительных заболеваний позвоночника на основе экспериментальных и клинических результатов применения углерод-углеродных имплантатов для переднего спондилодеза.
Задачи исследования:
1. Оценить общетоксическое действие углерод-углеродных имплантатов и сравнить их прочностные свойства с костными трансплантатами.
2. Изучить в экспериментальных условиях фармакокинетику ри-фампицина при введении в УУИ-контейнере и показать возможность применения УУИ-контейнера рифампицина у больных воспалительными заболеваниями позвоночника.
3. Разработать методику переднего спондилодеза с использованием углерод-углеродных имплантатов в качестве стабилизирующего пластического материала.
4. Провести анализ ближайших и отдаленных результатов пластики углерод-углеродными имплантатами и костными аутотрансплантатами при радикально-восстановительных операциях на позвоночнике.
Научная новизна. Доказано соответствие разработанного УУИ сани-тарно-химическим и токсикологическим требованиям безопасности, предъявляемым к изделиям, контактирующим с кровью и биологическими тканями человека.
Методом сопоставления прочностных характеристик УУИ и костных трансплантатов выяснено, что имплантаты выдерживают более высокие механические нагрузки, чем костные трансплантаты.
Изучена фармакокинетика рифампицина в системном кровотоке и зоне пластики) при его введении в УУИ-контейнере и установлены дозы, позволяющие поддерживать бактерицидные и бактериостатические концентрации в раннем послеоперационном периоде.
Разработана методика компонентного переднего спондилодеза с использованием углерод-углеродных имплантатов, в т.ч. как контейнеров рифампицина.
Сравнительный анализ ближайших и отдаленных результатов хирургического лечения воспалительных заболеваний позвоночника с использованием УУИ и КАТ показал перспективность пластики позвоночника углерод-углеродными имплантатами.
Практическая значимость. Предложен углерод-углеродный имплан-тат для переднего спондилодеза при воспалительных заболеваниях позвоночника, соответствующий ГОСТ Р ИСО 10993.-99. "Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 1. Оценка и исследования"
Использование разработанного способа компонентного переднего спондилодеза по А.Е. Гарбузу при воспалительных заболеваниях позвоночника с использованием УУИ, в т.ч. как контейнера лекарственных средств, позволяет предотвратить нарастание кифотической деформации в отдаленном послеоперационном периоде.
Положения, выносимые на защиту
1. Прочностные свойства УУИ более чем в 1,8 раза превышают аналогичные у костных трансплантатов.
2. Санитарно-токсикологическая характеристика УУИ отвечает требованиям безопасности, предъявляемым к медицинским изделиям, контактирующим с кровью и тканями человека.
3. Применение УУИ-контейнера рифампицина позволяет в течение 2 недель сохранить бактерицидную концентрацию антибиотика в зоне пластики.
4. Комбинированное использование УУИ и КАТ для переднего спондилодеза при радикально-восстановительных операциях позволяет предупредить нарастание кифотической деформации позвоночника, ускорить сращение аутотрансплантатов с костным ложем, располагающихся рядом с УУИ, и обеспечить формирование костно-углеродного блока в зоне пластики.
Реализация результатов работы.
На основании проведенных исследований оформлена заявка на изобретение "Способ переднего спондилодеза по А.Е. Гарбузу при воспалительных заболеваниях позвоночника " (приоритет № 2005123107 от 20.07.2005 г.). Материалы по изучению прочностных и токсикологических параметров углерод-углеродных имплантатов были учтены при вынесении решения о его клинических испытаниях. Результаты исследования используются в работе ФГУ "Санкт-Петербургский НИИ фтизиопульмонологии Росздрава", ГОУ ВПО "Воронежская государственная медицинская академия Росздрава", ФГУ "Клинический костно-суставной туберкулезный санаторий" г. Советск Калининградской области, ГУЗ "Благовещенский областной противотуберкулезный диспансер", в учебном процессе кафедры фтизиатрии и курса вертебро-логии кафедры детской травматологии-ортопедии ГОУ ДПО "Санкт-Петербургская медицинская академия последипломного образования Росздрава".
