Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современный взгляд на лечение хронического остеомиелита и замещение пострезекционных дефектов 14
1.1 Актуальность проблемы инфекционных поражений костей в современной травматологии 14
1.1.1 Эпидемиологическая характеристика гнойно-инфекционных поражений костей 14
1.1.2 Этиология и патогенез развития остеомиелита 15
1.2 Общие принципы диагностики и лечения хронического остеомиелита 17
1.2.1 Современные методы диагностики гнойно-инфекционного поражения костей 17
1.2.2 Лучевые методы в диагностике хронического остеомиелита 18
1.2.3 Консервативное лечение гнойно-инфекционных поражений костей 21
1.2.4 Хирургическое лечение гнойно-инфекционных поражений костей 23
1.3 Вопросы замещение постостеомиелитических дефектов в современной травматологии 26
1.3.1 Классификация дефектов 26
1.3.2 Интеграция различных материалов на границе кость-имплантат при замещении дефекта 27
1.3.3 Оперативные способы замещения дефекта 30
1.4 Резюме 36
Глава 2 Материалы и методы исследования 38
2.1 Общая характеристика эксперимента 38
2.2 Методика эксперимента 39
2.3 Методы исследования 44
2.4 Характеристика клинического исследования 47
2.5 Методы статистической обработки данных 52
Глава 3 Результаты использования различных остеокондук-тивные материалов для замещения пострезекционных дефектов длинных костей на фоне хронического остеомиелита в эксперименте 55
3.1 Оценка клинических результатов 53
3.2 Данные рентгенологического исследования 56
3.3 Анализ определения оптической плотности рентгенограмм 60
3.4 Биомеханическое исследование – показатель прочности на разрыв 69
3.5 Морфологическое исследование экспериментальных образцов 71
3.6 Резюме 79
Глава 4 Применение углеродных имплантатов для замещении различных вариантов пострезекционных дефектов длинных костей в клинической практике 81
4.1 Данные общеклинического обследования пациентов 82
4.2 Оценка лабораторных показателей 83
4.3 Результаты анализа сроков консолидации 87
4.4 Статистические показатели качества жизни в исследуемых группах 92
4.5 Результаты анализа величины дефекта в исследуемых группах 94
4.6 Использование оригинальной модели имплантата в клинической практике 98
4.7 Ошибки и осложнения в процессе лечения пациентов 105
4.8 Алгоритм лечения больных хроническим остеомиелитом с дефектами длинных костей 107
4.9 Резюме 109
Заключение 110
Выводы 114
Практические рекомендации 115
Список литературы 116
- Лучевые методы в диагностике хронического остеомиелита
- Оперативные способы замещения дефекта
- Морфологическое исследование экспериментальных образцов
- Использование оригинальной модели имплантата в клинической практике
Введение к работе
Актуальность проблемы.
В общей структуре заболеваний костно-мышечной системы хронический остеомиелит составляет 12-25% (Столяров Е. А., 2009; Никитин Г. Д., 2000; Линник С. А., 2012).
Хирургическое лечение при хроническом остеомиелите показано при наличии секвестров, гнойных остеомиелитических полостей в костях, остеомиелитических язв, малигнизации, при ложном суставе, при частых рецидивах заболевания с выраженным болевым синдромом, интоксикацией и нарушением функции опорно-двигательного аппарата. Цель операции — ликвидация хронического гнойного очага в кости и окружающих мягких тканях. При радикальной некрэктомии производят удаление секвестров, вскрытие и ликвидацию всех остеомиелитических полостей с их внутренними стенками грануляций и иссечение всех гнойных
Следующим важным этапом радикальной операции является санация и пластика костной полости. В настоящее время для пластики костных полостей применяют костную пластику (Столяров Е. А., 2009). Используются различные биополимерные материалы: коллагеновая губка, импрегнированная антибиотиками, клеевые композиции с различными ингредиентами и биополимерные пломбы, содержащие антисептики. Все эти материалы имеют также в своем составе препараты, активирующие регенерацию костной ткани. Также используются методы компрессионно-дистракционного остеосинтеза.
В свою очередь, углеродный композиционный материал с перекрестным расположением армирующих волокон показывает повышенное в сравнении с металлом и стеклопластиком сопротивление усталостному разрушению. 20-30 лет тому назад применение углеродных имплантатов пережило своеобразный подъем. Не прекращается изучение и перспективы использования этих материалов и сейчас (Борзунов Д. Ю., 2016; Скрябин В. Л., 2011; Миронов С. П., 2015).
