Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
1.1. Этиология, патогенез, клиника переломов 9
1.2. Лечение переломов 14
1.3. Рентгенологический контроль за репаративными процессами 17
1.4. Металлы и покрытия, применяемые в травматологии 20
Глава 2. Материалы и методы исследования 25
2.1. Экспериментальная часть 26
2.2. Клиническая часть 32
2.3. Номенклатура статистической обработки 34
Глава 3. Результаты исследований 35
3.1. Экспериментальная часть 35
3.1.1. Результаты клинических исследований 35
3.1.2. Результаты гематологических исследований 39
3.1.3. Результаты биохимических исследований 45
3.1.4. Результаты рентгеновских исследований 52
3.1.5. Результаты исследований по данным РКТ 56
3.1.6. Результаты морфологических исследований 60
3.2. Клиническая часть 71
Обсуждение результатов исследований 79
Заключение 85
Выводы 87
Рекомендации по использованию научных выводов 89
Список литературы
- Лечение переломов
- Металлы и покрытия, применяемые в травматологии
- Номенклатура статистической обработки
- Результаты биохимических исследований
Введение к работе
Актуальность темы исследования
В современной ветеринарной ортопедии и травматологии предъявляются все более высокие требования к качеству остеофиксаторов, используемых при проведении реконструктивно-восстановительной хирургии опорно-двигательного аппарата (Самошкин И.Б., 2008; Шакирова Ф.В., 2008, 2011; Дюльгер П.Г., Ягников С.А., 2012). Металлические остеофиксаторы имеют ряд недостатков, связанных с невысокой стойкостью к коррозии, особенно под воздействием биологически активных сред, что приводит к металлозу, несовместимости с тканями живого организма и различным осложнениям и их отторжению. Также актуальны вопросы остеорегенерации, протекающей в условиях применения различных металлов, которые находятся в центре внимания клиницистов, хирургов и морфологов. Это обусловлено тем, что от характера и скорости репа-ративного процесса зависит качество функциональной активности конечности (Анников В.В., 2011; Ватников Ю.А., 2012). Задача травматолога - обеспечить раннее восстановление функции оперированной конечности (Анников В.В., 2011; Машков В.М., 2012; Дюльгер П.Г., Ягников С.А., 2013). В последние годы внедряются высокие технологии, в частности рентгеновская компьютерная томография (Хоружик С.А., 2011), позволяющая точно диагностировать преобразование костной системы, при этом отмечаются патогномоничные рентгено-морфологические корреляции (Шевцов В.И., 1999).
Одним из решений проблемы получения нового поколения имплантатов является использование схемы «металлическая основа - биопокрытие» - нанесение на их поверхность биосовместимых нерезорбируемых покрытий, механические и биологические свойства которых должны быть оптимальными для формирования быстрой и прочной связи с окружающей тканью. В настоящее время в качестве упрочняющих и защитных поверхностей используются покрытия на основе нитридов титана. Покрытия имплантатов, содержащие нитриды титана, привлекательны биосовместимостью, обеспечивают низкий коэффициент трения и адекватную остеоинтеграцию (Sovak G., 2000). Потенциально перспективными представляются также покрытия, содержащие нитрид гафния, который характеризуется химической инертностью, хорошим сопротивлением к окислению в экстремальных условиях (Абдуллин И.Ш., 2004), однако исследования по использованию этого вида покрытий единичны. Анализ отечественной и зарубежной литературы свидетельствует о том, что достаточно большое количество работ посвящено исследованиям с покрытием нитридом титана, однако сведений, посвященных нанопокрытиям редких металлов IV группы, в частности гафнию, нам обнаружить не удалось.
Цель исследования - оценить системные и локальные эффекты индуцированной костной травмы у животных при хирургической коррекции имплан-татами с покрытием нитридами титана и гафния.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1. Выявить динамику клинических, гематологических и биохимических показателей при имплантации остеофиксаторов с покрытием нитридами титана
и гафния.
-
Установить особенности формирования костной мозоли и представить денситометрические показатели регенерата методом компьютерной томографии.
-
На основании результатов морфологических исследований оценить локальные изменения в костной ткани у экспериментальных животных.
-
Провести клиническую апробацию исследуемого покрытия при оказании хирургической помощи животным со спонтанными травмами.
Научная новизна
На основании комплексного подхода выявлено, что покрытие нитридами металлов IV группы (титан и гафний) не вызывает острых воспалительных явлений в зоне контакта металл - кость, тем самым продлевая срок службы фиксаторов.
