Автореферат и диссертация по медицине (14.00.27) на тему:Экспериментальное обоснование эффективности низконитенсивного лазерного излучения для улучшения репаративной регенерации при повреждениях конечностей с костными дефектами

Го са

/ог.-"МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РФ . д ЯЯ^Н^КИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ \ » ИМ. АКАД. И.П.ПАВЛОВА

РЯЗАНСКАЯ ОБЛАСТНАЯ КЛИНИЧЕСКАЯ БОЛЬНИЦА

гз "-3 _

^ ^ ',МУП На правах рукописи

ВОРОНКОВ Дмитрий Васильевич

УДК 617-001.4-002.3-085

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ РЕПАРА-ТИЗНОЙ РЕГЕНЕРАЦИЙ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИЯХ КОНЕЧНОСТЕЙ С КОСТНЫМИ ДЕФЕКТАМИ

14.00.27 - хирургия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Рязань -1996

Работа выполнена в Рязанском государственном медицинском университете им. акад. И.П.Павлова (ректор, академик РАН Е.А.Строев)

Научный руководитель: Доктор мед. наук, профессор Е.А. Назаров

Научный консультант: Доктор мед. наук, профессор И.П.Чернов

Официальные оппоненты: Б.И.Хубутия - заслуженный деятель науки РФ,

доктор мед. наук, профессор Ю.Ф.Каменев - доктор мед. наук

Ведущая организация: Московская медицинская академия им. И.М.Сеченова

Защита диссертации состоится г. в

на заседании диссертационного совета Д 084.67.01 при Рязанском государственном медицинском университете им. акад, И.П.Павлова (391 ООО, г.Рязань, ул. Высоковольтная, 9)

Автореферат разослан \У " ' и_1996

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета (ул. Шевченко, 34)

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор мед. наук, профессор

А.В.Соколов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ.

В течение последнего десятилетия лазерная терапия окончательно утвердилась в качестве одного из самых эффективных способов консервативного лечения больных ортопедо-травматологического и хирургического профиля. Поэтому закономерен тот интерес, который вызывает лазерная медицина при решении одной из самых трудных проблем восстановительной хирургии, какой считается проблема лечения повреждений конечностей с наличием костных дефектов. Наблюдающиеся при них несросшиеся переломы, ложные суставы, замедленная консолидация костей, нередко сочетающиеся с дефектами мягких тканей и раневой инфекцией, отличаются крайней тяжестью клинического проявления и нередко безуспешностью лечения (Шапошников Ю.Г., 1989-1995; Черкес-Заде Д.И., 1991, 1993; Назаров Е.А., 1993; Нечаев Э.А. с соавт., 1994 и др.).

Основным достоинством лазерной терапии является биоадекватность медицинской технологии, • исполбзующей когерентные излучения сверхнизких интенсивностей оптического диапазона, энергетика которых сопрягается с параметрами излучения и информационного взаимодействия между собой клеток живого организма. Считается, что эффект сверхмалых доз является ключевым в разработке биологического направления в медицине с целью обеспечения направленной регуляции жизнедеятельности тканей в очаге поражения, возникающего в ответ на травму или заболевание (Бурлакова Е.Б., 1994, 1995; Волченко В.Н., 1995; Каменев Ю.Ф., 1994, 1995 и др.).

Проблема лазеростимуляции регенерации костной ткани является относительно новой. В настоящее время успешный и не вполне успешный клинический опыт опережает теоретический уровень познаний в этой области. И, хотя, число публикаций, посвященных применению лазерной терапии в различных отраслях медицины достаточно велико, лишь в немногочис-

ленных работах обсунодаются вопросы ускорения репаративного остеогене за с помощью низкоинтенсивного лазерного излучения красной облает спектра. Такое положение, когда основные принципиальные вопросы лазб ростимуляции репаративного остеогенеза остаются не изученными, не пс зволяет рассчитывать на успешное применение метода в клинической пра> тике. В этом плане логичным представляется проведение эксперименталь ной проверки влияния лазерного излучения на репаративную регенераци! костной ткани с моделированием различных режимов лазерного излучени и изучением рентгенологических, морфологических и гемодинамических ис менений в регенерирующей костной ткани, которые сопутствуют данньн воздействиям. В анализе трудностей решения этой проблемы наиболее а\ туальными вопросами являются: определение, на каких стадиях репарг тивной регенерации возможно наибольшее влияние лазерного излучени} как влияет продолжительность воздействия лазерным излучением на репг рацию и какие параметры лазерной терапии наиболее оптимальные. Невь ясненным остается главный вопрос рассматриваемой проблемы, касак щийся сущности стимулирующего эффекта лазерного излучения. Не опре делены также методические условия эффективного применения лазерно терапии при нарушениях репаративного остеогенеза.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Целью исследования явилось изучение в экспериментальных условк ях влияния низкоинтенсивного лазерного излучения красной области спе! тра на репаративную регенерацию костной ткани в интересах эффективног использования данного фактора для активизации костной регенерации.

. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1. Подобрать и оптимизировать методы исследования сосудистой а стемы конечностей, включая микроциркуляцию сосудистого русла костно

ткани, а также способы подсчета функционирующих микрососудов в области костной раны;

2. Изучить особенности васкуляризации неповрежденной лучевой кости интактных кроликов, а также течение репаративных процессов при боковом диафизарном дефекте этой кости с целью получения критериев эффекта воздействия лазерного излучения;

3. Изучить характер циркуляторных изменений, возникающих в зоне повреждения под влиянием лазерного воздействия и их связь с проявлениями костной регенерации;

4. Определить оптимальные параметры лазерного излучения для эффективного воздействия на репаративную регенерацию костной ткани;

5. Выявить показания, противопоказания, а также определить условия, необходимые для успешного применения метода лазерной терапии в клинике при нарушениях репаративного остеогенеза;

6. Изучить влияние лазерного излучения на показатели периферической крови для оценки лазерной безопасности использованных режимов облучения. ----

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ.

В работе впервые в экспериментальных условиях проведено комплексное изучение влияния низкоинтенсивного лазерного излучения красной области спектра на репаративный остеогенез и показана возможность эффективного использования данного метода в клинике. Установлено ан-гио-пролиферативное действие лазерного излучения в очаге повреждения, посредством которого достигается воздействие на костную регенерацию. С целью получения критериев эффекта воздействия лазерного излучения впервые определены количественные показатели адекватной васкуляриза-ции неповрежденной лучевой кости кролика, а также установлены особенности микроциркуляции и регенерации костной ткани в зоне костного дефекта при естественном неуправляемом течении репаративного процесса.

Определены оптимальные параметры лазерного излучения для эффе'г тивного воздействия на репаративную регенерацию костной ткани. Выявле ны условия, необходимые для успешного применения метода лазерной те рапии в клинике при нарушениях репаративного остеогенеза. Рассмотрен! вопросы лазерной безопасности использованных режимов облучения с пс зиций изменений гематологических показателей.

Разработана методика декальцинации цельной кости, облегчающа приготовление костных срезбв с неповрежденной инъецированной микрс васкулярной сетью. Для подсчета количества микрососудов хорошо себ зарекомендовала предложенная нами специальная микрометрическая се-ка, имеющая цену деления равную 0,25 мм2. Ее применение позволяло бе существенных погрешностей объективно изучать количественную анатоми! сосудистой системы костной ткани.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Технология подготовки костных.образцов для приготовления из ни костных срезов с неповрежденной инъецированной микроваскулярно сетью как условия изучения циркуляторных изменений и их количественно оценки с помощью микрометрической сетки.

2. Ангиопролиферативное действие низкоинтенсивного лазерного и: лучения красной, области спектра при использовании его в качестве фактор активаций репаративного остеогенеза.

3. Параметры лазерного излучения и условия, необходимые для эс| фективного воздействия на репаративную регенерацию костной ткани.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Основные результаты работы доложены на:

- 4 Всесоюзной научно-технической конференции Тазовые лазеры" Москва, 1974 г.;

- Всесоюзной конференции "Психологическая саморегуляция" - Алма-\та, 1974 г.;

- Научно-практической конференции травматологов-ортопедов "Репа-эативная регенерация и ее направленная регуляция" - Ленинград, 1976 г.;

- Научно-практической конференции "Применение физических методов лечения в травматологии и ортопедии" - Саранск, 1982 г.;

- Всероссийской научно-практической конференции "Опухоли и опухо-пеподобные дисплазии костей. Дегенеративно-дистрофические заболевания суставов и позвоночника" - Рязань, 1995 г.;

- Межкафедральной конференции Рязанского государственного медицинского университета им. акад. И.П.Павлова - Рязань, 1996 г.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ.

Материалы диссертации опубликованы в 9 научных работах (из них 5 - в центральной медицинской печати). В ходе работы сделано рационализаторское предложение "Модификация способа изучения сосудистой системы костной ткани в эксперименте".