Апробация материалов диссертации. Основные положения работы доложены на: заседании научного общества травматологов - ортопедов (Санкт-Петербург, 2001); 7 Российском национальном конгрессе "Человек и его здоровье" (Санкт-Петербург, 2002); The 13h SICOT Trainees Meeting (Санкт-Петербург, 2002); Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные вопросы выявления, диагностики и лечения внелегочного туберкулеза" (Санкт-Петербург, 2006).
Материалы диссертации опубликованы в 12 работах.
Структура и объем работы. Диссертационное исследование изложено на 134 страницах, состоит из введения, обзора литературы, четырех глав с изложением использованных методов и результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя литературы, включающего 237 источников, в том числе 164 отечественных и 73 иностранных. Работа иллюстрирована 30 рисунками и 33 таблицами, клиническими наблюдениями.
Передний спондилодез различным пластическим материалом при воспалительных заболеваниях позвоночника
В последние десятилетия отмечается рост заболеваемости туберкулезным и неспецифическим спондилитом [Гарбуз А.Е. 1998; Гарбуз А.Е. и соавт., 2001; Надулич К.А. и соавт., 2002; Тиходеев С.А., Вишневский А.А., 2004; Басков А.В. и соавт., 2005; Хоменко В.А., 2005; Hyakumachi К. et al., 1986; Anil F.J., 2002; Tuli S. M., 2002;]. Выявлению данных заболеваний в большой степени способствует появление новых методов визуализации патологии позвоночника, особенно лучевых [Холин А.В. и соавт., 1995; Советова Н.А. и соавт., 2001; Савельев А.В. и соавт., 2004; Левашев Ю.Н., Шеремет А.В., 2005; Пчелин И.Г. и соавт., 2005; Carragee E.I., 1997; Rankine J.J., 1998; Pertuiset E.et al., 1999; Ketan СР., Sudhir S.B., 2002; Myung-Sang M. et al., 2002].
В структуре впервые выявленных больных туберкулезным спондилитом отмечается увеличение запущенных и распространенных форм [Листви-на И.Г., Шпаковская Л.Р., 1999; Ахметов А.А. и соавт., 2000; Гусейнов Г.К., 2000; Левашев Ю.Н., Гарбуз А.Е., 2001, 2002; Олейник В.В., 2001, 2004; Гарбуз А.Е. и соавт., 2002; Лавров В.Н., 2002; Перельман М.И., Левашев Ю.Н. 2002; Левашев Ю.Н., Репин Ю.М., 2006]. Мужчины болеют туберкулезом костей и суставов в 1,8 раза чаще, чем женщины [Гращенкова О.В., Гришко А.Н., Галкин В.Б., 2001]. Туберкулезный спондилит устойчиво занимает первое место среди всех костнотуберкулезных поражений, составляя 40% в 50-60-е годы прошлого века и 50-66% в настоящее время [Корнев П.Г. 1971; Гарбуз А.Е., 1998; Гусейнов Г.К., 2000; Лавруков A.M. и соавт., 2002, 2003; Левашев Ю.Н., Гарбуз А.Е., 2002, 2003; Hyakumachi К., 1981; Newton P. et al., 1982; Hyakumachi K. et al, 1986]. В последние годы увеличилось количество больных туберкулезом позвоночника в сочетании с активным туберкулезом легких, почек, глаз и других органов [Васильев А.В., 2000; Олейник В.В., 1994, 2004; Левашев Ю.Н., Гарбуз А.Е., 2001, 2003; Левашев Ю.Н., Репин Ю.М., 2006]. В современных условиях сложной социально-экономической ситуации в стране возросло количество больных туберкулезом с резко сниженным иммунитетом [Ерохин В.В. и соавт., 2004; Мишин В.Ю., 2004], хирургическое лечение которых стало представлять дополнительные трудности из-за угнетения репаративных процессов. Туберкулезный спондилит продолжает оставаться главной причиной выхода на инвалидность, которая оформляется в 85-87% случаев [Перецманас Е.О., 2002; Рогожина Н.А., Ля-мина Е.Л., 2003]. По данным А.Ф. Гавриленко [1983], при туберкулезном спондилите к концу первого года лечения восстановили трудоспособность не более 6-8% больных.
