Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Лечение животных с осложненными переломами и дефектами костей (обзор литературы) 12
1.1 Развитие остеомиелита в организме животного 12
1.2 Современные подходы к диагностике и лечению остеомиелита 21
1.3 Современные способы стимуляции репаративной регенерации костной ткани 27
1.4 Заключение к обзору литературы 33
Глава 2. Материал и методы исследования 35
2.1 Общая характеристика экспериментального материала 35
2.2 Методика эксперимента 36
2.3 Методы исследования 38
Глава 3. Разработка способа лечения животных с острым травматическим остеомиелитом 42
3.1 Частота встречаемости остеомиелита у домашних животных 42
3.2 Методика лечения животных с острым травматическим остеомиелитом 44
3.3 Разработка технических средств для фиксации животных во время лечения 49
Глава 4. Влияние антибактериального носителя на про цессы регенерации мягких и костных тканей у животных 53
4.1. Оценка клинических результатов 53
4.2. Результаты гематологического и биохимического исследования крови 59
Глава 5. Сравнительная оценка рентгенологических и морфологических результатов исследования 72
5.1. Результаты рентгенологического исследования 72
5.2. Результаты морфологического исследования 76
Заключение 90
Выводы 100
Практические рекомендации 102
Список литературы
- Современные подходы к диагностике и лечению остеомиелита
- Методика эксперимента
- Методика лечения животных с острым травматическим остеомиелитом
- Результаты гематологического и биохимического исследования крови
Современные подходы к диагностике и лечению остеомиелита
Остеомиелит острая гнойная инфекция костей выделяется среди гнойно-воспалительных процессов особой трудностью диагностики, тяжестью течения и возможностью неблагоприятного исхода.
Несмотря на то, что остеомиелит - воспаление костного мозга, воспалительный процесс захватывает не только костный мозг, но поражает и компактную часть кости, и надкостницу. Изолированное воспаление костного мозга при заболеваниях костей наблюдается крайне редко. Таким образом, под понятием остеомиелит следует иметь в виду периостит, остит и остеомиелит.
В настоящее время большинство авторов описывают остеомиелит как инфекционное заболевание, характеризующееся воспалением костной ткани. При этом под остеомиелитом они подразумевают такое воспаление костной ткани, которое вызвано гноеродной инфекцией. А патологические изменения в костях при туберкулезе, бруцеллезе, актиномикозе, сифилисе и других «специфических» или инфекционных болезнях считаются частным проявлением этих болезней.
Установлено, что при остеомиелите отсутствуют специфичность, кон-тагиозность, цикличность и постинфекционный иммунитет.
Еще в трудах Гиппократа, Абу Али Ибн-Сины, А. Цельса, К. Галена упоминалось о том, что воспалительный процесс может поражать костную ткань. Везалий оперировал остеомиелит, вскрывал гнойники уже в 1945г. Хотя термин «остеомиелит» впервые появился в медицинской литературе в 1831г. (Reenaud) и был связан с воспалительным процессом в костной ткани, развивающимся как осложнение при переломе костей.
А в 1834г. А. Нелатон заострил внимание на том, что остеомиелит может возникнуть и без предшествующей травмы костной ткани, может иметь -13-гематогенное происхождение. В 1853г. французский хирург Ch.M.E. Chassaignac дал классическое описание клинической картины остеомиелита.
В 1879г. Lannelonque подробно описал патологоанатомическую картину острого остеомиелита, a Combi представил течение хронического остеомиелита. Ученые предлагали производить раннюю трепанацию кости при лечении острого остеомиелита, так как было установлено, что при патологическом процессе, прежде всего, поражается костный мозг, а потом корковый слой и надкостница.
В 1884 г. Rodet и Krause в эксперименте получили разные по тяжести течения формы остеомиелита: от молниеносных, заканчивающихся смертью в первые сутки, до более затяжных форм. В ходе эксперимента доказано, что тяжесть патологического процесса зависит от нескольких причин: количества микробных тел, попавших в организм больного, их вирулентности, возраста больного и индивидуальной способности организма к борьбе с инфекцией.