Результаты проведенного исследования, основные положения и практические рекомендации успешно используются как для оптимизации репа-ративной регенерации костной ткани при свежих переломах костей в остром периоде травмы с целью повышения эффективности основного способа лечения, так и в комплексном лечении нарушений костной регенерации (замедленная консолидация, несросшиеся переломы, ложные суставы), в основе которых лежат расстройства кровообращения в практике следующих лечебных учреждений: в клиниках ЦИТО, травматологическом и ортопедическом отделениях Рязанской областной клинической больницы, Скопин-ской ЦРБ. -------

Диссертационная работа является частью целевой научной программы Рязанского государственного медицинского университета имени акад. И.П.Павлова (№ государственной регистрационной темы 01960010173).

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ.

Диссертация состоит из следующих разделов: введение, глав "Оптимизация условий репаративной регенерации при повреждениях кон ностей с наличием костных дефектов (обзор литературы)", глава "Методика проведения экспериментальных исследований течения репа тивного остеогенеза при использовании лазеростимуляции", глава "Особенности микроциркуляции и регенерации костной ткани в зоне диас зарного дефекта лучевой кости у животных контрольной группы (без ла ростимуляции)", глава IV "Течение репаративного остеогенеза в зоне д физарного дефекта лучевой кости при использовании различных режш лазеростимуляции", заключение, выводы, содержащие 8 основных поло) ний и принципиальных установок работу, указатель литературы.

Общий объем диссертация 148 страниц машинописи, включая 75 | сунков, 12 таблиц, перечень 130 источников литературы.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. -

Данная работа носит характер экспериментального исследования. ée основу положен анализ 210 опытов, поставленных на 185 взрослых к| ликах породы "Шиншилла". Сроки наблюдения были различны и колебал i< в пределах от 1 до 42 суток после нанесения стандартной операционн травмы, заключавшейся в моделировании бокового диафизарного дефе> лучевой кости путем неполной ее остеотомии наполовину диаметра kocti последующей продбльной резекцией на протяжении 1-2 см. При выпол» нии операции на одной конечности размер дефекта составлял 2 см, на де конечностях - 1 см. В контрольной группе животных поставлено 3 сер опытов (65 экспериментов), в испытуемой (с лазеростимуляцией) - 5 сер опытов (145 экспериментов).

Сущность и последовательность проведения экспериментов опре; лялись задачей изучения изменений репаративного остеогенеза и мик£ циркуляцией в зоне костного дефекта при использовании поисковых рея "Мов" воздействия монохроматическим красным светом гелий-неонового г зера и различных условий кровоснабжения указанной области (табл. 1).

Таблица 1

ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА

N серии Цель Кол-во опытов Сроки наблюде-

опытов^ эксперимента (210) ния (в сутках)

1. Изучение васкуляризации не- 10 -

поврежденных костей пред-

плечья кролика.

II. Изучение остеогенеза и васкуляризации в зоне костного дефекта (2 см). 40 1,3,5,7,14,21, 28,42

III. Изучение остеогенеза и васкуляризации в зоне дефекта (1 см) в условиях блокады медуллярного кровообращения. 25 7,14,21,28,42

IV. Изучение остеогенеза и васкуляризации в зоне дефекта (1 см) при 30-минутном лазерном воздействии мощностью в 26 мВт/см2 15 7,14,21,28,42

Контроль - костный дефект на 15 7,14,21,28,42

контрлатеральной конечности.

V. Изучение остеогенеза в зоне дефекта (1 см) при 60-минутном лазерном воздействии мощностью в 12 мВт/см2. 10 7,21,42

Контроль - костный дефект на 10 ' 7,21,42

контрлатеральной конечности.

VI. Изучение остеогенеза и васкуляризации в зоне дефекта (2 см) при 30-минутном лазерном воздействии мощностью в 12 мВт/см2. 40 1,3,5,7,14,21, 28,42

VII. Изучение остеогенеза и васкуляризации в зоне дефекта (1 см) при 30-минутном лазерном воздействии мощностью в 12 мВт/см2 в условиях блокады медуллярного кровообращения. 25 7,14,21,28,42

VIII. Изучение остеогенеза в зоне дефекта (2 см) при многократном (курсовом) лазерном воздействии мощностью 12 мВт/см2 (6 ежедневных сеансов по 5 минут на 1-6, 7-12, 1419, 21-26 сутки в каждой подгруппе животных). 20 42

Первая группа опытов (I,II,III серии) являлась контрольной и была пс священа изучению течения репаративного остеогенеза и васкуляризаци при боковом диафизарном дефекте лучевой кости с целью получения необ ходимых критериев для оценки эффекта воздействия лазерного излучени на костную рану.