На основании стабильного уровня ферментов АсАТ, АлАТ и ЛДГ установлено отсутствие гепатотоксического действия данного покрытия, что характеризует его биоинертность.
На основании методов лучевой диагностики представлена количественная и качественная оценка состояния контактного регенерата и стадийности перестройки кости при открытых диафизарных переломах костей голени, позволяющая оценить течение репаративной регенерации в раннем и позднем послеоперационном периоде.
Теоретическая и практическая значимость работы
На основании комплексного методического подхода, включающего хирургические, клинико-морфологические, гематологические, биохимические, научно обоснованы положения о возможности прогнозирования репаративной регенерации тканей в области погружного остеосинтеза фиксаторами с покрытием нитридами титана и гафния.
Результаты морфологических исследований и денситометрии - костного регенерата позволили разработать алгоритм оценки состояния тканей в зоне репарации в целях контроля и прогнозирования консолидации отломков при переломах длинных трубчатых костей, позволяющий внести своевременную коррекцию в процесс остеоинтеграции. Изучены морфологические изменения крови, позволяющие судить об отсутствии токсического влияния нитридов титана и гафния на организм животных.
Полученные данные расширяют представление о клинико-морфологи-ческих изменениях в организме животных при костной травме, открывая новые возможности для научно обоснованного подхода к применению фиксаторов с покрытием нитридами титана и гафния для погружного остеосинтеза в качестве профилактики воспалительных процессов в условиях длительной фиксации.
Методология и методы исследования
Научное обоснование репаративного остеогенеза при имплантации фиксаторов с покрытием нитридами титана и гафния дало комплексный подход к изучаемой проблеме, включающий использование классических и современных методов исследования: клинический, гематологический, биохимический, клас-
сическую рентгенографию, рентгеновскую компьютерную томографию и световую микроскопию гистологических срезов.
Положения, выносимые на защиту
Использование остеофиксаторов для погружного остеосинтеза с покрытием нитридами титана и гафния - основа для создания условий течения регенерации и органотипической перестройки костных структур до их полного функционального восстановления.
Метод рентгеновской компьютерной томографии позволяет получить информацию о состоянии остеорегенерата, оценить характер ремоделирования кости в зоне травмы.
Разработаны критерии визуального контроля структурного состояния и качества костной мозоли для объективной оценки процесса консолидации отломков.
Рентгенографические данные, подтвержденные морфологическими исследованиями, являются объективными критериями в диагностике течения постоперационного периода.
Степень достоверности и апробация результатов исследования
Исследования были проведены на достаточном количестве материала. Использовали гематологический, биохимический, рентгенографический и морфологический методы исследования. В процессе эксперимента полученные цифровые данные были подвергнуты статистической обработке (Ахтямов И.Ф., 2008).
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на:
Международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения», г. Белгород, 20-21 ноября 2012 года.
87-й Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых ученых, посвященной 155-летию Л.О. Даршкевича, г. Казань, 21-22 марта 2013 года.
Международной научно-практической конференции, посвященной 140-летию КГАВМ имени Н.Э. Баумана «Научное и кадровое обеспечение инновационного развития агропромышленного комплекса», г. Казань, 27-30 мая 2013 года.
Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Занятия молодых для развития ветеринарной медицины и АПК страны и XXII Международной выставки товаров и услуг для домашних животных «ЗООСФЕРА - 2013», г. Санкт-Петербург, 22-23 ноября 2013 года.
Presented the poster «A comparative study of experimental implants coated with titanium and hafnium nitrides» at the Southern European Veterinary Conference 48 AVEPA National Congress (Barcelona, Spain. 17-19 October, 2013).
По материалам диссертации опубликованы 10 печатных работы, из них 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Сведения о практическом использовании научных результатов
Материалы диссертационной работы внедрены в учебный процесс на кафедрах ветеринарной хирургии ФГБОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана»; диагностики, внутренних незаразных болезней, фармакологии, хирургии и акушерства ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина»; ве-теринарно-санитарной экспертизы, хирургии и акушерства ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет».
Личный вклад автора и выполнение работы
Диссертантом самостоятельно проведен аналитический обзор литературы по изучаемой проблеме, выполнены морфологические, рентгенографические исследования. Проведены экспериментальные исследования, связанные с оперативными вмешательствами и послеоперационной реабилитацией животных. Обобщены, проанализированы и статистически обработаны полученные данные.