В 1925 г. Т.П. Краснобаев предложил классификацию остеомиелита гематогенного происхождения, согласно которой различают три основные формы течения патологического процесса: токсическую, септическую и ме-стно-очаговую. Большинство хирургов до настоящего времени используют термин «остеомиелит» для обозначения патологического процесса в костной ткани, отвергнув предложение английских и американских авторов заменить это название такими как «паностит», «остеит».
Источники инфицирования костей. В 1880 г. Луи Пастер из гноя больной остеомиелитом выделил микроб, который назвал стафилококком. В настоящее время установлено, что примерно в 80-90% случаев именно стафилококк является основным возбудителем инфекции в костной ткани. Реже воспалительный процесс в костях вызывают стрептококк, кишечная палочка, бациллы тифа, протей и др. Очень редко встречаются вирусные формы остеомиелита.
В костную ткань микроорганизмы могут поступать: 1) после травмы мягких тканей, расположенных в непосредственной близости к костям, через поврежденные ткани суставов и рану самой кости при открытом переломе; 2) возможно попадание микроорганизмов из воспалительного очага, находящегося в непосредственной близости к кости; или из воспалительного очага, находящегося далеко от кости, за счет переноса инфекции по кровеносным сосудам.
При травме тканей, расположенных в непосредственной близости к кости, часто возникает тромбоз сосудов, питающих надкостницу, что способствует развитию воспаления в ней. К тому же при открытых повреждениях тканей инфекция через гаверсовы каналы может проникнуть в костный мозг и вызвать воспаление в нем.
Воспалительный процесс из мягких тканей может распространиться на надкостницу и кость. Примером тому являются гнойный мастоидит, развивающийся при воспалении среднего уха; костный панариций, являющийся осложнением воспаления мягких тканей пальца; остеомиелит нижней челюсти при кариесе зуба и пр.
Такие пути попадания инфекции в костную ткань способствуют возникновению экзогенного остеомиелита. В тех случаях, когда инфекция попадает в костную ткань через кровеносные сосуды, возникает гематогенная (эндогенная) форма остеомиелита.
Первичным очагом гнойной инфекции для развития гематогенного остеомиелита может быть фурункул, карбункул, тонзиллит. Острый воспалительный процесс в костях может быть метастазом при сепсисе (при септико-пиемии). В отдельных случаях первоисточник гематогенного остеомиелита установить не удается.
Известно, что микробы, попадая в кровь, поглощаются ретикулоэндо-телиальными клетками, в том числе и клетками костного мозга, где они погибают или остаются виде очага дремлющей инфекции. При наличии благоприятных условий возникает возможность для активизации жизнедеятельно -15-сти бактерий и развития острого воспалительного процесса в кости. Эти условия определяются анатомо-физиологическими; биологическими и иммунологическими; предрасполагающими факторами.
Анатомо-физиологические особенности костей. Чаще всего гематогенный остеомиелит возникает в детском и юношеском возрасте. При этом патологический процесс обычно локализуется в метафизе длинной трубчатой кости. Этому способствует морфологическая структура трубчатых костей и их кровоснабжение. Несмотря на то, что кровоснабжение трубчатой кости осуществляется за счет a.nutriciae, к кости идет большое количество мелких сосудов, особенно к метафизу, эпифизу и надкостнице. Чем моложе организм, тем более выражены многочисленные добавочные сосуды. Попадание инфекции в кровоток и его замедление при различных травмах тканей способствуют задержке микроорганизмов в метафизарной и эпифизарной частях кости. Это положение легло в основу эмболической теории развития гематогенного остеомиелита, предложенной Лексером в 1894 г.
