Автореферат и диссертация по медицине (14.01.12) на тему:Использование биокерамических материалов для реконструкции костных дефектов челюстно-лицевой зоны у онкологических больных

на правах рукописи

Филюшин Михаил Михайлович

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ЧЕЛЮСТНО-ЛИЦЕВОЙ ЗОНЫ У ОНКОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ

(экспериментально-клиническое исследование)

14.(1^12 - онкология 03.03.04 - клеточная биология, цитология, гистология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

1 2 мдр 2012

Москва - 2012 г.

005012718

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Московский научно-исследовательский онкологический институт имени П.А.Герцена» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (директор - академик РАМН, профессор В.И. Чиссов)

Научные руководители:

член-корр. РАМН, доктор медицинских наук, профессор Решетов Игорь Владимирович доктор биологических наук, профессор Сергеева Наталья Сергеевна

Официальные оппоненты:

1. доктор медицинских наук, профессор Дробышев Алексей Юрьевич, заведующий кафедрой госпитальной хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, ГОУ ВПО Московский Государственный Медико-Стоматологический Университет.

2. доктор медицинских наук, профессор Омсльяненко Николай Петрович, заведующий отделением соединительной ткани ФГУ «Центральный институт травматологии и ортопедии им.Н.Н.Приорова» Минздравсоцразвития России

Ведущая организация:

ФГУ «РНЦ Рентгенорадиологии» Минздравсоцразвития России

Защита диссертации состоится «20» марта 2012 г. в « » часов на заседании диссертационного совета Д 208.047.01 при ФГБУ «МНИОИ им. П.А.Герцена» Минздравсоцразвития России (125284, Москва, 2-й Боткинский проезд, д.З). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГ'БУ «МНИОИ им. П.А.Герцена» Минздравсоцразвития России. Автореферат разослан « » февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук: Завалишина Лариса Эдуардовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность: Злокачественные опухоли верхней челюсти и орбиты составляют 1-2% от всех злокачественных новообразований, причем около 60-70% первично выявленных больных имеют HI-IV стадию заболевания (Чиссов В.И., Старинский В.В., 2011). Хирургическое лечение местнораспространенных новообразований челюстно-лицевой области сопряжено с формированием обширных тканевых дефектов, что приводит к глубокой инвалидизации, функциональным нарушениям и, как следствие, к социальной дезадаптации пациентов. Реконструкция сочетанных дефектов мягких тканей и опорных структур лицевого скелета после условно радикального удаления злокачественных опухолей остается сложной проблемой реконструктивно-пластической хирургии. В частности, для замещения костных дефектов, возникающих при обширных хирургических вмешательствах, необходимы соответствующие материалы. Для имплантации разрабатываются, испытываются и используются различные природные и искусственные материалы для (Hench L.L., Wilson J., 1984, Beaman F.D., et al., 2006).

Один из материалов для замещения костных дефектов - аутотрансплантаты. Однако далеко не всегда оперативное вмешательство с целью их получения бывает оправдано, т.к., при обширном основном дефекте наносится и обширная дополнительная травма организма Главным недостатком аллотрансплантации, до настоящего времени считавшейся адекватной, является нередкая иммунная несовместимость тканей донора и реципиента и возможность переноса в организм реципиента нераспознанных инфекционных агентов (Laurie S.W. et al., 1984; Younger E.M., Chapman M.W., 1989, Keating J.F., McQueen M.M., 2001; Chau A.M.T., Mobbs R.J., 2009; Kaveh K. et al., 2010).

В последние годы значительное внимание уделяется созданию кальций-фосфатных керамических материалов медицинского назначения, предназначенных для использования при реконструкции дефектов костных тканей разного генеза. Определенные преимущества этих материалов перед имплантатами биологического происхождения очевидны: они не могут быть переносчиками инфекционных агентов, легко стерилизуются и хорошо хранятся. В идеале такие материалы должны обладать и определенными прочностными характеристиками, быть биологически совместимыми, нетоксичными, биологически

активными (т.е. способными активно взаимодействовать с окружающими тканями с образованием непосредственной связи с ними) и, наконец, осгеокондуктивными. Под остеокондукгивностью понимают способность к адгезии на материале остсогснных клеток, его пористость, обеспечивающую «биологические» потоки и неоваскуляризацию, способность поддерживать пролиферацию и дифференцировку клеток из окружающей живой ткани, атакже скорость резорбции, сравнимую со скоростью образования костной ткани (Suchanek W., Yoshimura М., 1998; Doblaré М., Garcia J.M., Gómez M.J., 2004; Vallet-Regi M„ Arcos D., 2006; Vallet-Regi M., 2006). В идеальном случае химические вещества, входящие в такой материал, должны использоваться при ремоделировании кости в месте дефекта, что в конечном итоге приведет к его полному замещению костной тканью.

Таким образом, разработка и медико-биологические испытания материалов на основе кальций-фосфатной биокерамики, пригодных для замещения дефектов челюстно-лицевой и краниальной области в процессе реконструктивно-пластических операций, которые могли бы обеспечить восстановление структурно-функциональной целостности костной ткани -является актуальной проблемой. Все вышесказанное обосновало цель и задачи настоящей работы.

Сокращения и обозначения:

ГА - гидроксиапатит, (3-ТКФ — p-трикальций фосфат, КГА - карбонатзамещенный гидроксиапатит, Si-ГА - кремнийзамещенный гидроксиапатит, КА - карбонатапатит, ФЧ -фибробласты человека, ПРС - полная ростовая среда, МТТ-тест - метод оценки жизнеспособности культуры клеток с применением МТТ-тетразолия, ПЖК - пул жизнеспособных клеток, ОД - оптическая плотность раствора (в условных единицах). Цель и задачи исследования

Разработка в эксперименте и апробация в клинике метода реконструкции челюстно-лицевой области кальций-фосфатными керамическими материалами.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. Оценить в экспериментах in vitro на модели иммортализованных фибробластов человека (ФЧ) острую цитотоксичность спектра новых отечественных кальций-фосфатных биокерамических материалов: чистого гидроксиапатита (ГА), p-трикальций фосфата (Р-ТКФ), бифазных материалов на их основе, карбонатзамещенного гидроксиапатита (КГА) с

разной степенью замещения анионами С03 2" и кремнийзамещенного гидроксиапатита (Si-ГА) и исследовать матриксные свойства поверхности этих материалов при длительном совместном культивировании, с клетками.