Вторая группа опытов (IV.V.VI.VII.VIII серии) посвящена изучению те чения репаративного остеогенеза и изменений васкуляризации в зоне кост ного дефекта при различных режимах воздействия низкоинтенсивным ге лий-неоновым лазером. Применяли лазерную установку ЛГ-136, излучак щий монохроматический красный свет с длиной волны 632.8 нм и выходно мощностью до 30 мВт. Во всех сериях опытов, кроме VIII серии, воздействи осуществлялось при открытой ране непосредственно на костную ткань Условия воздействия во всех случаях были стандартными: с расстояния 5 см, лабильно путем перемещения лазерного луча каждые 5 мин на протя жении 50-60 мин. При этом лазерному воздействию подвергался не тольк очаг костной раны, но и прилежащие к нему отделы оперированной кoнe^ ности. Стремились охватить действием лазерного луча как предплечье ( зоны воздействия), так и плечо (2 зоны воздействия). Были использован1 различные режимы лазеростимуляции, отличающиеся друг от друга по вре мени воздействия и плотности потока мощности лазерного излучения.

В VIII серии опытов облучение проводили в разные недельные цикт послеоперационного периода при ушитой ране, фокусируя луч лазера мои. ностью 12 мВт/см2 на область проекции дефекта лучевой кости. Курс лазе ростимуляции в каждой из 4-х выделенных подгрупп животных данной сери включал 6 ежедневно проводимых сеансов облучения продолжительность) по 5 мин. Плотность потока мощности излучений контролировали с пс мощью прибора ИМО-2.

Течение репаративных процессов в зоне костного дефекта оценивал с помощью клинических, рентгенологических, гистологических, ангиограф!' ЧсСКИа исследований с изучением микроциркуляторной сосудистой сети. И:

учали также динамику гематологических показателей в процессе заживления костного дефекта и изменения этих показателей при лазеростимуляции костной регенерации.

. Исследования сосудистой системы передней конечности в целом и отдельно костей предплечья включала макро- и микроскопическое изучение артериальных сосудов различного диаметра, в том числе микроциркулятср-ного русла, после заполнения их оптически контрастной массой (мелкозернистая 25-50% водная взвесь сернокислого бария с небольшим, в пределах 2% от общего количества взвеси содержанием желатина). Мелкодис-перстный состав рентгеноконтрастной массы (диаметр частиц не более 1 мкм) достигался благодаря применению предложенного В.И.Петровым и Г.А.Оноприенко (1968) особого способа акустического диспергирования. При проведении исследования придерживались рекомендаций Г.А.Оноприенко (1981).

Исследование микроциркуляторного русла проводили на основе усовершенствованной нами методики микроангиографии костных срезов, толщиной от 0.5-1 мм до 5-6 мм с использованием декальцинации кости. Это позволяло без особых технических трудностей приготовить костные срезы с инъецированной микроваскулярной сетью, не опасаясь нарушения ангиоар-хитектоники в исследуемом материале.

С помощью микротома готовили послойные срезы для изучения под микроскопом терминальных сосудов строго определенных участков костной ткани, относящихся, главным образом, к зоне костного дефекта.

Все полученные данные обработаны методом вариационной статистики на ЭВМ с расчетом следующих показателей: М - средняя арифметическая, т - ошибка средней арифметической, коэффициент вариации, асимметрии и эксцесса с оценкой их репрезентативности по ^критерию Стью-дента, г - коэффициент корреляции, р - степень вероятности возможной ошибки.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

При проведении опытов, связанных с использованием лазерного излучения, нами предварительно изучались особенности васкуляризации неповрежденной лучевой кости интактных кроликов, а также течение репара-тивных процессов при боковом диафизарном дефекте этой кости с целью получения необходимых критериев для оценки эффекта воздействия лазерного излучения на костную рану.

Было установлено, что кровоснабжение диафиза лучевой кости осу ществляется за счет периостальной и медуллярной сосудистой сети, микрс сосуды которых образуют между собой в толще компактного слоя кости мне гочисленные анастомозы. Достоверным показателем оптимальной васкуля ризации неповрежденной кости на уровне средней трети ее диафиза може служить количество активно функционирующих микрососудов, установлен ное у интактных животных при морфологическом исследовании костны срезов с'инъецированной микроваскуляторной сетью. Этот показатель рав няется 185+9.2 микрососуда на 1 см2 площади их подсчета. При наличи! костного дефекта индекс костной васкуляризации возрастает, особенно I остром периоде травмы (в пределах 37.8-48.1% от исходного уровня), чл свидетельствует о проявления компенсаторно-приспособительных меха низмов поврежденного сегмента конечности, с помощью которых организ» стремится обеспечить необходимый уровень метаболизма регенерирующм тканям. Наибольших значений этот показатель достигает при блокаде ме дуллярного кровообращения, когда для компенсации циркуляторных рас стройств задействуются источники параоссального кровообращения. Мор фологическая картина при гистологическом исследовании препаратов ха растеризовалась наличием костной мозоли губчатого строения с очагам энхондрального окостенения. Формирование костных балок не сопровожда лось усилением пролиферации остеобластов, без достаточного количеств; которых невозможно образование зрелой костной мозоли. Все это свиде