Методика эксперимента
Экспериментальное исследование проводилось в режиме in vivo в условиях научной лаборатории института ветеринарной медицины и биотехнологии Омского государственного аграрного университета имени П.А. Столыпина и центра ветеринарной травматологии и ортопедии (г. Омск). В опытах использовались лабораторные тест-штаммы бактерий, полученные из Государственного учреждения Омской области «Омская областная ветеринарная лаборатория» (лиофизированные эталонные культуры St. aureus).
Экспериментальные исследования проводили на 44 здоровых беспородных половозрелых кроликах, подобранных по принципу аналогов: вес -2-2,5 кг, возраст - 5-6 месяцев. Исследования выполнялись с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации. Животные были разделены на 4 группы по 10-12 кроликов в каждой. У всех животных с соблюдением правил асептики создавали стандартный дефект костной ткани в верхней трети диа-физа болыпеберцовой кости.
В эксперименте у всех животных с соблюдением правил асептики создавали стандартный дефект костной ткани в верхней трети диафиза больше-берцовой кости. Хирургическое вмешательство выполняли под нейролепта-нальгезией в комбинации препаратов Рометар 2% и Золетил 100, в соответствующих дозировках. Подготовку операционного поля проводили по обще принятой методике, далее рассекали кожу в области верхней трети диафиза большеберцовой кости, затем путем тупого разъединения мягких тканей осуществляли доступ к кости. При помощи осциллирующей пилы выпиливали краевой дефект размером 1,5 см на 0,5 см (рис. 1 а, б).
Животным групп С и D моделировали процесс острого гнойного остеомиелита большеберцовой кости тазовой конечности. После создания дефекта вводили в костномозговой канал по 0,5 мл суспензии St. aureus в концентрации 10-4 КОЕ/мл. Полученные культуры готовили путем приготовле -37-ния соответствующих разведений, используя стандарт мутности бактериальной взвеси по Мак-Фарленду. Был использован комплект БАК-5 (паспорт СОГ №1-98 ООО «Ормет») с оптической плотностью, имитирующих бактериальную взвесь для St.aureus 5,5 10-9 КОЕ/мл. Полученные взвеси путем десятикратной раститровки доводили до 10-4 КОЕ/мл.
Оперированную рану зашивали, дренировали перфорированным пластиковым катетером, накладывали асептическую повязку. Внешней иммобилизации конечности не проводилось. Раны у кроликов в послеоперационный период ежедневно обрабатывали спиртовым раствором хлоргексидина. Животные групп А и С получали антибиотикотерапию, согласно антибиотико-граммам.
Животным групп В и D устанавливали локальный антибактериальный цементный носитель (рис.2). Данная операция для животных группы D имела особенности проведения, а именно, в условиях операционной под общей ане -38-стезией проводили хирургическую санацию остеомиелитического очага, путём удаления пораженной кости в пределах здоровых тканей. Методом ручной лепки из костного цемента изготавливали недостающий костный фрагмент толщиной 0,2-0,4 мм и помещали его над костным дефектом, который на 0,3 мм выступал за края остеомиелитической полости, повторяя рельеф кости. В состав костного цемента добавляли антибактериальный порошок в количестве 3,6 г на 40 г. цемента. Выбор антибиотика обусловлен чувствительностью микрофлоры. Для приточно-отливного дренирования в операционную рану устанавливали перфорированную полихлорвиниловую трубку, которую подшивали к коже. Рану ушивали и накладывали кожные швы. После операции 2 раза в день рану промывали 0,1% раствором Лавасепта. Через 3 суток дренажную трубку удаляли. Цементный локальный продлённый антибактериальный носитель, ввиду своей инертности, по завершению лечения удаления не требует (Заявка 2013104436 от 01.02.2013 г. на изобретение «Способ лечения животных с острым травматическим остеомиелитом», приложение 1).
Результаты опыта оценивались по клиническим, микробиологическим, рентгенологическим, морфологическим, гематологическим и биохимическим данным.