2. Изучить в экспериментах in vivo биосовместимость кальций-фосфатных биокерамических материалов.

3. Разработать модель для исследования восстановления костных дефектов с помощью кальций-фосфатной биокерамики у экспериментальных животных.

4. Осуществить сравнительную оценку остеокондуктивных свойств образцов кальций-фосфатных биокерамических материалов на модели дефекта большеберцовой кости крыс (краевая резекция).

5. Разработать модель восполнения костных дефектов челюстно-лицевой зоны у онкологических больных с использованием новых кальций-фосфатных биокерамических материалов.

6. Сравнить результаты реабилитации пациентов при разной тактике и методиках возмещения костных дефектов различными биокерамическими материалами. Положения, выносимые на защиту

1. Результаты доклинических биомедицинских испытаний спектра новых отечественных кальций-фосфатных биокерамических материалов позволили отобрать для клинической аттестации нецитотоксичные биосовместимые образцы, обладающие остеокондуктивными свойствами в моделях замещения костных дефектов у лабораторных животных.

2. Применение новой кальций-фосфатной керамики является адекватным подходом к реконструкции костных дефектов челюстно-лицевой зоны у онкологических больных, обеспечивая высокую эффективность социальной, функциональной и трудовой реабилитации больных.

Научная новнзна

Разработана система лабораторного in vitro, in vivo скрининга, позволяющая отбирать нетоксичные, биосовместимые керамические материалы для замещения костных дефектов, оценивать их матриксные для клеток свойства, скорость биорезорбции и остеозамещающие потенции.

Все исследованные биокерамические материалы, полученные методом осаждения из водных растворов (за исключением Si-ГА), обладают in vitro выраженными матриксными свойствами и биосовместимы.

При замещении костного дефекта у лабораторных животных эти материалы поддерживают морфогенетические потенции микроокружения, обеспечивая органотипическое восстановление в зоне дефекта костной ткани.

Установлено, что по скорости биорезорбции исследованные пористые биокерамические кальций-фосфатные материалы располагаются в следующий ряд: Si-ГА < ГА < ГА-р-ТКФ < ТКФ < ЮГА Наиболее близкой к скорости остеогенеза является скорость биорезорбции р-ТКФ и КГ А.

Проведены ограниченные клинические испытания в клинике микрохирургии МНИОИ им. П.А.Герцена по использованию пористой гранулированной кальций-фосфатной керамики для замещения дефектов сложной конфигурации и различного объема при реконструкгивно-пластических операциях кранио-фациальной зоны. На основании выработанных критериев разработан способ замещения костных дефектов биокерамическими материалами, защищенный патентом РФ на изобретение № 2375007. Определены показания к применению разработанного метода. Практическая значимость

Разработана и апробирована экспериментальная модель для исследования (лучевыми и морфологическими методами) остеозамещающих свойств биорезорбируемых материалов, предназначенных для имплантации с целью реконструкции костных дефектов.

Проведенные доклинические биологические и ограниченные клинические испытания нового поколения кальций-фосфатных пористых биокерамических материалов позволили выбрать ряд из них для дальнейших клинических испытаний и создания технологии производства как новых отечественных материалов для имплантации (КГА), так и импортзамещающих аналогов (Р-ТКФ).

На основании проведенных биологических и клинических исследований разработаны критерии использования кальций-фосфатных биокерамических материалов и реконструктивно-пластические операции с применением метода замещения костных дефектов челюстно-лицевой и кранио-фациальной областей для лечения и реабилитации

больных со злокачественными опухолями челюстно-лицевой зоны. Использование метода замещения костных дефектов кальций-фосфатной пористой биокерамикой позволяет успешно решить проблему пластического закрытия дефектов костей, и мягких тканей у этой категории онкологических больных. Воспроизводимость методов операций делает их доступными к внедрению в работу специализированных отделений пластической и реконструктивной хирургии, которые в своей практике проводят лечение онкологических больных. Внедрение результатов исследования позволит обеспечить высокую эффективность лечения и реабилитации больных с местно-распространенными злокачественными опухолями челюстно-лицевой зоны. Апробация диссертации

Апробация проведена на совместной научной конференции клинических, экспериментальных и диагностических отделений ФГБУ «МНИОИ им.П.А.Герцена» Минздравсоцразвития России 21 декабря 2011 года. Публикации

По теме диссертации опубликовано 25 работы, в том числе б статей в изданиях из списка ВАК. По теме диссертации получены патенты РФ: «Материал дая закрытия костных дефектов при реконсгруктивно-пластических операциях» (№ 2333010, 2008), «Способ замещения костных дефектов» (№ 2375007, 2009). Основные положения диссертационной работы доложены на: VI Всероссийском съезде онкологов (Ростов-на-Дону, 2005), Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии диагностики и лечения в оториноларингологии» (Санкт-Петербург, 2009), Сессии Академии Наук (Москва, 2009), IV Конгрессе с международным участием «Опухоли головы и шеи» (Иркутск, 2011). Объем и структура диссертации:

Диссертация изложена на 152 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, 3 глав в которых описаны материалы, методы и результаты собственных исследований, заключения, выводов и практических рекомендаций. Текстовая часть содержит 54 рисунка и 15 таблиц. Библиографический указатель включает 237 источников (50 отечественных и 187 зарубежных).

Материалы, методы и результаты экспериментальных исследований. Методы синтеза и физико-химическая характеристика кальций-фосфатных керамических материалов.

В настоящей работе все образцы кальций-фосфатных керамических материалов были получены из Федерального государственного учреждения наук института металлургии и материаловедения им.А.А.Байкова Российской академии наук. На первом этапе получали порошки (ГА, КГА, Яі-ГА, р-ТКФ. и бифазные соединения в системе ГА-р-ТКФ полученные методами осаждения из водных растворов и гетерофазным синтезом. Все полученные порошки материалов были аттестованы с применением рентгенофазового анализа. Далее из порошков кальций-фосфатных материалов (размер частиц порошков менее 1 мкм) по и разработанной ранее оригинальной методике изготовляли сферические гранулы биокерамики. Для последующих биомедицинских испытаний использовали фракцию материалов с размером гранул 200-600 мкм.. Доминирующая популяция имела поры размером 0,1-5 мкм, относительное их содержание в общем количестве открытых пор

г д е

Рис. 1. Микроструктура пористых матриксов: ГА (а), бифазных материалов состава 60% р-ТКФ -

40% ГА (б), 80% р-ТКФ - 20% ГА (в), р-ТКФ (г), КГА (д) и Si-ГА (е).