тельствовало о незавершенности перестройки новообразованной костной мозоли в области оперативного вмешательства к концу 6-ти недельного срока эксперимента. Аналогичные изменения отмечены в серии опытов, в которых изучались особенности микроциркуляции и регенерации костной ткани при боковом диафизарном дефекте лучевой кости в условиях блокады медуллярного кровообращения. В этом случае замещение дефекта мало-дифференцированной грубоволокнистой костной тканью сопровождалось избыточным образованием регенерата на фоне резко измененной ангиоар-хитектоники оперированного сегмента как свидетельства незавершенности процесса реваскуляризации области дефекта. В условиях блокады медуллярного кровообращения жизнеспособность костной ткани и течение косте-образовательного процесса в зоне дефекта поддерживалось благодаря резервным возможностям сосудистой системы окружающих мягких тканей, а также гаверсовой системы, сохранившейся половины поперечника лучевой кости, если речь идет о самых первых днях послеоперационного периода. В более поздние сроки факторами улучшения васкуляризации являлись многочисленные сосудистые ответвления, исходящие от периостальной костной мозоли; формирующаяся внутрикостная сосудистая сеть, анастомозирую-щая с веточками сосудов периостальной сети; тканевые микрокисты связанные с микроваскулярной системой, большинство микрососудов которой резко расширены.

Установленная в контрольных наблюдениях—незавершенность- фор-_. мирования костного регенерата к 6-недельному сроку эксперимента служила хорошим фоном для оценки биологического действия различных режимов лазеростимуляции, применявшихся с целью определения оптимальных параметров лазерного воздействия на течение репаративного остеогенеза. Исследования показали, что изучаемые режимы лазеростимуляции, в зависимости от плотности потока, мощности излучения и времени воздействия, по разному влияли на течение репаративного остеогенеза в зоне диафизар-ного дефекта лучевой кости экспериментальных животных (табл. 2).

Таблица 2

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РЕПАРАТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ РАЗНЫХ РЕЖИМАХ __ЛАЗЕРОСТИМУЛЯЦИИ НА МОМЕНТ ЗАВЕРШЕНИЯ 6-И НЕДЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА_

Показатели зрелости костной мозоли * Режимы лазеростимуляции

2 Oj 3 мВт/см2 30 мин 1Нократио. 12 мВт/см2 60 мин однократно 12 мВт/см2 30 мин однократно 12 мВт/см2- 5 мин - курс

Период послеоперационной стимуляции

I нед | II нед | III нед | IV нед

Степень дифференциации новообразованной костной ткани:

-осгеоидная - гу( >чатая - пластинчатая - компактная XX XX + + ++ + + + +— + +— +— ++ +—

Наличие участков энхондрального окостенения:

XX XX +— — — +— +—

Восстановление органной структуры кости:

- наличие кортикальной пластинки - наличие просвета костномозгового канала + + — ++ ++ ++ ++ ++ ++ +— +— +—

Выраженность контраст ности регенерата:

- приближается к плотности неповрежденной кости - меньше плотности неповрежденной кости +— + ++ ++ + +— + +— ++ ++

Обозначения. Частота признака:"++" - во всех наблюдениях;"+" - более чем в половине наблюдений;"+-" -в единичных наблюдениях; "-" - отсутствует; "хх"- в данной серии опытов морфологические исследования не проводились.

Наиболее выраженный эффект при однократной стимуляции остеорепара-ции отмечен в VI серии опытов, где применялось 30-минутное лазерное воздействие с плотностью потока мощности излучения равной 12 мВт/см2. В этой.серии опытов к 6-недельному сроку эксперимента наблюдалась ускоренная пролиферация и дифференцировка малодифференцированных клеточных элементов регенерата с формированием полноценной костной мозоли, характеризующейся присутствием большого количества остеобластов по ходу продольно ориентированных костных балочек, перестройкой регенерата в пластинчатую кость, практически полным восстановлением ее органной структуры (появление кортикальной пластинки и костномозгового канала). Указанные изменения сопровождались формированием мощной вас-куляторной сети с усилением выраженности сосудистого рисунка оперированного сегмента конечности за счет раскрытия дополнительных и врастания в регенерат вновь образованных сосудов мелкого и среднего калибра, идущих со стороны как периостальной мозоли, так и новообразованной ткани костномозговой полости. Концы дефекта были тесно спаяны с костной мозолью сетью новообразованных костных балочек с большим количеством сосудов в межбалочных пространствах. В сравнительном плане костная мозоль была более зрелой, чем в контроле, где регенерат был представлен губчатой костной тканью с наличием в нем прослоек хрящевой и фиброзной ткани. Свидетельством незрелости регенерата являлось отсутствие в нем признаков перестройки в пластинчатукгкостьгиедостаточное количество -остеобластов по ходу расположения костных балочек, незавершенность восстановления органной структуры костной мозоли.