Объем и структура работы
Диссертация изложена на 115 страницах машинописного текста и состоит из глав: Введение; Обзор литературы; Материалы и методы исследования; Результаты исследований; Обсуждение результатов исследований; Заключение; Выводы; Практические предложения; Список литературы. Последний включает 210 источников, в том числе 177 отечественных и 33 зарубежных авторов. Работа иллюстрирована 64 рисунками и 25 таблицами.
Лечение переломов
Для оценки костного метаболизма в ортопедотравматологической практике проводят оценку активности щелочной фосфатазы и ее костного изофермента, уровня кальция и фосфора [39, 150]. Также для оценки состояния скелетных мышц проводится определение активности ферментов - лак-татдегидрогеназы (ЛДГ), аланиновой (АлАТ) и аспарагиновой (АсАТ) тран-саминазы [69, 94]. По мнению некоторых авторов, необходимо проведение и гематологических исследований для оценки риска развития осложнений в послеоперационном периоде с расчетом лейкоцитарного индекса интоксикации [118, 119].
Патогенез заживления перелома кости представлен четырьмя фазами. Первая фаза: развивается серозное асептическое воспаление, экссудация и эмиграция лейкоцитов в мягкие ткани. Жировая и фиброзная ткани гибнут в результате прямой физической травмы из-за уменьшения кровоснабжения. Разъединенные концы костных отломков подвергаются некрозу. В результате образования гематомы образуется рыхлая ткань, соединяющая отломки. Под влиянием остеокластов и их фермента кислой фосфатазы происходит организация отломков кости. Формируется рыхлая ткань, состоящая в основном из мезенхимальных клеток, расположенных между сосудистыми петлями [85, 86]. Появление дефекта компактного вещества кости вызывает снижение внутрикостного давления и перемещение крови к окружающим мягким тканям, увеличивая гематому [35, 56, 57]. Кровопотеря является стимулятором начального пути остеогенеза, однако обширная гематома может препятствовать нормальной консолидации [88].
Следующая, вторая фаза характеризуется образованием соединительнотканной мозоли, охватывающей концы в виде муфты. В этот период отмечается дифференциация клеточных элементов и образование волокнистых структур. Первоначальное развитие остеоидной ткани происходит в клеточных элементах надкостницы, эндоста и костного мозга на некотором расстоянии от линии излома [162]. Движение ткани осуществляется от периферии к центру. На фоне пролиферации клеток образуются очаги гомогенизации -соединение коллагеновых волокон в сплошную массу, что связано с выпадением между ними белка. В дальнейшем очажки сливаются в остеоидные балочки, формирующие губчатые структуры. Превращение грануляционной ткани в грубоволокнистую означает образование костной мозоли. Первичная костная мозоль заполняет диастаз между фрагментами кости. Клеточные элементы соединительной ткани превращаются путем дифференциации в остеобласты и костные клетки. Зона регенерации состоит из незрелой, хорошо васкуляризованной ткани [32, ПО]. Наличие участков некроза в зоне перелома имеет большое значение для регенерации, так как они служат стимуляторами репаративного процесса, являясь механическими и химическими раздражителями. Крупные участки некроза механически препятствуют процессу регенерации.
Третья фаза характеризуется оссификацией мозоли [31]. В коллагеновых волокнах соединительнотканной мозоли возникают очаги уплотнения. В области перелома и близлежащих участках соединительнотканная мозоль в зависимости от условий сращения дифференцируется или прямо в костную ткань, или вначале в хрящевую, а затем в костную. Постепенно соединительная ткань дифференцируется в остеоидную.
Четвертая фаза характеризуется последующей перестройкой мозоли. Костные балки мозоли, не участвующие в статико-динамической нагрузке, рассасываются, а испытывающие давление - укрепляются. Со временем место бывшего перелома по своей архитектонике приближается к нормальной кости [33, 165].