Для экспериментов in vitro на основе порошков ГА КГА, Si-ГА, (3-ТКФ и ГА-(3-ТКФ,

синтезированных методом осаждения из растворов (1) и гетерофазным способом (2), были

получены две лабораторные партии гранулированной биокерамики из 8 образцов материалов

каждая. Образцы каждой лабораторной партии были охарактеризованы по физико-химическим свойствам, включая оценку пористости и распределения по размерам открытых пор, удельной поверхности гранул и микроструктуры образцов (таблица 1).

Таблица 1. Физико-химическая характеристика образцов биокерамики.

№ Название образцов Состав, процентное содержание компонентов Размер гранул, мкм Пористость (%) Размер пор, мкм Удельная поверхност ь (м1 /г)

1 ГА 100% 300-600 57 1-10 0,55

2 ГА-Р-ТКФ (80/20) 80% ГА 20% р-ТКФ 300-600 55 5-30 0,32

3 ГА-р-ТКФ (60/40) 60% ГА 40% Р-ТКФ 300-600 49 5-30 0,19

4 ГА- Р-ТКФ (20\80) 20%ГА 80% Р-ТКФ 300-600 51 5-30 0,23

5 р-ТКФ 100% 300-600 54 1-5 0,51

6 КГА io%co,i' 300-600 45 1-10 0,58

7 КА 100% CO,'" 300-600 52 1-15 0,33

8 Si-ГА 99,9% ГА 0,1% Si- 300-600 54 5-20 0,47

Методы скрининга in vitro двух лабораторных партий образцов биокерамики.

Эксперименты in vitro по оценке острой цитотоксичности данных материалов и динамики нарастания на них клеток выполнены на модели клеточной линии иммортализованных нормальных фибробластов человека (ФЧ, клон № 1608), которую поддерживали в полной ростовой среде (ПРС) следующего состава: среда ДМЕМ (Институт полиомиелита и вирусных энцефалитов им.М.ГТ. Чумакова, РАМН, Москва), 10% эмбриональной телячьей сыворотки (ФУРО, Москва), глютамин (600 мг/л), гентамицин (50 мкг/мл).

В платы с керамическими образцами (опыт) и без них (контроль) помещали ФЧ (180 тыс.кл/см2) в объеме 1,5 мл ПРС и инкубировали: для определения острой цитотоксичности в течение 24 часов, для оценки матриксных свойств биокерамики- 4, 7, 11, 14, 18, 21 сутки с

регулярной (дважды в неделю) полной заменой ПРС. Все операции с материалами и ФЧ осуществляли в стерильных условиях, культивирование- в атмосфере влажного воздуха, содержащего 5% С02 при 37°С.

Жизнеспособность ФЧ в динамике экспериментов оценивали с помощью МТТ-метода (T.Mossman, 1986), который основан на способности дегидрогеназ живых клеток восстанавливать 3-(-4,5-диметютгиазолил-2)-2,5-дифенилтетразолий бромистый (МТТ, Sigma, США) в голубые кристаллы формазана, нерастворимые в воде. Как было показано ранее, количество образовавшегося формазана может характеризовать пролиферативную активность (жизнеспособность/количество) различных типов клеток человека и животных.

Для определения острой цитотоксичности материалов рассчитывали пул жизнеспособных клеток (ПЖК), который выжил после 24 часов инкубации с этими материалами. При оценке матриксных свойств биокерамических материалов определяли изменение пула ФЧ (Д) в конкретный срок. Положительная величина пула свидетельствовала о приросте популяции ФЧ, отрицательная - о гибели части популяции.

Статистическую обработку результатов проводили по методу Стьюдента, считая достоверными различия при р<0,05.

Оценка острой цитотоксичности и матриксных свойств поверхности образцов биокерамики, синтезированной методом гетерофазного взаимодействия.

При оценке острой цитотоксичности образцов кальций-фосфатной керамики, полученной методом гетерофазного взаимодействия, было показано, что через 24 часа культивирования ФЧ с данными образцами к их поверхности прикреплялось и оставалось жизнеспособными лишь 6,0-40,0% от инициального пула высеянных клеток.Выраженная острая цитотоксичность этой партии материалов могла бьгть связана с "загрязнением" материалов побочными продуктами синтеза, однако при постоянной и многократной смене ПРС в процессе долгосрочного культивирования ФЧ может происходить постепенное снижение в среде культивирования концентрации токсических продуктов синтеза, поэтому эксперимент был продолжен.

Показано, что все эти материалы (за исключением образцов ГА-р-ТКФ 20/80% и ß-ТКФ) наряду с острой, обладали и хронической токсичностью в отношении культуры ФЧ: гибель фибробласгов при длительном культивировании на этих материалах преобладала над

процессом их пролиферации. В то же время, на образцах бифазной биокерамики ГА-р-ТКФ с высоким процентным содержанием р-ТКФ (80%) и чистой Р-ТКФ керамики, пул ФЧ, выживших после первых суток культивирования, далее постепенно увеличивался и на последних сроках наблюдения практически не отличался от контроля. Таким образом, биокерамические материалы первой лабораторной партии, синтезированные методом гетерофазного взаимодействия, за исключением образцов №№ 2 и 5, были расценены как токсичные (таблица 2).