Особо примечательным являлся тот факт, что эффект усиления костеобразовательного процесса при указанном режиме лазеростирлуляции воспроизводился в условиях блокады медуллярного кровообращения, моделируемой с помощью интрамедуллярного штифтования. Даже в таких неблагоприятных для течения репаративного остеогенеза условиях отмечен стимулирующий эффект лазерного воздействия, а также полное восстановление кровоснабжения резецированного участка лучевой кости. Из-за на-

линия металлического стержня в костномозговом канале внутрикостные со суды располагались пристеночно, их веточки доходили до надкостницы, гд< анастомозировали с периостальной сосудистой сетью. Восстановление ре гионарного кровообращения и микроциркуляции в зоне повреждения сопро вождалось утолщением трабекул и, как следствие этого, перестройкой губ чатой крупноячеистой костной ткани в пластинчатую кость с появлениер корковой пластинки регенерата. Таким образом, проведенные исследовани; показали не только возможность усиления с помощью лазерной терапии ре паративной регенерации костной ткани, но и позволили экспериментальн! обосновать допустимые параметры лазеростимуляции остеорепарации. Та ковыми следует считать общее время облучения за процедуру - до 30 мин время воздействия на одно поле - до 5 мин, плотность потока мощности из лучения - в пределах 10-12 мВт/см2. Эти данные не противоречат опубликс ванным в литературе установкам по допустимым параметрам лазерной воздействия в лечебной практике при использовании лазеров, работающи в непрерывном режиме генерации.

В отличии от предыдущих экспериментов в VI11 серии опытов лазер ное воздействие производили при ушитой ране в разные недельные цикл! послеоперационного периода излучением мощностью 12 мВт/см2 на протя жении 6 ежедневных сеансов по 5 минут. Решались следующие задачи: н каких стадиях репаративной регенерации возможно наибольшее влияни лазерного излучения; как влияет продолжительность воздействия лазерног излучения на репарацию; какие условия проведения лазерной терапии нак более оптимальны для достижения стимулирующего эффекта.

Исследования показали, что только лазерная стимуляция, провс дившаяся на протяжении первой, и, несколько в меньшей степени, второ недели послеоперационного периода ведет к усилению репаративных пр( цессов в зоне костного дефекта. Это проявлялось в формировании в боле ранние сроки, по сравнению с контрольными наблюдениями зрелой костно мозоли, характеризующейся не только остеонным строением и наличие продольно срис!!тирсса;;мь;х повосирсиовамных фабекул, но и практическ полным восстановлением органности костной структуры регенерата (фо|

мированием кортикальной пластинки и просвета костномозгового канала). Причем опережающая перестройка регенерата отмечена во все сроки наблюдения за этими животными. При гистологическом исследовании, проведенном в конце эксперимента, дефект заполнен пластинчатой костью, расположение которой ориентировано по ходу сосудов. В наблюдениях, где ла-зеростимуляция проводилась в более поздние сроки послеоперационного периода, течение репаративного остеогенеза мало чем отличалось от проявлений остеогенеза в контрольных наблюдениях. Объяснить приведенные данные можно особенностями динамики регионарного кровообращения и микроциркуляции в зоне повреждения в раннем периоде заживления костной раны. Во всех сериях опытов, где был выявлен стимулирующий эффект лазерного излучения в зоне повреждения, наблюдалось значительное увеличение, по сравнению с контролем, количества функционирующих микрососудов мелкого и среднего калибра, главным образом, за счет усиленного их новообразования, а также подключения резервных источников и динамического перераспределения путей кровотока (рис. 1).

Наибольший прирост сосудов в зоне оперативного вмешательства на--блюдался именно в первые две недели послеоперационного периода. В последующие сроки наблюдений ангиопролиферативное действие лазерного излучения по мере устранения и компенсации сосудистых нарушений проявлялось не столь резко и постепенно нивелировалось. Из этого следует, что именно усиление васкуляризации в очаге повреждения под влиянием лазерной терапии в остром периоде травмы и является тем пусковым механизмом, который определяет в дальнейшем все последующее течение ре-паративной регенерации костной ткани и заживление перелома или дефекта кости. В случаях, когда организму удается достичь хотя бы относительной компенсации имеющихся циркуляторных расстройств поврежденных костей (самостоятельно с течением времени или с помощью лазерного излучения) дальнейшая стимуляция остеорепарации лазерным излучением становится не эффективной.