В последние десятилетия отмечается увеличение количества больных гематогенным остеомиелитом позвоночника, который составляет 4-8% среди всех гнойных поражений костей. В литературе указывается, что неадекватное использование при воспалительной патологии позвоночника современных антибиотиков приводит к частым переходам заболевания в подострую и хроническую стадии [Коваленко Д.Г. и соавт., 1980; Салдун Г.П. и соавт, 1982; Стручков В.И. и соавт., 1984; Фищенко В.Я., 1985; Каплан М.М., 1988; Ти-ходеев С.А., 1990; Гэлли Р.Л., 1995; Никитин Г.Д. и соавт, 1998; Safran О. et al., 1998; Beaumont S. et al., 2000; Hadjipavlou A. G. et al., 2000; Helenius I. et al., 2003]. Рост заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем, распространение наркомании, венерических болезней, гепатитов В и С, повышение агрессивности оперативных вмешательств, увлечение внутривенным капельным введением лекарственных средств с одной стороны, широкое распространение антибиотикоустойчивых штаммов микроорганизмов - с другой, способствуют увеличению больных гематогенным остеомиелитом позвоночника. Установлена прямая зависимость послеоперационных рецидивов от своевременности выявления, четкой дооперационной верификации границ патологического процесса и наличия осложнений [Уразгильдеев З.И., 1990; Безмельницин О.В., 1992; Басков А.В. и соавт., 2005; Тиходеев С.А., Вишневский А.А., 2006; На K.Y., Kim Y. Н., 2004; Delank K.S. et al., 2005; Ме-hbod А.А. et al., 2005].
Основой комплексного лечения воспалительных заболеваний позвоночника являются радикально-восстановительные операции. Техника операций разрабатывалась многими авторами и продолжает совершенствоваться [Коваленко Д.Г., 1967, 1972; Макаров М.С., 1972; Сивцев С.А., 1974; Раки-тянская А.Ф. 1977, 1979; Коваленко Д.Г., Гарбуз А.Е., 1983, 1985; Нигай Г.А., Ахметов А.А., 1983; Коваленко К.Н., 1990; Беллендир Э.Н., 1995, 2003; Дулаев А.К. и соавт., 1995, 1996, 2005; Никитин Г.Д. и соавт., 1998; Мушкин А.Ю., Коваленко К.Н., 1999; Мушкин А.Ю., 2000; Олейник В.В., Дорофеев Л.А., 2000; Лавров В.Н., 2002; Беллендир Э.Н., 2003; Лавруков A.M. и соавт., 2003; Дуров О.В. и соавт., 2004; Тиходеев С.А., Вишневский А.А., 2004; Тиходеев С.А., 2005; Куклин Д.В., 2005; Дулаев А.К., 2006]. Для переднего спондилодеза чаще всего используются свободные и несвободные костные аутотрансплантаты и аллотрансплантаты [Гарбуз А.Е. и соавт., 1991; Никитин Г.Д. и соавт., 1998; Тиходеев С.А., Вишневский А.А., 2004; Дулаев А.К. и соавт., 2005; Гончаров М.Ю. и соавт., 2005]. При этом нередко в отдаленном послеоперационном периоде обнаруживаются резорбция, перелом трансплантатов и несращение их концов с ложем, реже - нагноение трансплантатов и рецидив воспалительного процесса. О возможности подобных осложнений сообщают практически все авторы, применявшие костные трансплантаты как для переднего, так и для заднего спондилодеза и проводившие анализ исходов этих операций. По данным Д.Г. Коваленко [1972], из 195 оперированных больных у 36 выявлена резорбция трансплантатов, что составляет 18,5%. А.В. Савченко-Маценко и соавт. [1972] сообщают о 22 случаях (7,5%) подобных осложнений из 299 оперированных, кроме того, у 38 пациентов отмечались боли в интрагиббарном отделе позвоночника. H.L. Bailey et al. [1972] из 100 оперированных больных в отдаленном послеоперационном пе 13 риоде выявили у 10 - перелом, у 5 - миграцию трансплантатов и у 75 - увеличение кифотической деформации позвоночника. Неудовлетворительные результаты костной пластики при туберкулезе и остеомиелите позвоночника в 5,9-20% случаев описаны в работах А.Е. Гарбуза и соавт. [1991], СТ. Вет-рилэ, А.А. Кулешова [2004], В.В. Назирова П.Х. [2004], Олейника [2004], М.Ю. Гончарова и соавт. [2005], Шаламова A.M. [2005], Shunmugan G. [2002], Sasso R.C. et al. [2005], Bailey H.L. et al. [2006] и др.