В настоящий момент наиболее перспективным является широкое внедрение в практику универсальных углеродных имплантатов, характеризующихся не только оптимальными фиксационными и остеокондуктивными свойствами, но и имеющих возможность выполнять функции так называемых «контейнеров», депонирующих длительное время такие вещества, как гидроксиапатиты и лиофилизат факторов роста.
Цель исследования.
Улучшить результаты лечения больных с пострезекционными дефектами длинных костей при хроническом остеомиелите на основе применения внеочагового чрескостного остеосинтеза в сочетании с углеродным наноструктурным имплантатом.
Задачи исследования.
-
Изучить остеокондуктивные возможности различных материалов, используемых для замещения дефектов длинных костей, на фоне хронического остеомиелита в эксперименте на животных.
-
Провести сравнительную оценку механической прочности на границе «кость– имплантат» и сопоставить полученные данные с параметрами рентгенологической оптической плотности и данными морфологического исследования.
-
Разработать имплантат наноуглеродный для замещения сегментарных дефектов длинных костей с антибиотикнесущими вставками, рассчитать достаточную для сохранения прочностных характеристик опорную площадь имплантата.
-
Разработать алгоритм использования углеродного наноструктурного имплантата при замещении различных вариантов пострезекционных дефектов длинных костей в клинической практике.
-
Изучить ближайшие и отдаленные результаты лечения пациентов после использования углеродного наноструктурного имплантата для замещении пострезекционных дефектов длинных костей.
Научная новизна исследования.
-
В результате применение углеродного наноструктурного имплантата для замещения пострезекционных дефектов впервые доказан высокий остеокондуктивный потенциал материала при формировании костного регенерата в эксперименте на животных.
-
Проведено биомеханическое исследование, которое впервые позволило определить устойчивость костного регенерата экспериментальных блоков на разрыв на границе «кость-имплантат, а также сопоставить полученные данные с оптическими параметрами регенерата, полученными при оценке рентгенограмм.
-
Получены новые знания о процессе регенерации костной ткани на границе кость-имплантат после замещения дефекта различными остеокондуктивными материалами.
-
Разработан алгоритм замещения дефекта костной ткани при хроническом остеомиелите.
-
Определены условия использования углеродных наноструктурных имплантов для достижения положительного результата лечения, к которым относятся использование материала в стадии стойкой ремиссии, сочетанное использование дополнительных методов фиксации, предпочтительней с методом компрессионно-дистракционного остео-синтеза.
6. Разработан имплантат, позволяющий обеспечить антибактериальную активность в зоне дефекта. Впервые математически определена необходимая для сохранения прочности имплантата опорная площадь.
Теоритическая и практическая значимость работы.
На основании анализа результатов проведенных исследований установлено, что использования углеродного имплантата при замещении костного дефекта диафиза длинной кости в условиях остеомиелита в фазе стойкой ремиссии в сочетании с внеочаговым чрескостным остеосинтезом позволяет достичь полной консолидации с образованием прочного костно-углеродного блока в сроке 20 недель при замещении дефекта не более 10% длины сегмента. Использование углеродного наноструктурного имплантата в эксперименте обеспечило позитивную остеоинтеграцию на границе «кость-имплантат», при этом механическая устойчивость костного регенерата на разрыв на данной границе составила 0,097±0,013Н/м, что соответствовало механическим параметрам здоровой кости, и была на 45-50 % выше аналогичных характеристик блоков с аллкостным и керамическим имплантами, а также подтверждалась данными определения оптической плотности контрольных рентгенограмм.
Эффективность предложенной методики замещения дефекта длинных костей в стадию стойкой ремиссии остеомиелита позволяет рекомендовать е в клиническую практику специализированных отделений областных больниц, а так же научно-исследовательских институтов ортопедотравматологического профиля.
Методология и методы исследования
Комплекс принципов и подходов исследования основан на изучении научной литературы по теме выполненной работы, применении современных методов гистопатологи-ческого, биомеханического, клинического, рентгенологического анализа и статистической обработке полученных данных.
Объект исследования - пациент с пострезекционным дефектом длинной кости на фоне хронического остеомиелита. Предмет исследования - сравнительная оценка эффективности использования остеокондуктивных материалов для замещения пострезекционного дефекта длинной кости на фоне хронического остеомиелита.