Таблица 2. Величина пула жизнеспособных клеток (в % по отношению к контролю) при культивировании фибробластов на полистерене (контроль) и образцах биокерамики, синтезированной методом гетерофазного взаимодействия (опыт)

№ Материалы Величина пула жизнеспособных клеток (в % по отношению к контролю) в динамике эксперимента (сутки)

1 5 7 12 14 17 21 28

Полистерен (контроль) 100 100 100 100 100 100 100 100

1 ГА 27,6 3,7 2,5 2,5 4,2 - - -

2 ГА-Р-ТКФ (80/20) 18,2 7,9 1,5 1,6 3,1 1,7 2,8 2,5

3 ГА-Р-ТКФ (60/40) 20,6 11,6 5,4 1,32 3,4 8,4 4,0 2,3

4 ГА-Р-ТКФ (20/80) . 23,2 53,6 60,7 49,1 73,6 26,6 50,8 95,0

5 Р-ТКФ 26,0 76,1 86,8 47,4 92,2 80,0 58,9 102,7

6 КГА-10% 40,5 33,0 20,7 10,7 12,5 - 6,2 4,7

7 КА - 100% 30,5 26,4 23,3 6,7 9,2 5,5 3,3 2,5

8 Бі ГА -0,1% 6,2 4,8 0,0 7,8 4,3 3,6 3,3 0,0

Оценка острой цитотоксичности и магрнксных свойств поверхности образцов лабораторной партии биокерамики, синтезированной методом осаждения из водных растворов.

В данной партии также было 8 типов образцов того же самого состава, который описан в предыдущем разделе, но полученных другим методом - осаждения из водных растворов. Показано, что все образцы данной лабораторной партии биокерамики не обладают острой цитотоксичностью в отношении культуры ФЧ: через 24 часа их культивирован™ показатель величины оптической плотности раствора формазана в опытных группах не отличался от контрольных значений, а величина пула жизнеспособных клеток находилась в пределах 70-89% от контроля. То есть применение метода синтеза кальций-

фосфатных порошков, основанного на осаждении из водных растворов, привело к формированию материалов с удовлетворительными для клеток адгезивными свойствами.

При исследовании матриксных свойств данной лабораторной партии образцов было выявлено, что популяция ФЧ при длительном (до 28 суток) культивировании постоянно нарастала и была или сопоставима с контрольными значениями, или статистически достоверно их превышала. Это выражалось как в высоких значениях оптической плотности раствора формазана в опытных группах в динамике наблюдения, так и в превышающих контроль показателях пула жизнеспособных клеток (таблица 3).

Таблица 3. Величина пула жизнеспособных клеток (в % по отношению к контролю) при культивировании фибробластов на полистерене (контроль) и образцах биокерамики, синтезированной методом осаждения из водных растворов (опыт)._

№ Материалы Величина пула жизнеспособных клеток по отношению к контролю (%) в динамике эксперимента (сутки)

1 3 7 10 14 17 21 28

1 ГА 76 93 120 124 128 108 127 117

2 ГА-р-ТКФ 80/20%) 88 108 130 146 147 155 155 155

3 ГА-ІЗ-ТКФ 60/40%) 89 105 131 149 144 148 158 135

4 ГА-р-ТКФ (20®%) 69 108 111 110 100 ИВ 102 103

5 Р-ТКФ 76 106 111 116 114 118 113 115

6 КГА(№Р/о) 69 81 117 122 118 130 127 124

7 КА(10СР/о) 85 © 115 126 124 140 124 119

8 Бі-ГА 0,1% 73 100 89 106 85 97 98 103,3

Полученные данные свидетельствуют об отсутствии токсичности и наличии выраженных матриксных свойств поверхности образцов лабораторной партии гранулированных биокерамических пористых материалов из кальций-фосфатных порошков, синтезированных методом осаждения из водных растворов. ФЧ на всех образцах материалов достаточно равномерно прикреплялись и распластывались, и далее активно пролиферировали, в результате чего эффективно колонизировали всю поверхность образцов, включая поровые пространства данных матриксов (рис.2).

Рис.2. Динамика изменения пула ФЧ при культивировании на бифазной керамике ГА- |}-ТКФ (80/20): а - 1 сутки, 6-7 сутки, в - ¡4 сутки, г - 21 сутки ( МТТ-тест, увел,х16).

Был проведен также сравнительный анализ матриксных свойств отечественной гранулированной биокерамики на основе [3-ТКФ (ИМЕТ РАН) и импортного аналога (материал chronOS, фирма Synthes, Швейцария). Показано, что эти материалы обладают сходными матриксными качествами поверхности: величина пула ФЧ и показатель ПЖК, полученные в динамике культивирования на этих материалах, статистически достоверно не отличались на всех сроках эксперимента, за исключением 10 суток, когда было отмечено некоторое отставание в величине популяции фибробластов на гранулах ¡3-ТКФ (ИМЕТ РАН) (рис.3).

Для дальнейших исследований in vivo биосовместимости и способности замещать костные дефекты у экспериментальных животных были отобраны: ГА, (3-ТКФ, бифазный материал ГА-р-ТКФ (80/20), КГ А, Si-ГА,-материалы с наиболее выраженными матриксными свойствами.

Все образцы материалов были тщательно отмыты от технической пыли и высушены в термостате (37°С). Стерилизацию материалов осуществляли в сухожаровом шкафу (150°С,

2 часа). Перед операцией стерильные биокерамические гранулы помещали в физиологический раствор и далее использовато во влажном состоянии.

Рис.3 Динамика изменения оптической плотности раствора формазана при культивировании ФЧ на полистерене (контроль) и образцах Р-ТКФ биокерамики ИМЕТ РАН (Россия) и материала сЬтопОЭ (Швейцария).

Дизайн экспериментов in vivo по оценке биосовместимости кальций-фосфатных керамических материалов на основе гидроксиапатита.

Для исследования биосовместимости образцов кальций-фосфатных керамических материалов в экспериментах in vivo использовали модель их подкожной имплантации мышам-самкам линии BDF¡.

Было сформировано 5 групп животных (по количеству материалов). Мышей выводили из эксперимента через 2, 4, 12 недель после операции (по два животных на каждый срок), образцы керамики с окружающими тканями извлекали, осуществляли их фиксацию в 10% растворе формалина, далее декальцинировали в 7,5% растворе HN03 в течении 3-5 суток. Окраску изготовленных гистологических срезов осуществляли гематоксилин-эозином.

Результаты оценки биосовместимости образцов пористой кальций-фосфатной керамики в экспериментах ¡n vivo.

Установлено, что все отобранные биокерамические материалы не вызывали в месте имплантации реакции воспаления, макро- и микропризнаков отторжения, что свидетельствует об их биосовместимости.