О, количество сосудов (в % к норме) 220

200

180 ■

160

140 ■

120

201

184.8 /

/

\

\

137.8

Т"

3

-г-

4

Т, недели

Рис. 1. Динамика изменения васкуляризации в зоне дефекта в контрол (сплошная линия) и опыте (пунктирная линия) при соблюдении оптимальны параметров лазерного воздействия (общее время облучения за процедуру 30 мин, время воздействия на одно поле - до 5 мин, плотность потока мош ности излучения - в пределах 10-12 мВт/см2).

Полученные данные обосновывают целесообразность использовани лазеростимуляции остеорепарации при тех нарушениях репаративноп сстосгенёза, ь основе которых лежат расстройства кровообращения. Ком пенсация циркуляторных расстройств и достаточный уровень метаболизм;

регенерирующих тканей в очаге повреждения и есть, по-видимому, выражение конечного фотобиологического эффекта лазерного облучения костной раны, применяемого с целью усиления костеобразовательного процесса и ускорения ее заживления.

При определении длительности курса лазерной терапии (количества ежедневных процедур на курс лечения) следует ориентироваться на продолжительность периода выраженных циркуляторных расстройств, наблюдаемых в очаге повреждения при травмах опорно-двигательного аппарата. В среднем его продолжительность, в зависимости от тяжести полученной травмы, колеблется от 5-7 суток до 10-12 суток. В пределах этого срока можно рекомендовать ограничить курс лазерной терапии, применяемой в качестве фактора усиления костеобразовательного процесса при костных повреждениях.

Проведенные исследования не выявили преимуществ прямого воздействия лазерного излучения непосредственно на костную ткань во время операции перед общепринятой методикой лазерной терапии путем облучения кожных покровов в области проекции очага поражения. Это связано со способностью лазерного излучения поглощаться не только на поверхности кожнЫх покровов, но и в глубине тканей облучаемой области. Глубина проникновения в красном диапазоне лазерного излучения значительна - до 2030 мм, что в большинстве случаев, достаточно для эффективного влияния на течение репаративного остеогенеза.

Исследования показали, что при локальной патологии костно-мышеч-ной системы, в частности при костных повреждениях, для получения стимулирующего эффекта требуется воздействие лазерным излучением исключительно на область поражения, которой присуща определенная репара-тивная самостоятельность и, в некоторой степени, автономность от действия общих факторов заживления, во всяком случае, в остром периоде травмы. Сравнивая результаты различных серий опытов, в которых стимуляция достигалась в одних экспериментах воздействием лазерного излучения на множества полей оперированной конечности экспериментальных жи-

вотных (VI серия опытов), а в других - только на единственное поле в обпа< ти проекции костного дефекта (VIII серия опытов), легко обнаружить отсу ствие какой-либо заметной разницы в течении репаративных процессов. Эт данные позволяют внести определенные коррективы в методику лазерно терапии при нарушениях репаративного остеогенеза - ограничить облает воздействия лазерным излучением исключительно местом нахождения очг га повреждения.

Изучение влияния лазерного излучения на показатели периферк ческой крови экспериментальных животных, регулярно проводившееся разных серия опытов, не выявило существенных изменений со сторон! красной и белой крови. Все они укладывались в рамки допустимых и свиде тельствовали о безопасности использованных в работе режимов лазерно терапии. Некоторое снижение количества ретикулоцитов, наблюдавшееся первые сутки после применения лазера, сравнительно быстро нивелирове лось и уже к 5-7 суткам количество ретикулоцитов соответствовало норме По всей -видимости, такая реакция ретикулоцитов крови на действие лазер ного излучения объяснялась ускоренной их дифференцировкой в зрелы эритроциты с последующим усилением эритропоэза в ответ на действи раздражителя.

Таким образом, результаты работы свидетельствуют о достаточно; эффективности низкоинтенсивного лазерного излучения для улучшения ре паративной регенерации костной ткани, что делает возможным его исполь зование в клинической практике.

ВЫВОДЫ

1. Достоверным показателем адекватной васкуляризации неповреж денной лучевой кости кролика является количество функционирующих мик рососудов, установленное у интактных животных при морфологическом ис следовании костных срезов с инъецированной микроваскулярной сетью. Со

гласно нашим данным, этот показатель равняется 185±9.2 на 1 см2 площади подсчета микрососудов кости.