Положения, выносимые на защиту.
1. Использование углеродного наноструктурного импланта для замещения постостеомие-
литических дефектов оптимизирует формирование костного регенерата и обеспечивает
позитивную остеоинтеграцию на границе «кость-имплантат».
2. Разработанная методика улучшает результаты лечения пациентов с постостеомиелити-
ческими дефектами в сочетании с внеочаговым чрескостным остеосинтезом при заме-
5
щении дефекта не более 10% длины сегмента за счет снижения количества осложнений, уменьшения сроков фиксации в компрессионно-дистракционном аппарате, отсутствия необходимости повторных оперативных вмешательств. 3. Использование наноуглеродного имплантата с антибиотикнесущими вставками обеспечивает местный противовоспалительный эффект за счет эллюции антибиотика, а также обеспечивает рентген-контрастность имплантата при сохранении его прочностных свойств с сохранением 25% площади опорной поверхности.
Степень достоверности и апробация результатов работы
На основании проведенной проверки первичной документации (Приказ ОмГМУ от 02.06.2017 г., № 48-у) с учетом заключения комиссии в составе д.м.н. профессора В.П. Конева (председатель), д.м.н. профессора А.В. Писклакова, д.м.н профессора М.С. Кор-жука, д.м.н. профессора Ю.Т. Игнатьева, все исследования, указанные в диссертации, выполнены автором лично. Достоверность результатов проведенных исследований, обоснованность выдвигаемых положений и выводов подтверждается значительным и вполне достаточным числом экспериментальных данных и клинических наблюдений, большим объемом проведнных исследований, логически вытекает из содержания работы и не вызывает сомнений. В работе использованы современные принципы доказательной медицины.
Работа апробирована на расширенном межкафедральном заседании кафедр (травматологии и ортопедии, топографической анатомии и оперативной хирургии, детской хирургии, общей хирургии, фтизиатрии и фтизиохирургии) ФГБОУ ВО «ОмГМУ» Минздрава России (23 июня 2017 г.).
Результаты диссертационного исследования доложены и обсуждены на международной научно-практической конференция «Илизаровские чтения» 2015, г. Курган 10-11 июня 2015 года ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России, междисциплинарной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов г. Москва, ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского 17 ноября 2015 года, конференции Молодых ученых Северо-Западного Федерального округа «Актуальные вопросы травматологии и ортопедии», 8 апреля 2016 года в г.Санкт-Петербурге ФГБУ «РНИИТО им. Р.Р. Вредена» Минздрава России, международной научно-практической конференция «Илиза-ровские чтения» 16-18 июня 2016 г. Курган ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России.
По материалам исследования опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 в изданиях из перечня ВАК РФ, одно из которых также входит в библиографическую базу данных SCOPUS.
Структура и объем работы.
Лучевые методы в диагностике хронического остеомиелита
В современный алгоритм обследования больных входят такие методы диагностики, как: рентгенография, компьютерная и магнитно-резонансная томография, сцинтиграфия [2, 21, 29, 68].
К характерным рентгенологическим признакам хронического остеомиелита многие авторы относят утолщение пораженной кости с образованием полостей, в которых возможно обнаружение секвестров. Тень секвестра всегда выглядит более интенсивной, чем окружающая костная ткань. Обязательно выявляются линейный, бахромчатый периостит [21, 29]. В некоторых случаях имеется чередование участков остеосклероза с зонами разрежения [86, 120]. При этом зоны деструкции обычно окружает зона остеопороза, нарушение структуры костных балок [21, 98].
По данным литературных источников рентгенологические симптомы появляются приблизительно через 10 дней с момента заболевания и проявляются появлением одного или нескольких очагов литической деструкции с неправильно округлой формой и нечеткими очертаниями [21, 29]. В ранние сроки (на 3-5 день от начала заболевания), анализируя рентгенограммы, можно лишь сделать предположение о наличие остеомиелита по наличию отка мягких тканей, изменением фасциальных элементов и подкожной жировой клетчатки [21, 100].