На всем протяжении эксперимента осуществляли наблюдение за клиническим состоянием животных путем визуального осмотра, измерения температуры тела, оценки отека оперированной конечности, количества и качества отделяемым из раны экссудата и опороспособности конечности. Измерение отека оперированной конечности проводили при помощи сантиметровой линейки. Средние показатели окружности тазовой конечности перед операцией составляли 4,5±0,04 см.
Микробиологическое исследование культур выделенных от экспериментальных животных проводили на 3-е, 10-е, 14-е, 28-е, 50-е сутки после оперативного вмешательства. Динамику изменений воспалительных процессов в ране у животных групп С и D оценивали при помощи подсчета количественного содержания микробных культур в посевах раневого отделяемого.
Рентгенологическое исследование с целью наблюдения за формированием костной мозоли в зоне дефекта болыпеберцовой кости тазовой конечности всем животным проводили с помощью переносного рентгеновского аппарата «Арман-4» на 1-е, 7-е, 14-е, 28-е, 50-е и 80-е сутки после операции.
Дизайн научного исследования изображен на рисунке 3.
Кровь у животных, для биохимических исследований брали утром, перед кормлением, из подкожной вены предплечья грудной конечности: перед операцией, затем на 3-е, 7-е, 14-е, 21-е, 28-е, 50-е, 80-е сутки после операции. Сыворотка крови, являлась материалом для лабораторных исследований, которую обрабатывали по стандартной методике. Для временного хранения крови использовали одноразовые, пластиковые пробирки. Для получения сыворотки, кровь отстаивали при комнатной температуре в течение 30 минут до полного образования сгустка. По окончании образования сгустка открывали пробирку и тонкой стеклянной палочкой, не разрушая клеток, отделяли сгусток от стенок пробирки и центрифугировали 10 минут по 3000 об/мин. Сразу после центрифугирования отделяли сыворотку от сгустка.
Методика лечения животных с острым травматическим остеомиелитом
Такой лейкоцитоз объяснялся в первые сутки после травмы относительным увеличением количества форменных элементов крови вследствие нарастания паратравматического отёка и первоначального сгущения крови, в дальнейшем наступало абсолютное количественное увеличение форменных элементов крови.
Сохранение высокого количества лейкоцитов у животных группы А отмечали и на 7-е сутки исследования, данный показатель составил 9,18±0,03х109/л (р 0,05). К 14-м суткам эксперимента количество лейкоцитов соответствовало границам нормы, но было выше первоначальных показателей (8,15±0,04х109/л (р 0,01)). Нормализация лейкоцитов в группе А до исходных величин наступала к 21-м суткам опыта (7,68±0,02х109 л (р 0,01)).
У животных группы В на фоне благоприятного течения послеоперационного периода, количество лейкоцитов до физиологических величин к 7-м суткам эксперимента (7,50±0,05х109/л (р 0,01)).
В группе С на фоне выраженного локального гнойного процесса, отмечали увеличение количества лейкоцитов происходило до 14-х суток. К 3-м суткам числовые показатели составили 10,27±0,03х109/л (р 0,01), к 7-м 14,42±0,07х10% (р 0,05), к 14-м 15,17±0,07х10% (р 0,05). На фоне проводимой антибиотикотерапии количество лейкоцитов с 14-х суток эксперимента постепенно снижалась. К 21-м суткам данный показатель составил 14,02±0,05х109/л (р 0,01), к 28-м - 13,02±0,07x10% (р 0,01), к 50-м -10,22±0,09х10% (р 0,01). На 80-е сутки исследования у животных контрольной группы показатели уровня лейкоцитов соответствовали пределам нормы, но были ниже первоначальных (8,27±0,14x10% (р 0,05)).
У экспериментальных животных опытной группы D до 14-х суток эксперимента отмечали увеличение количества лейкоцитов (12,32±0,03х10% (р 0,05)). На фоне применения локального антибактериального цементного носителя снижение количества лейкоцитов происходило к 28-м суткам исследования, и составляло 8,23±0,06х109/л (р 0,01).