Уже через I неделю после операции конгломерат из гранул ГА оказался окруженным тонкой соединительнотканной капсулой, связанной с подлежащими соединительнотканными слоями. Толщина капсулы нарастала со сроком наблюдения. Через 14 дней после имплантации видна активная неоваскуляризация имплантата с формированием обширной капиллярной сети снаружи и внутри образца ГА, Через 3-4 недели на поверхности имплантата визуализировались кровеносные сосуды, которые прилегали к гранулам и ветвились на капилляры (рис.4).

Рис. 4. Неоваскуляризация капсулы с ГА (подкожная имплантация мышам линии £Шр1) в динамике эксперимента, увел.х40: а- 1 нед., 6-2 нед., в-3 нед., г-4 нед.

Ниже представленью результаты по ГА- [3-ТКФ и Р-ТКФ демонстрируют биосовместимость этих материалов и различия в скорости их биорезорбции.

При микроскопическом исследовании препаратов, полученных от животных с подкожной имплантацией образца ГА-Р-ТКФ. уже через 2 недели после операции каждая гранула была окружена правильно организованной зрелой соединительной тканью, отмечена неоваскуляризация в зоне имплантата (рис. 5а). Через месяц после имплантации наблюдается нарастание соединительнотканной капсулы вокруг конгломерата гранул ГА- р-ТКФ и появление пустот и «пояска» между гранулами и окружающей соединительной тканью, что косвенно свидетельствует об их биорезорбции (рис.56).

а б в

Рис. 5. Гранулы ГА- р-ТКФ - при подкожной трансплантации мышам: а - 2 недели, б - 4 недели, в - 3 месяца, увел.х 100, окраска гематоксилин-эозином.

Несколько иная картина была выявлена на препаратах, полученных от животных с подкожной имплантацией 100% р-ТКФ. Через две недели после начала эксперимента гранулы разреженной структуры были окружены 2-3-мя слоями соединительной ткани, в образующиеся пустоты активно мигрировали фибробласты (рис. 6а). Через 4 недели после имплантации структура гранул становилась еще более разреженной, в виде сетки с многочисленными полостями, заселенными фибробласгами. Промежутки между гранулами Р-ТКФ были заполнены зрелой соединительной тканью с элементами неоваскуляризации (рис. 66). То есть, в целом, р-ТКФ (в сравнении с ГА-р-ТКФ) быстрее резорбировался под кожей и, как следствие, быстрее «заселялся» соединительной тканью.

По скорости резорбции при подкожной имплантации исследованные материалы можно выстроить в следующий ряд: 8>ГА< ГА < ГА- Р-ТКФ (80%/20%) < Р-ТКФ < КГ А.

а б г

Рис. 6. Гранулы р-ТКФ при подкожной имплантации мышам: а - 2 недели, 6-4 недели, в - 3 месяца, увел.х 100, окраска гематоксилин-эозином.

Методы и результаты исследования в экспериментах in vivo остеорепаративных потенций пористых кальций-фосфатных керамических материалов на модели костного ' дефекта крысы.

Для оценки остеозамещающих потенций кальций-фосфатных керамических материалов самцам - крысам линии Вистар формировали плоскостной «окончатый» костный j дефект (краевая резекция большеберцовой кости) длиной 6-8мм, шириной 1,5-2,0мм и ! глубиной 2,5-3,0мм до нижнего кортикального слоя (рис.7а). В область дефекта закладывали стерильные биокерамические материалы, далее операционную рану послойно ушивали (рис.7 б, в).

Рис.7. Этапы замещения дефекта большеберцовой кости крысы кальций-фосфатной керамикой: а - сформированный дефект большеберцовой кости; б - заполнение костного дефекта кальций-фосфатной керамикой; в - вид костного дефекта, заполненного гранулированной кальций-фосфатной керамикой.

Всего было сформировано 6 групп животных по 12 голов в каждой: 5 опытных групп для исследования остеозамещающих потенций чистых биокерамических материалов: ГА, ГА-

ß-ТКФ (80/20), ß-ТКФ, КГ А, Si-ГА и контрольная группа для изучения спонтанного закрытия дефекта. В сроки 3, 6, 9, 12 недель, 9 мес. и 12 мес. проводили рентгенологическое и морфологическое исследования оперированных конечностей. Для морфологического исследования в каждый из этих же сроков по 2 животных выводили из эксперимента. Костный фрагмент, включающий зону дефекта, фиксировали и декальцинировали по описанной выше методике и изготовляли гистологические срезы. В I (контрольной) группе животных на протяжении 6 недель после операции рентгенологически положительной динамики не обнаружено, к 9-и неделям наблюдали начало спонтанного закрытия дефекта кости. К 14-й неделе подтверждена полная консолидация костной ткани и начало формирования кортикального слоя на всём протяжении дефекта (рис. 8 а-в).

Рис. 8. Динамика спонтанного восстановления костного дефекта у крысы (контроль, группа I): а - 1-е сутки, 6-6 недель, в - 9недель.

У группы экспериментальных животных, где дефект был заполнен гранулами ГА по рентгенограммам частичное восстановление кортикального слоя наблюдали через 9 недель после операции, а через 14 недель - полное восстановление кортикального слоя на всем протяжении дефекта и восстановление костной структуры (рис.9 а-в).

а б в

Рис.9. Динамика восстановления костного дефекта при его заполнении гранулами ГА: а - 1 -е сутки, 6-6 недель, в - 9 недель.

На гистологических препаратах в сроки 3 недели в данной группе животных наблюдали разрежение структуры гранул ГА и заполнение зоны дефекта незрелой костной тканью. Между гранулами выявлялись очаги гемопоэза. Через 6 недель очаги оссификации были обнаружены по периферии гранул ГА. К 9 недели наблюдения появление очагов оссификации выявлено и внутри гранул (рис. 10 а - в ).

а б в

Рис. 10. Динамика замещения костного дефекта крысы с использованием гранул ГА: а - 3 недели, 6-6 недель, в - 9 недель; уве л.х 100, окраска гематоксилин-эозином.

Сходные результаты, описанные в диссертационной работе, были получены и для других кальций-фосфатных керамических материалов. Различия касались их скорости биорезобции и, соответственно, скорости остеогенеза в зоне имплантации. Наибольшая скорость остеорепарации была установлена для ЮГА и р-ТКФ (рис. 11).