Нерастворимые нити соединительной ткани состоят из коллагена I типа, особенности которого соответствуют высоким механическим нагрузкам [37, 151]. Фибриллы коллагена образованы молекулами тропоколлагена, соединенными конец к концу и бок о бок. Все они обогащены глицином, расположенным вдоль молекулы белка, пролином, лизином [34, 36]. Коллаген кости, в отличие от коллагена мягких тканей, содержит больше оксилизина и меньше лизина. Коллаген синтезируется в виде высокомолекулярного предшественника - проколлагена. Синтез коллагена происходит гидроксилирова-нием пролиновых и лизиновых остатков, затем происходит формирование спиральных структур молекул проколлагена. Гидроксилирование прекращается, когда молекулы проколлагена объединяются, и начинается гликозили-рование. Тропоколлаген образует фибриллы; после образования поперечных сшивок формируется зрелый коллаген [54, 55]. Минеральные вещества, присутствующие в нормальной пластинчатой кости, концентрируются внутри коллагеновых фибрилл. Структура решетки неорганических кристаллов кости близка структуре оксиапатита. Его структура наиболее полно отвечает требованиям максимального обмена. Минеральные вещества кости представляют собой систему с большой поверхностью, находящейся в тесном контакте с окружающей жидкостью. Интенсивное кровоснабжение и высокая скорость протекания крови имеют большое значение для гомеостаза костной ткани. Минеральные компоненты поступают из окружающей жидкой фазы, которая является перенасыщенной. Образуется поверхность, на которой может легко происходить формирование кристаллической решетки. Образование кристаллов индуцирует коллаген. Коллаген является стимулятором ядро-образования кристаллов оксиапатита. Отложение оксиапатита на органическом матриксе зависит от степени созревания коллагена. Формирование минеральной кристаллической решетки начинается в зоне коллагеновых волокон, затем они становятся центрами для отложения гидрооксиапатита в пространстве между коллагеновыми волокнами [97].
Другая часть минеральной фазы кости представлена аморфным фосфатом кальция, который преобладает в раннем возрасте. В зрелой кости преобладает оксиапатит. Аморфный кальцийфосфат обладает высокой метаболической активностью, а его содержание зависит от условий питания. Он более растворим, чем оксиапатит. Эта фракция представляет собой лабильный резерв кальция и фосфора [148].
Металлы и покрытия, применяемые в травматологии
На протяжении всего опыта в экспериментальных группах концентрация ионизированного кальция в сыворотке крови имела тенденцию к увеличению на всех сроках наблюдения. Исключение составили 10-е и 60-е сутки наблюдений, где степень повышения была достоверно выраженной у животных подопытной группы на 10 % (р=0,004) и 15 % (р=0,015) соответственно (рис. 3.18, табл. 3.18).
В ходе опыта не было выявлено достоверно значимых отличий концентрации фосфора в сыворотке крови между экспериментальными группами (табл. 3.19, рис. 3.19). Значения этих показателей не отличались от доопера-ционных и колебались в пределах погрешности.
При проведении сравнительного анализа установили, что концентрация глюкозы (табл. 3.20, рис. 3.20) на 1-е сутки в сыворотке крови в обеих груп 50 пах повышалась в отношении фоновых показателей в группе сравнения на 2
Концентрация аланинаминотрансферазы (АлАТ), аспартатаминотранс-феразы (АсАТ) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в обеих группах эксперимента не изменялась на всех сроках наблюдения и достоверно от дооперационных значений не отличалась, колебания показателей находились в пределах физиологической нормы.
Результаты рентгенографических исследований При анализе этапных рентгенограмм костей голени кролика в боковой проекции на 10-е сутки эксперимента в обеих группах отмечался поперечный перелом средней и нижней трети диафиза болыпеберцовой кости, фиксированный инрамедуллярно спицей (рис. 3.24). На данном сроке исследований в обеих группах четко прослеживали линию перелома, признаков консолидации отломков кости не отмечали.
При проведении рентгенографии на 20-е сутки в группе сравнения была выявлена тенденция краевой, массивной периостальнои консолидации. Репозиция отломков без смещения, с начальными признаками консолидации, а в подопытной группе - слабо выраженная периостальная реакция, линия перелома не четкая, еле заметная.
На 30-е сутки в группе сравнения отмечали четкий кортикальный слой, еле заметную линию перелома, слабо выраженную периостальную реакцию, эндостальная мозоль не визуализировалась (рис. 3.25). В подопытной группе на этом же сроке линия перелома слабо прослеживалась, периостальная мозоль плотная ограниченная, отмечалась прерывистая эндостальная реакция.
На 60-е сутки у животных группы сравнения при четком кортикальном слое определяли образование ограниченной костной мозоли за счет периоста, линия перелома слабозаметна, наличие эндостальнои мозоли не было выражено. У животных подопытной группы отмечали полную консолидацию отломков за счет периостальнои и эндостальнои мозоли ограниченной зоной перелома (рис. 3.26).
При проведении рентгенографии на 120-е сутки у животных обеих групп определяли срастающийся поперечный перелом на границе средней и нижней трети диафиза болыпеберцовой кости. Отмечали умеренную деформацию зоны перелома в виде расширения. Но у животных группы сравнения регенерация костных отломков происходила за счет периостальной консолидации, а в подопытной группе отмечалась слабо выраженная эндостальная консолидация (рис. 3.27).