Причин, ведущих к подобным осложнениям, много. Специальные исследования по костной пластике при туберкулезе и остеомиелите позволили выделить ряд факторов, оказывающих влияние на процессы репарации и приживления трансплантатов.
Методы, использованные в экспериментальных исследованиях
Исследования биологического действия УУИ выполняли в соответствии с ГОСТ Р ИСО 10993.-99 "Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 1. Оценка и исследования".
Цитотоксическое действие оценивали in vitro при воздействии водной вытяжки из УУИ (1г:5мл дистиллированной воды) на сперматозоиды крупного рогатого скота. Учет результатов производили путем сравнения измененных клеток в опыте и контроле (дистиллированная вода) с последующим вычислением индекса токсичности.
Острую токсичность изучали в опыте на 60 белых нелинейных мышах обоего пола (30 самцов и 30 самок) массой 20-22 г. Экстракт из материала вводили внутрибрюшинно, однократно в 3-х дозах: исходный раствор (1г:5мл Н20), разведения 1:10 и 1:100. Каждую дозу экстракта испытывали на 5-х животных обоего пола. Контрольным мышам вводили внутрибрюшинно аналогичные объемы дистиллированной воды. Период наблюдения — 14 дней. Регистрируемые показатели: ежедневное наблюдение общего состояния, взвешивание (3 раза в течение периода наблюдения), в конце эксперимента — вскрытие животных, макроскопическое описание органов с определением их относительной массы и гистологической структуры.
Местную раздражающую способность водного экстракта из УУИ оценивали с помощью внутрикожной пробы. Экстракт (0,2 мл) вводили кроликам (п=5) в центральную часть участка (3x3 см) на боковой поверхности спины, предварительно освобожденного от шерстяного покрова. Контрольным животным (п=3) инъецировали дистиллированную воду в том же объеме. Наличие реактивных изменений регистрировали визуально и пальпаторно в течение 6 дней. По окончании эксперимента определяли наличие изменений в коже и подкожной клетчатке в зоне инъекции при макроскопическом и гистологическом исследовании.
Сенсибилизирующее действие изучали на 20 морских свинках обоего пола в реакции иммунных комплексов. Вытяжку из УУИ (1г:5 мл 0,9% стерильного раствора NaCl) ежедневно вводили по 0,5 мл внутри-брюшинно 10 морским свинкам, контрольным животным (п=10) - физиологический раствор в аналогичном объеме. Через 10 суток после последней процедуры осуществляли введение разрешающей дозы экстракта (разведение исходного 1:100) внутрикожно в объеме 0,5 мл, в контроле - таким же способом физиологический раствор. Учет реакции проводили в течение 24 часов визуально и при гистологическом исследовании участков кожи, взятых в области инъекции разрешающей дозы экстракта.
Гемолитическое действие экстрактов из УУИ исследовали in vitro в отношении эритроцитов барана. Для получения вытяжек 1 г материала помещали на 72 часа в 5 мл стерильного 0,9% раствора хлорида натрия. Использовали 3 варианта: исходный экстракт, его разведения 1:10 и 1:100. Контролем служил 0,9% раствор хлорида натрия. Учитывали относительное количество гемолизированных эритроцитов.
Исследование пирогенных реакций. Материал предварительно стерилизовали путем кипячения (60 минут) в дистиллированной воде, тер-мостатировали 20 минут при температуре +130С. Экстрагирование проводили в 0,9% стерильном растворе NaCl (1 г материала в 5 мл) в течение 72 часов при температуре +37С. Полученный экстракт однократно вводили внутрибрюшинно кроликам (п=6) в объеме 0,5 мл, контрольным (п=4) - аналогичный объем стерильного 0,9% раствора NaCl. О пироген-ности экстракта судили на основании результатов измерения ректальной температуры с помощью электрического медицинского термометра ТПЭМ-1 через 30, 120 и 180 минут.