в г

Рис. 11. Динамика замещения костного дефекта крысы с использованием гранул (З-ТКФ: а-3 недели, 6-6 недель, в-9 недель, г- 9 месяцев; увел.хЮО, окраска гематоксилин-эозином.

По скорости резорбции (как в подкожном тесте, так и при заполнении костного дефекта) эти материалы можно расположить в следующий ряд: Si-ГА < ГА < ГА - (3-ТКФ (80/40) < (3-ТКФ < КГ А. При этом, в костном дефекте скорость их резорбции оказалась существенно выше, чем при подкожной имплантации лабораторным животным, что косвенно указывает на их биоактивность, т.е. утилизацию вещества гранул при образовании костной ткани de novo. В то же время, скорость резорбции в костном дефекте даже (3-ТКФ и КГА несколько отставала от скорости репаративной регенерации костной ткани.

Нам представляется важным также отметить, что все испытанные материалы не угнетали, а поддерживали морфогенетические потенции микроокружения в модели костного дефекта: вокруг гранул, попавших в верхний слой дефекта, образовалась надкостница, а в среднем слое - губчатая костная ткань (рис. 12 а, б).

Рис.12. Остеогенез в зоне имплантации биокерамических гранул:а - формирование вокруг биокерамических гранул зрелой костной ткани, б - периостальный остеогенез в зоне имплантации биокерамических гранул; увел.х 100, окраска гематоксилин-эозином.

Таким образом, все испытанные ín vivo пористые гранулированные кальций-фосфатные биокерамические материалы оказались биосовместимыми и биоактивными в замещении костного дефекта трубчатых костей лабораторных животных. Наблюдаемая биорезорбция этих материалов и их остеоинтеграция свидетельствует о том, что они перспективны для испытания в качестве имплантатов для замещения костных дефектов при реконструктивно-пластическом замещении костных дефектов у больных.

Материалы и методы клинических исследований и их результаты.

На этапе выполнения клинического исследования проведено лечение 23 пациентов, страдавших злокачественными опухолями органов головы и шеи, с применением метода замещения костных дефектов гранулами кальций-фосфатной биокерамики (табл.4).

Локализация опухоли Количество больных Проценты

Свод черепа 7 30,5

Решетчатый лабиринт и основная пазуха 6 26,1

Мягкие ткани головы с распространением на костные структуры 4 17,4

Нижняя челюсть 3 13,0

Слизистая полости рта и глотки с распространением на костные структуры 3 13,0

ВСЕГО 23 100

Опухоли верхней челюсти диагностированы у 8,7%, больных, полости рта - у 17,4% и мягких тканей лица у - 17,4% пациентов. Из них 56,5% были мужчины, в 43,5% -женщины. Возраст оперированных пациентов колебался от 19 до 72 лет. В 100 % наблюдений оперированы больные трудоспособного возраста.

Морфологическая структура опухолей была различной. По поводу эпителиальных опухолей оперировано 52,2% пациентов. В большинстве наблюдений у 26,1% больных встречался плоскоклеточный рак различной степени дифференцировки и локализации.

Так же проведено лечение 9 (39,1%) пациентов, имевших доброкачественные опухоли с выраженным местно-деструирующим ростом и склонностью к рецидивированию: амелобластома (5), фиброзная дисплазия (3), ангиофиброма носоглотки (1).

В зависимости от имевшегося на момент обращения пациентов, характера опухолевой патологии, в первую группу мы выделили больных с первичными опухолями, во вторую группу объединили рецидивы и продолженный рост опухолей и в третью группу -больных с сочетанными костно-мягкотканными дефектами после проведенного ранее

радикального лечения. Подобное разделение обусловлено различными условиями в этих группах выполнения реконструкгивно-пластической операции.

Первичные опухоли были выявлены у 11 пациентов (47,8%) с поражением тканей свода черепа (2), лицевого скелета и основания черепа (8), мягких тканей лица (1); рецидивные опухоли - у 7 пациентов (30,4%) с поражением тканей свода черепа (2), лицевого скелета и основания черепа (4), мягких тканей лица (1).

Хирургическое лечение проведено в 5 случаях, комбинированное - в 15, комплексное - в 2 случаях и последовательное у 1 больных (табл.5).

Таблица 5. Распределение оперированных больных по характеру опухолевого процесса и вариантам проведенного лечения.__

Характер опухолевого процесса Методы противоопухолевого лечения ВСЕГО

Хирургический Комбинированный Комплексный Последовательный

Первичные 3 7 1 - 11

Рецидив + прод. рост 2 5 - - 7

Дефекты тканей после проведенного противоопухолевого лечения - 3 - 2 5

ИТОГО 5 15 1 2 23

% . 21,8 65,2 4,3 8,7 100

Характеристика дефектов.

Характер дефекта после радикального удаления опухоли определялся локализацией и распространенностью опухолевого процесса. В связи с этим все случаи были разделены на 4 группы: дефекты свода черепа - 7(30,5 %), орбитомаксилярные - 5(21,7%), решетчатого лабиринта и основания черепа - 6(26,1%) и изолированный костный дефект нижней челюсти -5(21,7%).

Полученные в ходе проведенных экспериментальных исследований цитотоксичносги и биосовместимости различных видов материалов на основе кальций-фосфатной биокерамики данные позволили выделить материалы, приемлемые для апробации в клинической практике для замещения костных дефектов: ГА- Р-ТКФ(80/20%) (размер гранул

300-600 мкм, пористость - 49, размер пор - 5-30мкм ) и КГА (размер гранул 300-600 мкм, пористость - 54, размер пор - 1-5мкм).

Из 7 больных с дефектами костей свода черепа 6 больных с вмешательством на решетчатом лабиринте и основной пазухе реконструкция костного дефекта была осуществлена одномоментно (в виду необходимости надежной изоляции подлежащих структур головного мозга), в 2 случаях при вмешательствах на орбитомаксилярной зоне и в 3 случаях вмешательства на нижней челюсти одномоментная реконструкция осуществлялась в виду наличия доброкачественного характера поражения вышеуказанных зон. Отсроченные реконструкции были осуществлены у 3 пациентов, ранее перенесших специальное противоопухолевое лечение и имеющих дефект костных структур орбитомаксилярной зоны и у 2 больных с дефектом тела нижней челюсти. В 13 случаях для замещения костного дефекта использовался ГА- |3-ТКФ(80/20), в 10 случаях в качестве пластического материала был использован КГА. При отсроченных реконструкциях костных дефектов орбитомаксилярной зоны в 2 случаях использован КГА, в 1- ГА- р-ТКФ(80/20), при отсроченной реконструкции дефекта нижней челюсти в обоих случаях использован КГА (табл.6).