При проведении рентгенографии на 180-е сутки у животных обеих групп определяли сросшийся поперечный перелом на границе средней и нижней трети диафиза болыпеберцовой кости. Деформация диафиза в области перелома сглаживается. Регенерация костных отломков у животных подопытной группы происходила преимущественно за счет периостальной и эн-достальной консолидации, а у животных группы сравнения доминировала периостальная консолидация при слабо выраженной эндостальной (рис. 3.28). a)
Рентгенограмма костей голени кролика. Боковая проекция. 180 сутки эксперимента: а - группа сравнения, б - подопытная группа. 3.1.5. Результаты исследований по данным рентгеновской компьютерной томографии При проведении мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ) костей голени интактных кроликов выявили, что плотность кортикальной пластинки большеберцовой кости в зоне в средней трети диафиза составила 2890,0 ± 63,1 HU (табл. 3.24).
На 10-е сутки после операции на серии рентгеновских компьютерных томограмм у животных обеих групп были получены изображения костей голени правой конечности (рис. 3.29), где определялся поперечный перелом нижней трети большой берцовой кости, фиксированный интрамедуллярной конструкцией. В зоне остеоклазии наблюдали периостальную реакцию. Плотность формировавшейся периостальной мозоли у животных группы сравнения на данном сроке составила 443,0 ± 44,0 HU, что на 50 % ниже, чем у животных подопытной группы 877,0 ± 30,0 HU (р=0,001) (рис. 3.28; табл.
МСКТ большеберцовой кости в области перелома. 10-е сутки эксперимента. Мультипланарная реконструкция (MPR): а - группа сравнения, б - подопытная группа. При исследовании методом КТ на 30 сутки у животных группы сравнения (рис. 30, а) толщина периостальной мозоли составила 4,68±0,24 мм, что значительно превышала таковую у животных подопытной группы 3,86±0,27 мм (рис. 30, б).
На 30-е сутки были выявлены достоверные различия между группами, где плотность кортикальной пластинки у животных с имплантатами из стали без покрытия была достоверно меньше на 19 %, чем у животных с имплантатами, покрытыми нитридами титана и гафния (р=0,001) (рис. 3.31, табл. 3.24). Отмечалась полная консолидация отломков болыпеберцовой кости у животных обеих групп.
Результаты морфологических исследований На 10-е сутки в зоне перелома - у животных подопытной группы была выявлена полностью сформированная соединительнотканная мозоль, которая трансформировалась в предварительную костную мозоль, состоящую преимущественно из ретикулофиброзной костной ткани (рис. 3.35). Активный коллагенез сопровождался процессом костеобразования. Так, на фоне гомогенизации коллагеновых структур образовывались остеоидные балки. При этом обнаруживались пролиферирующие остеобласты как в зоне повреждения, так и в периосте и эндосте. Параллельно с этим присутствовал процесс рассасывания некротически измененных концов старой кости и избытка вновь образованных остеоидных структур (рис. 3.36). Данную функцию выполняли остеокласты с образованием так называемых ячеек рассасывания. Коллагеновые волокна, как правило, были соединены с костными балками, в некоторых из которых уже обнаруживалось обызвествление. Здесь же располагались сосудистые петли. Пространство между балками и сосудами было заполнено рыхлой волокнистой соединительной тканью. Вновь образованные костные балки всегда были связаны со старой костью (краями отломков). По краям отломков кости на данном сроке завершалось рассасывание некроти 61
Микроморфология болыпеберцовой кости в области остеоклазии. Подопытная группа. 10-е сутки эксперимента. Гематоксилин и эозин, об. 10 ок. 20. Рассасывание некротически измененных концов старой кости. ческих масс, происходило разрастание грануляционной ткани с последующим остеогенезом. В гаверсовы каналы отломков врастали сосуды и мезен-химальные клетки. Между отдельными костными балками появлялись попе 62 речные перемычки. Некоторые костные структуры смыкались своими периферическими концами, образуя первичные гаверсовы каналы, заполненные волокнистой тканью и капиллярами.
У животных группы сравнения заживление в целом протекало так же, как и при использовании спиц с напылением (рис. 3.37). Однако, в некоторых случаях в периостальной части мозоли костеобразование протекало по пери-хондральному типу (рис. 3.38).