Активность щелочной фосфатазы у кроликов групп А и В (МЕ/л) Одним из показателей, характеризующих интенсивность репаративных процессов в костной ткани и маркером остеобластов, является щелочная фосфатаза, активность которой на 3-е сутки после перелома повысилась во всех группах животных по сравнению с исходными данными.
На 7-е и 14-е сутки наблюдений максимальная активность щелочной фосфатазы была отмечена в группе В 277,0+0,5 МЕ/л (р 0,01), что превышало показатели остальных групп исследования. В дальнейшем по мере формирования костной мозоли активность щелочной фосфатазы понижалась и на 28-й день наблюдений в группе В она приблизилась к физиологическому уровню. Снижение активности щелочной фосфатазы у кроликов группы А происходило значительно медленнее и продолжала превышать исходные показатели вплоть до 50-х суток эксперимента.
Во второй опытной группе D наблюдали повышения уровня щелочной фосфатазы после операции на 3-е сутки, и незначительное увеличение которых происходило вплоть до 21-х суток эксперимента (277,33+0,35 МЕ/л (р 0,05)) . В эти сроки исследования уровень щелочной фосфатазы начал резко повышаться и достиг максимальных величин к 50-м суткам (287,33+0,59 МЕ/л (р 0,001)), что связано с применением локального антибактериального цементного носителя и купированием воспалительного процесса в данной группе исследования. К 80-му дню уровень щелочной фосфатазы в группе D достигал нормальных величин.
При изучении динамики показателей щелочной фосфатазы у кроликов группы С, также как и в других экспериментальных группах отмечали повышение уровня фермента к 3-м суткам (252,0+0,68 МЕ/л (р 0,01)). Однако на протяжении всего времени эксперимента данные показатели оставались на прежнем уровне вплоть до 80-х суток исследования, что связано с затянувшимся воспалительным процессом, плохой опороспособность конечности, слабой микроциркуляцией в зоне повреждения (рис.8).
При изучении минерального обмена установлено, что в показателях общего кальция и неорганического фосфора наблюдается следующая динамика. Количество кальция в сыворотке крови заметно повышалось в течение первых 14-и дней после операции, затем наблюдалось его снижение у кроликов групп А, В и D. На фоне применения локального антибактериального цементного носителя и наличия благоприятных условий течения послеоперационного периода, содержание общего кальция в группе В на 14-й день наблюдений было выше по сравнению с группами А и D и составляло 3,55+0,04 ммоль/л (р 0,001). У животных группы С в отличие от кроликов других групп исследования наблюдали незначительное повышение уровня кальция в сыворотке крови на 7-е сутки (2,7+0,01 ммоль/л (р 0,05)), затем снижение данного показателя до исходных величин к 14-му дню и повышение его уровня лишь к 50-м суткам эксперимента (2,85+0,02 ммоль/л (р 0,01)).
В дальнейшем на 28-е сутки у кроликов групп А, В и D наблюдали снижение уровня общего кальция, однако было достоверно выше фоновых показателей, особенно в группах А и D (2,78+0,03 ммоль/л (р 0,05)). Нормализация показателей у животных группы В наблюдали к 50-м суткам, в А и D группах к 80-м (рис. 10).
Результаты гематологического и биохимического исследования крови
Одним из показателей, характеризующих интенсивность репаративных процессов в костной ткани и маркером остеобластов, является щелочная фосфатаза, активность которой на 3-е сутки после перелома повысилась во всех группах животных по сравнению с исходными данными.
На 7-е и 14-е сутки наблюдений максимальная активность щелочной фосфатазы была отмечена в группе В 277,0±0,5 ME/я, что значительно превышало показатели остальных групп исследования. В дальнейшем по мере формирования костной мозоли активность щелочной фосфатазы понижалась и на 28-й день наблюдений в группе В она приблизилась к физиологическому уровню.