Согласно существующим рекомендациям, если на рентгенограмме нет чтких признаков остеомиелита, выполнение второй целесообразно через 2-4 недели, прежде чем использовать более сложные и дорогостоящие исследованиям [95]. При переходе в стадию ремиссии характерным становиться слияние периостальных наслоений с кортикальным слоем кости и склероз губчатого вещества сопровождающееся сужением костномозгового канала за счет избыточного восстановления костной ткани. Кость нередко становится утолщенной и деформированной. Характерен гиперостоз [29].
Точность рентгенографии в ранней диагностике остеомиелита составляет 50-60% [21, 104].
Компьютерная томография применятся для оценки состояния костного мозга, мягких тканей, для выявления нарушений в структуре костных балок. Данные изменения при КТ исследовании появляются значительно раньше, чем при рентгенографии [21, 29]. Компьютерная томография позволяет получить чткое изображение кортикального слоя, окружающих мягких тканей, детально визуализировать остеолиз кортикального слоя и костных балок [21]. Настоящая методика намного чувствительнее к данным изменениям и позволяет визуализировать менее выраженные изменения, чем обычная рентгенография [127, 132]. Особенно большое диагностическое значение КТ имеет при подостром и хроническом остеомиелите [21].
При использовании компьютерной томографии можно чтко локализовать очаги инфекции, выявленные с помощью других методов лучевой диагностики, что позволяет хирургу точно определить объем оперативного лечения [109].
Магнитно-резонансная томография дает возможность выявить воспаление костного мозга (усиление МР-сигнала) до появления рентгенологических и компьютерно-томографических признаков этого процесса [21, 29].
МРТ позволяет оценить область распространения патологического процесса, благодаря тому, что визуализируется чткая граница между краем кости и зоной отка мягких тканей [21]. В случае использования последовательности STIR МРТ имеет 100% прогностическую ценность отрицательного результата, и диагноз остеомиелита может быть исключн при отсутствии изменений на МР-томограммах [109].
При остеомиелите происходит гнойный некроз костного мозга, вследствие чего высвобождаются частицы свободного жира, образующие комплексы с гноем. Наличие жира в мягких тканях объясняют его проникновением через гаверсовы каналы, и это считается косвенным признаком нарушения целостности кортикального слоя кости [107].
В исследовании Davies A.M. и др. было показано, что при остром остеомиелите в очаге воспаления определяются частицы жира, что связано либо с отком костного мозга, либо с наличием линейных или шаровидных частиц некротизированного костного мозга [21, 114].
МРТ является незаменимый метод исследования для определения операционной тактики при лечении остеомиелита [21, 123]. Однако стоит помнить о том, что недостатками МРТ являются высокая стоимость, артефакты в случае наличия металлических конструкций и плохая визуализация кортикального слоя при хроническом остеомиелите [87].
В последнее время широкое применение для раннего выявления остеомиелита, локализации и распространенности патологических очагов получили методы исследования с использованием радионуклидов. Они основаны на способности фосфатных соединений, меченных радионуклидами (99mTc), включаться в минеральный обмен и накапливаться преимущественно в пораженных структурах костной ткани [70, 116]. Однако исследования такого рода имеют большее значение в диагностике острого остеомиелита, а не хронического, в отличие от большей части других методов [21]. У данной методики высокая прогностическая ценность отрицательного результата, однако, имеется достаточно большое количество ложных результатов [21].
Клиническое исследование Malamitsi J. и др., которое было проведенное с декабря 1995 года по февраль 2000 года, включило 45 пациентов с установленной или предполагаемой инфекцией костной ткани. В исследовании использовали ципрофлоксацин, меченный технецием-99m. Оно показало, что чувствительность и специфичность данного метода исследования для диагностики остеомиелита 97,2% и 80% соответственно, а прогностическая ценность положительного и отрицательного результатов – 94,6% и 88,9% соответственно [113]. Минусами подобных исследований являются их высокая стоимость, а также длительное время, требуемое для полноценной обработки результатов исследования (в некоторых случаях больше суток). Кроме того, изменения при сцинтиграфии могут сохраняться в течение нескольких месяцев после успешно проведнного лечения [21].
Оперативные способы замещения дефекта
Хирургическая обработка должна предусматривать не только возможность радикального иссечения пораженных тканей, но и включать в себя элементы реконструктивных и пластических операций [67] с целью пластики костной полости, как важным этапом радикальной операции[15].
Одной из основных проблем лечения хронического остеомиелита является выбор способа пластического замещения костного дефекта [47, 103].