2. Сосудистая реакция поврежденного сегмента конечности в остром периоде травмы имеет компенсаторно-приспособительный характер и проявляется расширением функционирующих и раскрытием дополнительных сосудов мелкого и среднего калибра, обычно появляющихся в условиях вас-кулярной ишемии костей. Количественным показателем этой реакции может служить индекс костной васкуляризации, который увеличивается, в среднем, на 37.8-48.1% от исходного уровня, достигая максимально возможных значений при блокаде медуллярного кровообращения.

3. Стимулирующий эффект низкоинтенсивного лазерного излучения красной области спектра проявляется в условиях выраженной сосудистой ишемии, что делает обоснованным его применение при тех нарушениях ре-паратизного остеогенеза, в основе которых лежат расстройства кровообращения.

• 4. Стимуляция костной регенерации лазерным излучением достигается за счет его ангиопролиферативного действия, что ведет к значительному увеличению, по сравнению с контролем, количества функционирующих микрососудов, главным образом, за счет усиленного их новообразования и. в меньшей мере, подключения резервных источников и динамического перераспределения путем кровотока.

5. Прямое воздействие лазерного излучения непосредственно на костную ткань во время операции не имеет преимуществ перед общепринятым способом лазерной терапии путем облучения кожных покровов в области костной раны.

6. Условием усиления костной регенерации является воздействие лазерным излучением непосредственно на область повреждения, которую следует рассматривать как основную и обязательную зону стимуляции при назначении лазерной терапии.

. 7. Длительность курса лазерной терапии при стимуляции остеорепг рации в остром периоде травмы не должна превышать 10-12 ежедневны процедур, что соответствует длительности периода выраженных циркул* торных расстройств, наблюдаемых в очаге повреждения при травмах опо|; но-двигательного аппарата.

8. Наиболее эффективными и безопасными параметрами лазерног воздействия на костную регенерацию, установленными в эксперименте, яе ляются: общее время облучения за процедуру - до 30 мин, время воздеР ствия на одно поле - до 5 мин, плотность потока мощности излучения -пределах 10-12 мВт/см2.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Нйзкоинтенсивное лазерное излучение в красной области спектр является физическим фактором, значительно улучшающим процессы репг ративной регенерации при повреждениях конечностей с костными дефекта ми. Оптимальным режимом лазерной терапии является плотность поток мощности излучения 12 мВт/см2 с продолжительностью сеанса 5 мин пр расположении лазера над областью перелома. Курс лечения при этом н должен превышать 10-12 процедур.

2.. Для оценки эффективности воздействия лазерного излучения н репаративную регенерацию костной ткани рекомендуется использоват предложенную нами методику подсчета количества сосудов костной ткани зоне перелома.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шугаров H.A., Воронков Д.В. Влияние излучения оптического кван-ового генератора (лазера) на образование костной мозоли в эксперименте / Научные труды Рязанского медицинского института им. акад. И.П.Павло-ja.-Рязань, 1973. - С. 114-115.

2. Воронков Д.В. Модификация способа изучения сосудистой системы состной ткани в эксперименте // Свидетельство на рационализаторское тредложение, выданное Рязанским медицинским институтом от 1.03.1973 г.

3. Воронков Д.В., Шугаров H.A. Восстановление костной ткани при ин-грамедуллярном остеосинтезе в сочетании с воздействием излучения лазе-эа // В сб. "Психическая саморегуляция". - Алма-Ата, 1974. - С. 366-368.

4. Воронков Д.В. Репаративная регенерация костной ткани после возт действия лазерного излучения на открытую костную рану // В сб. "Репаративная регенерация и направленная ее регуляция". - Л., 1976. - С. 16-24.

5. Шугаров-НтАтгВоронков-ДВтгБаранов-А.К. Применение гешй-нео---

нового лазера с целью стимуляции репаративного процесса // Материалы научно-практической конференции "Применение физических методов лечения в травматологии и ортопедии". - Саранск, 1982. - С. 23-25.

6. Назаров.Е.А., Воронков Д.В., Горелов A.B. Влияние лазерного излучения на процессы костеобразования в эксперименте // Тез. докладов Всероссийской научно-практической конференции ортопедов и травматологов. -Рязань. 1д95,-С. 157-158.'

. 7. Воронков Д.В. Аппаратный комплекс для лечения переломов конечностей // Информ. листок Рязанского межотраслевого ЦНТИ. - Рязань, 1996. - №126-96.-4 с.

8. Воронков Д.В. Обоснование эффективности лазеротерапии для лечения переломов конечностей II Вопросы физического и психического здоровья человека. - Рязань, 1996. - С. 22-24.

9. Воронков Д.В. Использование физических факторов для улучшения репаративной регенерации костной ткани // Специализированная медицин- . екая помощь. - Рязань, 1996. - С. 18-21.