Имплантационный тест проводили на 24 белых нелинейных крысах. Имплантируемые углеродный материал и контрольный материал (полистирол ПСМ-15 по ГОСТ 20282-86) нарезались на кусочки диаметром 4 мм, толщиной 2 мм и стерилизовались кипячением с последующим высушиванием при температуре 130 С. Имплантацию опытных и контрольных образцов осуществляли под гексеналовым наркозом под кожу спины. Длительность наблюдения - 13 недель, на протяжении которых регистрировали общее состояние животных (потребление воды и пищи, двигательную активность). Через 1, 4 и 13 недель участки имплантации оценивали визуально, ткани подвергали гистологическому исследованию.
Эксперименты выполнены на 55 половозрелых кроликах породы шиншилла массой 2,95 - 3,10 кг. В первой серии опытов на 10 животных определяли концентрацию антибиотика в крови и кости в зависимости от области имплантации УУИ-контейнера (тело L4 позвонка или крыло подвздошной кости). На 45 животных в 3 сериях опытов изучена фармакокинетика рифампицина при введении в имплантат дозах 120, 60 и 30 мг.
Оперативные вмешательства выполняли под обезболиванием Sol. Promedoli 2%-1,0 ml. При имплантации УУИ в крыло подвздошной кости кролика фиксировали в станке в положении на левом или правом боку соответственно при операции на крыле правой или левой подвздошной кости. Разрез кожи производили над гребнем крыла подвздошной кости. Последовательно рассекали кожу, подкожную клетчатку, поверхностную фасцию, от гребня крыла подвздошной кости отсекали на протяжении 2,5 см мышцы брюшной стенки. Поднадкостнично распатором обнажали дорзальный край гребня и часть тела подвздошной кости площадью 1,0x1,5 см. В гребне подвздошной кости формировали стандартный дефект размером 5x3x2 мм, в который после тщательного гемостаза внедряли УУИ, содержащий 120, 60 и 30 мг рифампицина.
При имплантации УУИ в тело L4 позвонка кролика фиксировали на правом боку с мягким валиком на уровне тела L4. Выполняли левосторонний косой внебрюшинный доступ к телу позвонка. В боковой поверхности тела L4 формировали стандартный дефект 5x3x2 мм, производили тщательный гемостаз. В дефект внедряли УУИ контейнер, содержащий 120, 60 или 30 мг рифампицина. После завершения обоих видов операций рана послойно ушивалась наглухо, накладывалась асептическая повязка.
Каждому кролику выполняли по 3 оперативных вмешательства под обезболиванием Sol. Promedoli 2%-1,0 ml, при первой операции УУИ с ри-фампицином вводили в правое крыло подвздошной кости, при второй - в левое, при третьей - в тело L4 позвонка. Забор кости для исследования производили также при хирургической операции в стерильных условиях. После взятия участка крыла подвздошной кости в области имплантации УУИ-контейнера и близлежащих мягких тканей операция на противоположном крыле осуществлялась не ранее 3 недель, так же как и операция на позвоночнике. Выполнено 135 операций. Количественное распределение операций по сериям опытов представлено в таблице 3.
Передний спондилодез углерод - углеродными имплантатами при воспалительных заболеваниях позвоночника
В клинике проведено изучение возможности применения высокопористых углерод-углеродных имплантатов (УУИ) марки УУКМ-4с1 для переднего спондилодеза у 59 больных, в том числе у 51 - при воспалительных заболеваниях позвоночника. Во время радикально-восстановительных операций пластика дефектов позвоночника 23 пациентам производилась УУИ, 28 - сочетанием УУИ с КАТ.