Необходимо отметить, что проблема замещения костного дефекта довольно сложна и связана в первую очередь с тем, что замещается инфицированная костная полость [68].
Наиболее рациональной методикой возмещения сегментарных дефектов костей формирование дистракционного регенерата с использованием методик Г.А. Илизарова, в основе которых лежит идея индукции и поддержания остеогенеза путем создания напряжения-растяжения остеогенной ткани в условиях жесткой фиксации костных отломков. В результате этого процесса формируется дистракционный регенерат, перестраивающийся затем в полноценную органотопическую кость [1, 13, 28, 39, 42, 71]. Методики монолокального, билокального, полилокального чрескостного остеосинтеза являются эффективными способами возмещения сегментарных дефектов длинных костей и сохраняют свою актуальность на современном этапе развития травматологии и ортопедии [7, 28, 39, 71].
В литературе описаны способы комбинированных методов лечения дефектов длинных костей. Так при моделировании последовательного использования чрескостного и интрамедуллярного остеосинтеза в эксперименте отмечено формирование зоны периостального костеобразования протяженностью, превышающей длину регенерата в 3 раза и достигающей к концу периода фиксации плотности интактной кортикальной кости с сохранением зоны эндостального костеобразования на всем протяжении [44].
Также описана методика с комбинацией интрамедуллярного штифта и аппарата внешней фиксации, однако при использовании пластины уменьшается риск возникновения остеомиелита, не разрушается костный мозг, и она может быть применена в детской ортопедии при наличии открытых зон роста у детей [59].
В качестве материала для замещения дефекта не редко используется аутокость. Некоторые исследователи для улучшения результатов лечения и профилактики рецидивов заболевания предлагают использовать пластику остаточной полости аутогенной костной тканью перифокальной области воспаления [60, 68, 75, 76, 90, 103, 117]. С целью предотвращения развития местной инфекции в области пластики в свободный костный аутотрансплан-тат могут быть добавлены антибиотики [99].
При наличии краевых дефектов с целью предотвращения широкой резекции концов отломков и значительного укорочения конечности, как правило, выполняют аутоспонгиопластику трансплантатами, взятыми из гребня подвздошной кости [68]. Как правило, неудовлетворительные результаты ле чения связаны с отсутствием полноценной хирургической обработки – в 84% и неадекватным дренированием – 88,7% [27].
По данным зарубежных источников трансплантат из гребня подвздошной кости(ICBG) является золотым стандартом в тех случаях, в которых требуется сращение переломов, а не заполнения пустот [85].
К тому же, костная аутопластика все же имеет ограниченное применение в связи с усложнением операции и дополнительной травматизацией здорового органа при заборе материала. Спорным остается вопрос о применении костной аутопластики в условиях гнойной инфекции [66].
Появление кожной, мышечной, костной и прочих видов аутопластики для замещения костных полостей объясняется тем, что только собственная ткань, имеет наименьшую антигенную активность [32, 41, 42]. Недостатком данного метода является нанесение дополнительной травмы больному во время забора или мобилизации мышцы, а также перерождение ее в конечном итоге в рубцовую ткань [39, 42].
Кроме выше перечисленных методов, для пластики костных полостей также используют хрящевую, соединительную и жировую ткани [33, 42].
Широкое распространение в настоящее время получило использование аллотрансплантатов [39]. Все применяемые для пломбировки материалы можно разделить на три вида: рассчитанные на отторжение или их удаление в дальнейшем, рассчитанные на резорбцию и рассчитанные на «приживание» в тканях тела, подвергаясь инкапсуляции. В двух первых случаях на месте пломбы должна развиться костная или рубцовая ткань [43, 70]. К нерезорби-руемым пломбам относятся воски, парафины, глина, резина, древесный уголь, различные металлы, имеющие в настоящее время исключительно исторический интерес вследствие их патофизиологической необоснованности для применения в хирургической практике [33].
К современным нерезорбируемым пломбам можно отнести костный цемент – сложный полимерный состав на основе полиакрилата. Возможно добавление в этот состав антибиотика с целью предупреждения развития местных инфекционных процессов [24, 35, 39, 133]. Положительным качеством применения костного цемента импрегнированного антибиотиками является высвобождение антибиотиков в течение длительного периода времени [35, 115]. Входящий в состав цемента антибиотик способствует купированию инфекционно-воспалительного процесса благодаря созданию высокой концентрации антибиотика местно [16]. При лечении больных хроническим остеомиелитом костей конечностей используют различные варианты спейсе-ров: «цементные» бусы, блоковидный спейсер, армированный интрамедул-лярный спейсер [35].