Номенклатура статистической обработки
В раннем и позднем послеоперационном периоде мы не наблюдали признаков местной и общей аллергической реакции на введенные остеофик-саторы. Через 45 суток после операции у животных были извлечены спицы из костномозгового канала. Целостность кости и опорная функция конечности полностью восстановились. Костные отломки при адекватной нагрузке были неподвижны и безболезненны. Пальпаторно определялось плотное, четко ограниченное утолщение в зоне перелома.
Для иллюстрации приводим выписку из истории болезни № 2 Кот Тихон, черной масти, 2 года, упитанность средняя, масса тела 3,5 . R-графия плечевой кости. Боковая проекция. Оперативное вмешательство было проведено на 2-е сутки после травмы. В раннем послеоперационном периоде за животными вели ежедневные наблюдения.
08. 2012г. Т-38,5С; П-98; Д-32. Состояние угнетенное, пищевая возбудимость понижена. Животное лежит, встает по принуждению, на оперированную конечность не опирается. Отечность тканей в области шва умеренная. Экссудация выраженная, объем отделяемого «2,0 мл.
08. 2012г. Т-39,1С; П-124; Д-38. Состояние несколько угнетенное, пищевая возбудимость понижена. Конечность отечна, ткани гиперемирова-ны, объем раневого отделяемого «1,5 мл. Опорная функция оперированной конечности отсутствовала. При пальпации мягких тканей в области шва определялась болезненность. Проведена контрольная Ro-графия (рис. 3.52). На рентгеновском снимке определялся поперечный оскольчатый перелом правой конечности, фиксированный интрамедуллярно двумя спицами со смещением по ширине. 5. 08. 2012г. Т-39,3С; П-110; Д-32. Общее состояние удовлетворительное. Аппетит сохранен. При движении животного отмечалась хромота сильной степени. Объем раневого экссудата составлял «1,0 мл. Мягкие ткани в области шва гиперемированы, при пальпации отмечалась болезненность. 6. 08. 2012г. Т-38,9С; П-86; Д-28. Общее состояние удовлетворительное. Опорная функция конечности отсутствовала. Сохранилась гиперемия тканей в области шва. Экссудация незначительная. 09. 08. 2012г. Т-39,1С; П-92; Д-30. Общее состояние удовлетворительное. При передвижении животное на оперированную конечность не опиралось. Отечность умеренная. 15. 08. 2012г. Т-38,8С; П-94; Д-26. Общее состояние удовлетворительное. При движении отмечалась хромота опирающегося типа средней степени. Отечность мягких тканей и экссудация отсутствовала. Швы сняты. При пальпации в области перелома болезненность незначительная. 03. 09. 2012г. Т-38,3С; П-80; Д-22. Общее состояние удовлетворительное. В состоянии покоя опорная функция сохранена. Животное более уве 74 ренно при движении использовало оперированную конечность, сохранялась хромота средней степени. В зоне перелома пальпаторно определялось плотное, значительных размеров утолщение, отмечалась незначительная болезненность. Подвижность отломков в зоне перелома отсутствовала. 10. 09. 2012г. Т-38,3С; П-76; Д-25. Общее состояние удовлетворительное. Кот уверенно опирался на оперированную конечность. Хромота слабой степени. В зоне перелома болезненность полностью отсутствовала. 18. 09. 2012г. Т-38,3 С; П-76; Д-25. Кот «Тихон» клинически здоров. Были удалены спицы из костномозгового канала. Пальпаторно определялось твердое, четко ограниченное утолщение. Костные отломки неподвижны. При удалении спицы в зоне непосредственного контакта покрытия с параоссаль-ными тканями обнаруживалась соединительно-тканная капсула, которая была взята для гистологического исследования.
Микроскопическая картина Сформированная капсула была представлена фиброзно-мышечной тканью (рис. 3.53). Фиброзная ткань плотная, типа рубцовой. Обнаруживались включения жировой клетчатки. На отдельных участках располагались группы кровеносных сосудов, преимущественно капилляры и артериолы, которые были полнокровны и с расширенным просветом (рис. 3.54). Встречались отдельные небольшие лимфогистиоцитарные инфильтраты (рис. 3.53).
Соединительно-тканная капсула на месте контакта покрытия с параоссальными тканями. Гематоксилин и эозин, об. 10 ок. 20. Полнокровие и расширение просвета кровеносных сосудов.