Таблица 6. Пластический материал и дефекты.

Дефект Вид реконструкции Тип материала

Одномоментная Отсроченная ГА-р-ТКФ (80/20) КГА

Свод черепа 7 - 5 2

Орбитомаксилярная зона 2 3 3 2

Решетчатый лабиринт и основная пазуха 6 - 3 3

н\челюсть 3 2 2 3

Итого 18 5 13 10

В двух случаях при реконструкции обширного дефекта скулоорбитальной области и в 1 случае реконструкции фрагмента нижней челюсти использовались индивидуально

изготовленные сложные эндопротезы, фиксирующая часть которых представлена титановой пластиной, погруженной в смесь биокерамических гранул и ортопедического цемента на основе метилметакрилата При дефектах свода (2 случая) и основания черепа (4 случая) с обнажением твердой мозговой оболочки для ее изоляции и надежной фиксации в операционном дефекте биокерамических гранул использовался перемещенный апоневротический лоскут скальпа или свободный апоневротический лоскут, сформированный из широчайшей фасции бедра. При изолированных дефектах нижней челюсти после удаления опухоли при формировании плоскостного дефекта (2 случая) или окончатого дефекта (1 случай) производился тщательный юоретаж операционной полости с пломбированием биокерамическими гранулами, при наличии постлучевого радионекроза с секвестрацией (2 случая), выполнялась санация зоны воспаления, секвестрэктомия с последующим заполнением полости биокерамическим материалом. Реконструктивный этап.

Перед применением все образцы биокерамики тщательно отмывали в 5-6 порциях дистиллированной воды в объеме 130-150 мл, расфасовывали в стерильные стеклянные емкости, маркировали и затем стерилизовали их в сухожаровом шкафу при температуре 150° в течении 120 минут.

Замещение костных дефектов свода черепа.

Реконструкция дефектов костных структур свода черепа выполнена у 7 пациентов. В 4-х случаях было выполнено удаление опухоли с плоскостной резекцией наружной компактной пластины без обнажения подлежащей твердой мозговой оболочки; в 2-х случаях-удаление опухоли кожи волосистой части головы с резекцией костей свода черепа с обнажением подлежащей твердой мозговой оболочки на ограниченном участке диаметром до 1 см без нарушения ее целостности. В 5-ти случаях для замещения дефекта использован ГА- р-ТКФ(80/20), в 2-х случаях использованы гранулы КГ А.

При операции по удалению опухолей волосистой части головы после резекционного этапа для закрытия дефекта мягких тканей использовался местный перемещенный кожно-фасциальный лоскут скальпа на питающей ножке. При наличии плоскостного дефекта костей свода черепа без обнажения твердой мозговой оболочки осуществляли юоретаж губчатого слоя резецированной кости с пломбировкой образовавшейся полости стерильными

гранулами КГА, предварительно смоченными физиологическим раствором. Зону пломбировки костного дефекта сверху укрывали перемещенным апоневротическим лоскутом скальпа с фиксацией узловыми швами к окружающим тканям, что позволяло не только обеспечить стабильное положение биокерамичеких гранул, но и дополнительно изолировать область остеопластики от возможного инфицирования. Кожные покровы донорской области восстанавливали посредством расщепленного аутодермального трансплантата (рис. 13).

Рис. 13. Замещение плоскостного дефекта костей свода черепа.

1. Апоневроз скальпа

2. Кожно-фасциальный лоскут скальпа

За. Плоскостной дефект костей свода черепа

36. Костный дефект замещенный биокерамическими гранулами

I При формировании костного дефекта свода черепа с обнажением на ограниченном

' участке подлежащей твердой мозговой оболочки (без нарушения ее целостности), дно операционной раны предварительно выстилали перемещенным апоневротическим лоскутом скальпа. Из данного лоскута формировали контейнер, который неплотно заполняли гранулами ГА-р-ТКФ(80/20), что позволяло обеспечить дополнительную изоляцию твердой мозговой оболочки, избежать ее непосредственного контакта с биокерамическими гранулами | и уменьшить механическое давление на область обнаженной твердой мозговой оболочки. I Дополнительно производили герметизацию фибрин-тромбиновым клеем по периферии | фиксации апоневротического контейнера.

В случае, когда вмешательство осуществлялось с резекцией наружной стенки лобной пазухи, производили, бифронтальный разрез кожи по границе с волосистой частью лба.

1

формировали кожно-апоневротический и надкостничный лоскуты, которые отсепаровывали вниз до верхних краев орбит и переносицы. Далее производили резекцию наружной стенки лобной пазухи с удалением ее содержимого. Затем выполняли тщательный кюретаж полости лобной пазухи с полным удалением слизистой оболочки. Сформированную полость пломбировали гранулами ГА-|3-ТКФ( 80/20). Стабильность гранул в операционной полости обеспечивали за счет надкостничного лоскута, который располагали в проекцию резецированной наружной стенки лобной пазухи с фиксацией к окружающим тканям узловыми швами. Ранее сформированный кожно-апоневротический лоскут возвращали в исходное положение и фиксировали к окружающим тканям узловыми швами (рис. 14).

Рис. 14. Замещение дефекта лобной пазухи.

1. Апоневроз скальпа

2. Кожно-фасциальный лоскут скальпа За.Дефект наружной стенки лобной пазухи

36. Костный дефект замещенный биокерамическими гранулами

Замещение костных дефектов решетчатого лабиринта и основной пазухи.