Бусы костного цемента с добавлением гентамицина широко используются в клинической практике более 30 лет [111, 121]. Фармакокинетические исследования показывают, что в среднем, 5,78% имплантированного гента-мицина элюирует из цемента [111, 121].
При добавлении антибиотиков в костный цемент происходит нарушение процессов его полимеризации, в результате чего работа с готовой композицией должна проводиться как можно быстрее до ее затвердевания [35]. Помимо этого существуют различные факторы, ограничивающие выбор антибиотика. Препарат должен быть растворим в воде, чтобы обеспечить диффузию из цемента. Он также должен быть термостабилен при температуре 100 C, которые имеют место во время экзотермического процесса затвердевания цемента. Антибиотик также должен быть бактерицидным при низких дозах, так как при более высоких дозах антибиотика при смешивании с цементом механическая прочность смеси также скомпрометирована [111, 118, 121].
Отрицательным моментом применения костного цемента является токсическое воздействие мономера метилметакрилата, которое может привести к серьезным интраоперационным и послеоперационным осложнениям [30, 35]. Также костный цемент потенциально выступает в качестве инородного тела для бактериальной колонизации, как следствие возникает необходимость в повторной операции для удаления цементных бус [74, 126, 137]. Резорбируемые пломбы могут с течением времени замещаться костной или рубцовой тканью. В зависимости от состава, некоторые пломбировочные материалы могут даже стимулировать остеогенез, оказывать противовоспалительное и антимикробное действие [19, 33]. Некоторые рассасывающиеся пломбы имеют в своем составе биологические молекулы, в частности коллаген, что способствует лучшей биологической совместимости и более выраженному остеогенному эффекту [88], а также в состав данных пломб могут быть добавлены антибиотики [39].
Представителем современных биокомпозиционных биодеградирующих материалов является комбинированный препарат «Коллапан», «Коллатамп Г», состоящий из гидроксиапатита, коллагена и различных иммобилизованных антимикробных средств [39, 83]. Они выступают в качестве системы для доставки антибиотиков на местном уровне и могут быть использованы ин-траоперационно после хирургической санации очага инфекции [14, 121].
Недостатками этих методик являются рецидивы процессов при нерадикальных некрсеквестрэктомиях. Помимо этого длительность замещения пострезекционных сегментарных дефектов кости при радикальных вариантах оперативного лечения и отсутствие выраженного продленного локального антибактериального эффекта [14]. Описаны случаи рецидива процесса, и после удаления фиброзно-желатинового материала из костномозгового канала большеберцовой кости, где произошел рецидив и результатов гистологии этого материала были верифицированы частицы имплантированного коллагена [121]. В настоящее время, поэтому коллаген с гентамицином используется в тех областях, где она будет находиться в контакте с тканевыми макрофагами, такие как кортикальные окна [121].
Морфологическое исследование экспериментальных образцов
На сроке выведения животных из эксперимента при заданных условиях морфологическая оценка репаративного процесса свидетельствовала о наличии этапных морфогенетических проявлениях в ответ на имплантацию алло-костного материала. Костный аллотрансплантат подвергся резорбции с образованием полостного пространства, в котором располагались фрагменты дет рита (Рис. 43).
Полость резорбции обособлялась формирующейся фиброзной капсулой, в которой определялись отдельные фрагментарные костно-остеоидные участки без образования типичных костных структур.
Фиброзные и костно-фиброзные участки вокруг полости резорбции и фиброзный слой межотломкового регенерата были объединены в общий ре-генерационный комплекс. Прилежащие к вышеуказанному комплексу костные структуры были вовлечены в выраженную реакцию перестройки с появлением участков спонгиозы, рарефикации плотного костного матрикса и формированием полей остеоида и грубоволокнистой кости (Рис. 44).
При окраске материала трихромным методом Массона были получены фрагменты, демонстрирующие преимущественно поля незрелой грубоволок-нистой кости с сохранившимися еще неминерализованными полями хондро-остеоидного типа, которые характеризовались высокой клеточностью. В минерализованных полях красного цвета плотность расположения клеточных элементов заметно ниже, а в некоторых участках выявляются небольшие поля с начальной компоновкой пластинчатой структуризации (Рис. 45).