Приводим выписку из истории болезни № 6. Кот Маркиз, рыжей масти, 3 года, упитанность средняя, масса тела Зкг. Ds.: поперечный диафизарный перелом бедренной кости. Оперативное вмешательство проводили на 2-е сутки после травмы. 21. 05. 2012г. Т-39,2 С; П-108; Д-30, состояние животного угнетенное. Пищевая возбудимость отсутствовала. Перемещался по принуждению, на оперированную конечность не опирался. Отмечалась незначительная отечность, экссудация выражена хорошо, объем раневого отделяемого составлял «1,5 мл. 22. 05. 2012 г. Т-38,9С; П-110; Д-32. Общее состояние удовлетворительное, пищевая возбудимость отсутствовала. Кот перемещался с трудом, на оперированную конечность не опирался, отмечалась хромота сильной степени опирающегося типа. Отечность мягких тканей в области шва умеренная, отделяемый экссудат «1,0 мл. 23. 05. 2012 г. Т-38,7 С; П-102; Д-30. Общее состояние удовлетворительное, аппетит умеренный. Отмечалась хромота сильной степени. Отечность в области шва выражена слабо, края раны гиперемированы, болезненны при пальпации. Экссудация незначительная.
24. 05. 2012 г. Т-39,1С; П-91; Д-26. Общее состояние удовлетворительное. При движении поврежденной конечностью не пользовался. В состоянии покоя опускал ее на пол. В области шва сохранились гиперемия и слабо выраженная болезненность.
30. 05. 2012 г. Т-38,7С; П-82; Д-30. Общее состояние удовлетворительное. При движении отмечалась хромота опирающегося типа средней степени. В состоянии покоя слегка опирался на конечность. Отечность мягких тканей и экссудация отсутствовали. Незначительная гиперемия и болезненность сохранялись в области мягких тканей. Швы сняты.
15. 06. 2012 г. Т-38,6С; П-83; Д-22. Общее состояние удовлетворительное. Признаки воспаления отсутствуют. Более уверенно опирался на больную конечность. Хромота сохранялась. Болезненность в зоне перелома незначительная, пальпаторно в области перелома определялось утолщение. Взаимоподвижность фрагментов отсутствовала.
20. 06. 2012 г. Т-38,3 С; П-76; Д-25. Общее состояние удовлетворительное. Животное уверенно опиралось на оперированную конечность, отмечалась слабо выраженная хромота опирающегося типа. В зоне перелома болезненность полностью отсутствовала.
5. 07. 2012 г. Т-38,3 С; П-76; Д-25. Кот Маркиз клинически здоров. Была удалена спица из костномозгового канала. Пальпаторно определялось твердое, четко ограниченное утолщение. Взаимоподвижность отломков отсутствовала. При удалении спицы в зоне непосредственного контакта покрытия с параоссальными тканями отмечалась соединительно-тканная капсула (рис. 3.55). Ткани были взяты для гистологического исследования.
Результаты биохимических исследований
Мониторинг биохимических показателей проводили для оценки гепа-тотоксичности нитридов титана и гафния, а также определения маркеров костного метаболизма как критерия течения регенерации.
Количество общего белка в сыворотке крови снижалось до 10-х суток, восстанавливаясь затем до исходных значений. По мнению некоторых авторов, снижение уровня белка происходит за счет угнетения белково-синтетической функции печени в ответ на травму [69, 70]. Травма кости активирует распад белков не только в параоссальных тканях, но и в тканях всего организма. Во второй фазе, наступающей с 10-14-х суток остеогенеза, характеризуется нормализацией уровня общего белка. При гипопротеинемии задерживается натрий, что может привести к изменению баланса между объемом циркулирующей крови и межтканевой жидкости, что клинически проявляется отеками.
Наши исследования показали, что на ранних и поздних послеоперационных этапах изменение ключевого электролита, кальция, не претерпевало значимых изменений. Идентичная динамика выявлялась при анализе концентрации фосфора в сыворотке крови. Анализируя результаты исследований других авторов, было отмечено, что значимые проявления динамики кальция и фосфора регистрировались при более обширных оперативных вмешательствах — политравмы, либо в условиях дистракционного остеосинтеза [94, 136].
Щелочная фосфатаза является показателем деятельности остеобластов и интенсивности минерализации вновь образованной мозоли. При переломах ее активность в крови повышена, что связано с активацией ее синтеза. Во время перелома происходит усиленная мобилизация фермента и транспортировка его из депо в зону перелома. В условиях нашего исследования динамика концентрации щелочной фосфатазы имела тенденцию к снижению. Мы это связываем с тем, что у молодых животных концентрация данного фермента высока за счет костного изофермента. В условиях нашего хронического опыта, по мере увеличения возраста животных, концентрация данного фермента понижалась. Мы не можем отнести данное явление на счет несостоятельности костеобразовательного процесса ввиду полученных достоверных данных денситометрических исследований, описанных выше [41, 150].