Методика операции. Доступ к пораженному отделу позвоночника и радикальный этап операции производили по стандартным методикам, принятым в отделении хирургии туберкулеза позвоночника СПб НИИФ. С учетом анатомических образований в шейном, грудном, грудо-поясничном и пояс-нично-крестцовом отделах предпочтение отдавали правосторонним доступам, в поясничном - левосторонним (в 3 случаях - правосторонним). При за-ращении плевральной полости выполняли интраплевральныи пневмолиз, у трех пациентов - экстраплевральный. При наличии двусторонних околопозвоночных абсцессов их удаляли одномоментно с обеих сторон. При наличии показаний больным производили декомпрессию дурального мешка с удалением патологического субстрата из просвета позвоночного канала и менин-голиз.
После проведения резекции тел пораженных позвонков в шейном и по-яснично-крестцовом отделах позвоночника передний спондилодез производили только УУИ, при этом пазы-зарубки в остатках тел формировали таким образом, чтобы в передних и задних отделах оставались выступы не менее 1 мм, которые препятствовали дислокации трансплантата кпереди и смещению его кзади в просвет позвоночного канала. Размеры имплантата подбирали в соответствии с размерами межпозвонкового диастаза, величина которого колебалась от 2,5 до 5 см. При внедрении имплантата производили реклинацию пораженного отдела. Имплантат плотно внедряли в образовавшийся межпозвонковый диастаз с таким расчетом, чтобы он находился позади передних выступов остатков тел позвонков. После прекращения реклинации имплантат оказывался плотно фиксированным в костном ложе. Рана послойно ушивалась с оставлением дренажа.
В грудном, гру до-поясничном и поясничном отделах пластика костного дефекта, протяженность которого была от 3 до 9,5 см, производилась УУИ или сочетанием его со свободными костными аутотрансплантатами. После формирования зарубок в остатках тел резецированных позвонков производили измерения образовавшегося межпозвонкового диастаза по его высоте, ширине и глубине в состоянии ручной реклинации позвоночника. УУИ необходимой формы и длины выбирали из набора (см. рисунок 9), при необходимости моделировали в соответствии с костным дефектом УУИ плотно внедряли в передние, наиболее нагружаемые отделы послеоперационного межпозвонкового диастаза, а аутотрансплантаты — в центральные и задние отделы. КАТ из ребра и крыла подвздошной кости использовали в количестве от 1 до 4 в зависимости от величины образовавшегося при резекции тел дефекта. После проведения спондилодеза реклинацию прекращали, при этом имплантат и аутотрансплантаты плотно фиксировались в костном ложе. Рану послойно ушивали с оставлением дренажа. Накладывали асептическую повязку.
Рентгенологическая визуализация УУИ в динамике. Оперированные больные подвергались рентгенологическому обследованию через 3 недели, 1,3, 6, 12 месяцев после операции. Рентгенотомографическая картина, изученная в динамике, позволяла судить о характере восстановительных процессов после операции. В соответствии с задачами исследования особое внимание уделялось изменениям, происходящим в области имплантации углеродного материала в костное ложе.
На месте имплантации углерод-углерода, начиная с третьей недели после операции, имело место костеобразование, исходящее из костного ложа тел позвонков. В первые три недели выявлялась едва заметная структура имплантата (см. рисунок 10) из-за его слабой рентгеноконтрастности, затем - постепенное (к 8 месяцам после операции) ее уплотнение с достижением степени, идентичной костной ткани позвонков и формированием костно-углеродного блока.
Концентрация рифампицина в сыворотке крови при его введении в УУИ - контейнере
Исследования по использованию УУИ в качестве контейнера лекарственных препаратов базировались на мониторировании биодоступности наиболее эффективного противотуберкулезного средства рифампицина, помещенного в имплантат.
Фармакокинетика рифампицина (R) в сыворотке крови, кости и окружающих мягких тканях при использовании его в УУИ-контейнере изучена в эксперименте на 55 кроликах. Содержание рифампицина в пробах определяли микробиологическим методом с использованием тест-культуры Staphylococcus aureus.
В первой серии опытов на 10 кроликах проведены предварительные исследования кинетики циркуляции рифампицина в зависимости от области имплантации УУИ-контейнера - в тело L 4 позвонка или в крыло подвздошной кости (см. таблицу 29).