Таким образом, при наличии заметной репаративной реакции, тем не менее, на данном сроке полного костного сращения при использовании аллокостного имплантата не о достигнуто.
В осевых проекциях от места расположения керамического имплантата имеются муфтообразные разрастания губчатой костной ткани, формирующей костный регенерат. На данном сроке эксперимента признаков органотипической перестройки нет. Формирование регенерата происходило по гиперпластическому типу. Костно-остеоидные трабекулы регенерата находились на этапе минерализации (Рис. 46).
При анализе микрофотографий были получены участки регенерата представленного сетью костно-остеоидных трабекул, варьирующих по толщине трабекул, объему межтрабекулярных пространств, степени межтрабекулярного анастомозирования, соотношению минерализованных и неминерализованных костно-остеоидных структур (Рис. 47).
Окрашивание трихромным методом Массона демонстрировало соотношения между неминерализованными (синего цвета) и минерализующимися (красного цвета) участками в трабекулах формирующейся незрелой костной ткани формирующегося регенерата. Во всех образцах новообразованные структуры были представлены грубоволокнистой костной тканью губчатой компоновки, пластинчатых костных структур не определяется (Рис. 49).
При окраске тионин-пикриновой кислотой по Шморлю костно-остеоидные структуры оливкового цвета, лакуны остеоцитов и мелкие костные полости коричневого тона, соединительнотканный матрикс светлокоричневый (Рис. 50).
В наблюдениях размещения керамических аллотрансплантов в костном дефекте подопытных животных отмечалось отсутствие сращения тканей ложа с керамическим материалом. По периферии имплантата определялось формирование соединительнотканного инкапсулирования.
Новообразующиеся незрелые костно-остеоидные структуры репаративного и реактивного костеобразования примыкали к периферии формирующейся соединительнотканной капсулы.
В ходе морфологического анализа углеродный трансплантат был удален, так как его присутствие исключало процедуру микротомии вследствие интеграции имплантата в кость. Внутренняя поверхность образовавшейся полости после удаления имплантата была осаднена адгезированными угольными частицами (Рис. 51)
Увеличение лупное.
При анализе полученных микрофотографий прослеживалась перестройка участков кортикальной пластинки вблизи удаленного угольного имплантата. Обнаруживалась рарефикация кортекса с расширением внутрикостных пространств, была изменена ориертированность направления пластов комплексов костных пластин с приобретением волнообразной конфигурации (Рис. 52).
Также отмечались отложения угольного пигмента на удалении от места расположения имплантата (Рис. 53).
При анализе участков кортикального слоя материнской кости в процессе перестройки при окраске трихромным методом Массона наблюдались молодые остеоидные неминерализованные структуры нерегулярной конфигурации, расположенные в толще компактной кости. Это свидетельствовало о вставочном или интеркаляционном росте костных структур в данных условиях эксперимента (Рис. 54).
При окраске тионин-пикриновой кислотой по Шморлю в полученных образцах прослеживались лакуны остеоцитов и кровеносные сосуды в ремо-делирующемся костном матриксе кортекса (Рис. 55).
Использование оригинальной модели имплантата в клинической практике
В ходе работы получен патент на полезную модель №165598 от 06 октября 2016 года: имплантат наноуглеродный для замещения сегментарных дефектов длинных костей с антибиотикнесущими вставками из костного цемента (Рис. 82).
Полезная модель относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии и может быть использована в комплексе хирургического лечения хронического остеомиелита длинных костей при наличии пострезекционного дефекта, требующего восстановления анатомической целостности кости.
Задачей полезной модели является сохранение антибактериальной активности в зоне дефекта, сохранение опорной функции конечности, возможность визуализации имплантата в зоне дефекта при рентгенологическом исследовании.
Поставленная задача реализуется тем, что в углеродном наноструктур-ном имплантате, изготовленном в заводских условиях, интраоперационно выполняются V-образные пропилы на противоположных сторонах, которые затем заполняются костным цементом с антибиотиком (Рис. 83).
Размеры имплантата интраоперационно корректируются для полного соответствия размерам дефекта. Таким образом, фиксация имплантата в зоне дефекта позволяет сохранить опорную функцию конечности, антибиотик, постепенно высвобождающийся из костного цемента, будет обеспечивать антибактериальную активность в зоне очага хронической инфекции, полиме-тилметакрилат V-образной формы позволяет визуализировать расположение имплантата в зоне дефекта при выполнении контрольной рентгенографии.