При изучении минерального обмена нами установлено, что в показателях общего кальция и неорганического фосфора наблюдается следующая динамика. Количество кальция в сыворотке крови заметно повышалось в течение первых 14-и дней после операции, затем наблюдалось его снижение у кроликов групп А, В и D. На фоне применения локального продленного антибактериального цементного носителя и наличия благоприятных условий течения послеоперационного периода, содержание общего кальция в группе В на 14-й день наблюдений было выше по сравнению с группами А и D и составляло 3,55±0,04 ммоль/л. У животных группы С в отличие от кроликов других групп исследования наблюдали незначительное повышение уровня кальция в сыворотке крови на 7-е сутки (2,7±0,01 ммоль/л), затем снижение данного показателя до исходных величин к 14-му дню и повышение его уровня лишь к 50-м суткам эксперимента (2,85±0,02 ммоль/л).
Динамика уровня неорганического фосфора имела тенденцию к повышению после операции на болыпеберцовой кости и снижению к концу периода наблюдений. Содержание неорганического фосфора в сыворотке крови кроликов групп А и D прогрессивно повышалось вплоть до 28 дня, что свидетельствует о длительной мобилизации данного элемента из различных депо организма животных. Более интенсивное повышение уровня неорганического фосфора отмечено на фоне применения антибактериального цементного носителя у животных группы В.
Все результаты проведенных гематологических и биохимических исследований убедительно свидетельствуют о том, что применение локального продлённого антибактериального цементного носителя способствует созданию оптимальных условий для нормализации метаболических процессов в организме, восстановлению реологических свойств крови и снижению воспаления.
Рентгенография поврежденного сегмента конечности выполнялась сразу после проведения операции. На рентгенограммах у животных всех групп отмечался дефект верхней трети диафиза болыпеберцовой кости протяженностью 0,5 мм с ровным четким контуром краев фрагментов кости.
В первые семь суток после операции у животных всех четырех групп исследования рентгенологическая картина была не информативна. У животных группы А первые признаки появления регенерации костной ткани на 14-е сутки эксперимента были выражены незначительно и представлены слабой тенью регенерата расположенного у основания дефекта.
При сравнительном анализе репаративной регенерации костной ткани между группами А и В отмечали интенсификацию костеобразования в опытной группе с ранних сроков эксперимента, которая завершалась полным замещением дефекта костной тканью к 28-м суткам эксперимента. У животных группы А процесс регенерации костной ткани был замедлен и завершался к 80-м суткам.
У кроликов групп С и D вследствие гнойного процесса начало костеоб-разования было замедлено и рентгенологически проявлялось на 50-е и 28-е сутки соответственно. Появление рентгенологических признаков репаратив-ной регенерации кости в опытной группе через четыре недели эксперимента, связано с применением локального антибактериального цементного носителя. К 80-м суткам в группе D дефект полностью замещается костной тканью с выраженной периостальной реакцией, в группе С формируется ложный сустав.
При рентгенологическом исследовании установлено, что площадь формирующихся костных регенератов в опытных группах была достоверно выше по сравнению с контрольными, а также формирование непрерывности кортикальной пластинки и замещение дефекта болыпеберцовой кости рентгенологически проявлялись значительно раньше, что свидетельствует о положительном влияние на процессы регенерации костной ткани локального продленного антибактериального цементного носителя.
Гистологическое исследование процессов репаративной регенерации проводили во всех группах на 14-е, 28-е, 50-е и 80-е сутки после операции.
При гистологическом исследовании дефекта болыпеберцовой кости кроликов группы А к 14-ым суткам эксперимента, в срезах из области между проксимальным и дистальным краями дефекта, среди костных отломков обнаруживались участки грануляционной ткани. В группе В на 14-е сутки в срезах в области дефекта отмечалась стереотипная картина репаративного процесса в зоне деструкции. На фоне сформировавшейся грануляционной ткани обращало внимание образование как эндостальной, так и периостальной костной мозоли. На этой стадии эксперимента обнаруживалась уже сформированная костная ткань, в которой местами еще прослеживались участки оссификации хрящевой ткани.