Следующий этап комплексного лабораторного мониторинга - оценка тяжести повреждения параоссальных тканей, прежде всего мышц и паренхиматозных органов. Динамика концентрации глюкозы также не имела резко выраженных изменений ввиду малой травматизации. Концентрация амино-трансфераз (АлАТ и АсАТ) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) не изменялись, находясь в пределах референтных значений [94, 139]. При отсутствии значимых изменений в состоянии биохимических показателей можно предполагать достаточно высокую степень биосовместимости [11, 142].
Результаты гистологического исследования свидетельствуют, что на 30-е сутки эксперимента наблюдалось различие в микроскопической картине проявления остеогенеза. У животных группы сравнения процесс заживления несколько отставал от животных опытной группы, где происходило активное формирование пластинчатых структур в зоне остеоклазии. Полная оссифика-ция мозоли у животных происходила к 60-м суткам, и значимых различий между группами выявлено не было. С целью обнаружения локальных изменений в медуллярном канале вследствие длительного нахождения остеофиксаторов с нитридным покрытием сверхтвердых металлов, были проведены гистологические исследования участка кости над зоной остеоклазии. Было доказано, что длительное нахождение данных остеофиксаторов не оказывает негативного воздействия на структуры медуллярного канала.
Таким образом, проведенное исследование позволяет заключить, что остеоклазия и длительный остеосинтез имплантатами из стали 12Х18Н9Т с покрытием нитридами титана и гафния сопровождается локальной перестройкой костной ткани в зоне перелома и характеризуется отсутствием дополнительных реактивных изменений в организме экспериментальных животных по сравнению с имплантатами из стали 12Х18Н9Т без покрытия.
Острая воспалительная реакция после остеотомии и остеосинтеза носит краткосрочный характер, а ее проявления менее выражены при использовании имплантатов из стали с покрытием нитридами титана и гафния по сравнению с имплантацией стали без него. В опытной группе животных такие маркеры ответа острой фазы воспаления, как уровень СРБ, СОЭ, рост количества палочкоядерных и сегментоядерных нейтрофилов, нормализовались в более короткие сроки, чем в группе сравнения. В наших экспериментах не выявлены патологические сдвиги со стороны эозинофилов и базофилов, что является свидетельством отсутствия сенсибилизации организма на введенные имплантаты. Экспериментально также установлено отсутствие негативного влияния нанопокрытия нитридами титана и гафния на эритро- и лейкопоэз. Незначительное колебание эритроцитов определяло стадии развития травматической болезни. Послеоперационное восстановление поврежденной костной ткани не сопровождалось осложнениями при имплантации стали с покрытием нитридами титана и гафния.
Оперативное вмешательство не вызывало существенных системных повреждающих влияний, что подтверждалось биохимическими показателями сыворотки крови. Применение имплантатов из стали 12Х18Н9Т (группа сравнения) и имплантатов из стали 12Х18Н9Т с покрытием нитридами титана и гафния (подопытная группа) не нарушали ни глюкостатической, ни бел-ковосинтетической функции печени. Стабильный уровень ферментов Ac AT, АлАТ и ЛДГ исключал признаки токсического воздействия на организм жи 87 вотных.
Анализируя динамику маркеров костного метаболизма (ионного кальция, фосфора, щелочной фосфатазы), установили, что ремоделирование костной ткани у животных с исследуемым покрытием происходило в более ранние сроки, что подтверждалось результатами рентгеновских и гистологических исследований.
По результатам рентгенографических исследований сращение отломков в подопытной группе животных происходило за счет периостальной и эндостальной мозоли. У животных группы сравнения на протяжении всего эксперимента консолидация костных отломков была за счет периостальной мозоли, и лишь на 180-е сутки отмечали слабо выраженную эндостальную реакцию.
По данным мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ), достоверно установили, что применение имплантатов с покрытием нитридами титана и гафния, обладающих высокой прочностью и химической стабильностью, формирование кортикальной пластинки в зоне остеоклазии сопровождалось с более высокими показателями плотности.
По результатам гистологических исследований у животных группы сравнения процесс заживления несколько отставал. В некоторых случаях в периостальной части мозоли был выявлен перихондральный остеогенез. На заключительном этапе эксперимента кость над зоной регенерации у животных подопытной группы по структурному состоянию была без признаков патологических изменений.