В ходе работы с использованием полезной модели было прооперировано 5 пациентов. Из них у трех пациентов достигли хорошего результата лечения, у одного – удовлетворительный и еще у одного неудовлетворительный.
Задача сохранения антибактериальной активности в зоне дефекта реа-лизовывалась использованием костного цемента высокой вязкости с гента-мицином, в который интраоперационно производилось добавление антибиотика с учетом предварительных бактериальных посевов отделяемого. При отрицательных результатах посева производилось добавление ванкомицина из расчта 8 мг на 40 грамм костного цемента. Учитывая маленькую площадь цементных вставок, использование для их формирования приблизительно 10 грамм костного цемента с добавленным антибиотиком данная концентрация являлась достаточной для обеспечения профилактического антибактериального эффекта.
Размеры имплантата интраоперационно корректируются для полного соответствия размерам дефекта. Целесообразным оказалось выполнение V-образных пропилов, так как при таком типе выреза максимально увеличивается внешняя площадь контакта вставки с окружающими тканями, при этом центральная часть углеродного наноструктурного имплантата, на которую приходится значительная осевая нагрузка в большей степени сохраняет свою первоначальную структуру и прочностные свойства.
Математически была определена необходимая для сохранения прочностных свойств площадь интраоперационно обработанного имплантата.
По литературным данным R соответствует 30 МПа (3кН/см2), что опубликовано в работах и докладах Гордеева С.К. [10]. Значение N определяется исходя из массы пациента. Среднестатистическая масса взрослого мужчины соответствует 75 кг. Учитывая возможность использования имплантата у пациента с большей массой, принято решение произвести расчт силы исходя из двойной среднестатистическая массы. Таким образом, N=150кг=1500Н=1,5кН.
С целью определения запаса прочности добавляем 50% от искомой величины и получаем Атр=0,5 1,5=0,75см2
В работе нами использовались имплантаты с диаметром 20 мм. В связи с этим по формуле Аф=(і2/4, получаем Аф Зсм2. Таким образом, необходи мая площадь сохранения имплантата составляет 25%. В связи с этим целесообразно выполнение 2 V-образных пропилов с противоположных сторон по 37% каждый, либо четырех пропилов по 18% каждый (Рис 84).
Удаление фрагментов большей площади приводило к нестабильному положению имплантата в зоне дефекта и последующей его деструктуриза-ции.
Клинический пример: Пациент Г. 56 лет находился на лечении в течение 18 суток с диагнозом: Хронический посттравматический остеомиелит левой б/берцовой кости, свищевая форма (Рис. 85).
Ранее был неоднократно оперирован по поводу закрытого перелома костей левой голени, далее по поводу остеомиелита левой б/берцовой кости. Сопутствующие заболевания: артериальная гипертензия 2 ст., риск 3, хронический гастродуоденит. В отделении пациенту выполнена операция: корригирующая остеотомия, остеосинтез костей левой голени аппаратом Илизаро-ва, замещение дефекта углеродным имплантатом (Рис. 86).
Продолжительность операции составила 115 минут. Во время операции был взят бактериальный посев раневого отделяемого из зоны дефекта, по результатам которого роста микрофлоры выявлено не было. Интраоперационно производилась обработка имплантата исходя из размеров дефекта. Величина замещаемого дефекта составила 2,5 см. Послеоперационная рана ушивалась послойно, была дренирована активным вакуумным дренажем. Выполнялся рентген-контроль на 1 сутки после операции (Рис. 87).
Послеоперационный период протекал без осложнений, дренаж был удален на 2 сутки после операции, рана зажила первично, швы сняты на 15 сутки. В удовлетворительном состоянии пациент был выписан на амбулаторное лечение. Через 3 недели после операции пациент начал совершать полную нагрузку на оперированную конечность, через 10 недель наступила консолидация, при выполнении клинической пробы возникал незначительный болевой синдром, по причине чего был выполнен частичный демонтаж аппарата Илизарова, через 14 недель после операции аппарат был полностью демонтирован (Рис 88).
Общий срок наблюдения за пациентом составил 2 года (Рис. 89). В течение этого периода осложнений, рецидива процесса хронического остеомиелита не возникло.