Из приведенных данных таблицы 15 видно, что кинетика рифампицина не зависела от зоны локализации УУИ-контейнера. Об этом свидетельствуют сопоставимые концентрации антибиотика в пробах, взятых в различные сроки после имплантации УУИ-контейнера как в тело L 4 позвонка, так и в крыло подвздошной кости. Отмечены особенности фармакокинетики рифампицина в кости, где антибиотик обнаруживался в субстратах до 21 суток, что, вероятно, обусловлено медленной диффузией из УУИ-контейнера. Причем, в интервале от 3 до 7 суток наблюдали удержание высоких концентраций рифампицина на постоянном уровне.
Изучена возможность экстраполяции фармакокинетических параметров рифампицина, полученных на тестируемом штамме Staphylococcus aureus, на культуры МБТ при сопоставимых микробных нагрузках (107 клеток/мл). С этой целью проведено исследование жизнеспособности стандартного штамма М. tuberculosis H37RV в экстрактах кости, содержащих 0,6 и 1,7 мкг/мл рифампицина. Показано, что при концентрации антибиотика 0,6 мкг/мл гибель микобактерий составила 40% клеток (бактериостатический эффект), при концентрации 1,7 мкг/мл - 100% (бактерицидный эффект).
Внутрикостное введение УУИ-контейнера с рифампицином в дозе 120 мг показало, что уже через 1 час после операции концентрация антибиотика в системном кровотоке превышала в 1,4 раза бактериостатическую в отношении МБТ (см. таблицу 30). В последующие 5 часов регистрировали нарастание содержания антибиотика до максимального - 1,5±0,05 мкг/мл (через 6 часов). Далее концентрация рифампицина начинала плавно снижаться с 1,3±0,01 мкг/мл (через 7 часов) до 0,73±0,06 мкг/мл (через 20 часов). Важно, что на протяжении 20 часов в системном кровотоке антибиотик удерживался в концентрациях, превышающих бактериостатические в 1,2 -2,5 раза, т.е. близких к бактерицидным. Через 24 часа после введения рифам-пицин определялся в минимальных количествах (0,27±0,06 мкг/мл), через 72 и 120 часов его не удавалась обнаружить в крови.
Внутрикостное введение УУИ-контейнера с рифампицином в дозе 60 мг показало, через 2 часа после операции в системном кровотоке антибиотик определялся в суббактериостатической концентрации (0,55±0,05 мкг/мл), но уже к 4 часам его количества были выше бактериостатических величин в 1,6 раза (0,97±0,05 мкг/мл). Максимум концентрации наблюдался к 8 часам после операции и составил 1,23±0,06 мкг/мл. В интервале от 8 до 16 часов имелось "плато" концентрации на уровне 1,22 мкг/мл. Начиная с 18 часов после операции концентрация рифампицина в системном кровотоке достоверно снижалась до минимальных количеств - 0,25±0,07 мкг/мл (через 24 часа). Через трое суток рифампицин в системном кровотоке не определялся.
При внутрикосмном введении УУИ-контейнера с рифампицином в дозе 30 мг содержание антибиотика в системном кровотоке в интервале от 2 до 16 часов удерживалось на суббактериостатическом уровне - менее 0,5 мкг/мл (см. таблицу 30). В дальнейшие сроки наблюдения (17 - 24 часа) рифампицин в крови животных не выявлялся.
Сравнительную кинетику рифампицина в сыворотке крови при введении в УУИ-контейнере различных доз препарата иллюстрирует рисунок 26.
91 Таким образом, при внутрикостном введении УУИ-контейнера с ри-фампицином общее время присутствия антибиотика в системном кровотоке составляет 24 часа. При использовании рифампицина в дозах 60 и 120 мг максимум концентрации достигается через 6-8 часов и составляет 1,5±0,05 мкг/мл и 1,23±0,06 мкг/мл, что превышает бактериостатические концентрации в отношении МВТ в 2,1 - 2,5 раза. При использовании в УУИ-контейнере рифампицина в дозе 30 мкг/мл его концентрация в системном кровотоке не достигает бактериостатических в отношении МБТ.