Реконструкция структур основания черепа после резекции решетчатого лабиринта и основной кости осуществлена в б случаях: у 3-х больных использован ГА-)3-ТКФ(80/20), у 3-х больных применен КГ А. Доступ к опухолям решетчатого лабиринта и основной пазухи осуществляли двумя способами: посредством бифронтального разреза по границе волосистой части лба и трансназально. Кожно-апоневротический лоскут лба отсепаровывали вниз. Дополнительно формировали надкостничный лоскут на сосудистой ножке. Выполняли резекцию передней стенки лобной пазухи и переносицы, обеспечивая доступ к клеткам

2

решетчатого лабиринта и верхнему полюсу опухоли. Далее производили разрез, окаймляющий крылья носа, с пересечением хрящевой части носовой перегородки. Трансназально осуществляли доступ к основной пазухе и нижнему полюсу опухоли. После удаления опухоли оценивали состояние дна операционной раны. При обнажении твердой мозговой оболочки и/или наличии ее дефектов, ее ушивали с тампонадой свободным жиром, герметизацией фибрин-тромбиновым клеем и тахокомбом. Пластику основания передней черепной ямки осуществляли ранее сформированным надкостничным лоскутом, который фиксировали по периферии узловыми швами. Между листками надкостничного лоскута размещали гранулы ГА-р-ТКФ(80/20) или КГ А. Полость носа тампонировали. Рану скальпа послойной ушивали и дренировали (рис.15).

Рис. 15. Замещение костного дефекта основания черепа.

1. Апоневроз скальпа

2. Кожно-фасциальный лоскут скальпа За. Дефект костей основания черепа

36. Костный дефект, замещенный биокерамическими гранулами Зв. Свободный жировой лоскут 4. Твердая мозговая оболочка

Замещение костных дефектов орбитомаксилярной зоны.

При замещении костных дефектов орбитомаксилярной зоны (5 пациентов) в 3 случаях в качестве пластического материала использован ГА-[3-ТКФ(80/20), 2-х случаях -КГ А. У 2-х пациентов реконструкция осуществлена одномоментно с удалением опухоли, у 3-х больных отсроченно (в различные сроки после окончания противоопухолевого лечения).

Одномоментную реконструкцию производили при ограниченных операционных дефектах верхней и медиальной стенках орбиты после удаления небольших образований

орбиты, требующих резекции костных структур. Доступ к структурам орбиты осуществляли по ранее описанной методике посредством бифронтального разреза с формированием надкостничного лоскута, посредством которого формировали контейнер для гранулированной биокерамики и размещали его в области резецированных стенок орбиты (рис. 16)

Рис.16. Замещение костного дефекта стенок орбиты.

1. Апоневроз скальпа

2. Кожно-фасциальный лоскут скальпа За. Дефект костей стенки орбиты.

36. Костный дефект замещенный биокерамическими гранулами

Отсроченная реконструкция осуществлена у 3 больных после ранее перенесенного специального противоопухолевого лечения, при отсутствии данных за местный рецидив. В одном случае имелся обширный дефект скулоорбитальной зоны в результате ранее резецированной нижней и латеральной стенок орбиты, скулового отростка верхней челюсти и чешуйчатой части височной кости. В данном случае была осуществлена реконструкция утраченных костных структур посредством сложного поликомпозитного индивидуального эндопротеза, фиксирующая часть которого представлена титановой пластиной, погруженной в смесь гранул ГА- (3-ТКФ( 80/20) и ортопедического цемента на основе метилметакрилата в соотношении 1:2. Производили односторонний субфронтальный доступ с формированием кожно-фасциального лоскута, который отводили в сторону. Выполняли мобилизацию мягких тканей с обнажением подлежащих структур теменной, затылочной костей и ранее резецированной орбиты и правого глазного яблока. Согласно литографической модели черепа пациента с дефектом костных структур произведена фрезевая подгонка ранее

2

1

смоделированного поликомпозитного имплантата по форме к имеющемуся дефекту костей черепа Имплантат располагали в операционной ране согласно анатомическим структурам и фиксировали к окружающим костным тканям титановыми пластинами в области затылочной кости и скулового отростка верхней челюсти, а - узловыми швами к лобной кости. Сформированный кожно-фасциальный лоскут возвращали в исходное положение и фиксировали к окружающим тканям узловыми швами.

В 2-х случаях отсроченную реконструкцию орбиты осуществляли одновременно с имплантацией титановой пластины, моделирующей ранее резецированную нижнюю стенку орбиты. Операционный доступ - инфраорбитальный. Производили отсепаровку тканей с обнажением скулового отростка верхней челюсти. За счет титанового имплантата моделировали контур нижней стенки орбиты, титан фиксировали к верхней челюсти и скуловому отростку верхней челюсти титановыми шурупами, поверх титанового имплантата размещали гранулы биокерамики. Рану ушивали послойно. Замещение костных дефектов нижней челюсти.

Замещение дефектов произведено у 5 пациентов: в 3-х случаях осуществлено удаление образования нижней челюсти с одновременной пломбировкой дефекта биокерамическими гранулами ГА- |3-ТКФ(80/20), у 2-х пациентов - гранулами КГА. Отсроченное замещение дефекта нижней челюсти осуществлено 2-м пациентам. В первом случае после ранее выполненной микрохирургической реконструкции вертикальной ветви нижней челюсти, между костным фрагментом трансплантата и фрагментом резецированной горизонтальной ветви нижней челюсти осуществлено посредством остеосинтеза костных фрагментов титановой пластиной, фиксированной к костным фрагментам трансплантата и нижней челюсти титановыми шурупами и дополнительно окруженной смесью гранул ГА- 0-ТКФ(80/20) й ортопедического цемента на основе метилметакрилата в соотношении 1:2. Во втором случае был замещен дефект тела нижней челюсти, развившийся в следствии радионекроза с секвестрацией после лучевой терапии по радикальной программе. Была выполнена санация мягких тканей с секвестрэктомией, остеосинтезом фрагментов тела нижней челюсти титановой пластиной и пломбировкой костного дефекта гранулами КГА (рис.17).

1. Нижняя губа.

2. Слизистая преддверия рта.

За. Дефект тела нижней челюсти.

36. Дефект замещен биокерамическими гранулами. "

Замещение костных дефектов основания черепа свободным апоневротическим лоскутом с биокерамическими гранулами.

Для случаев невозможности использования перемещенного апоневротического лоскута скальпа вследствие обширной его резекции нами разработан оригинальный метод

использования свободного апоневротического лоскута, выкроенного из широчайшей фасции 1

I

бедра. Метод осуществляется следующим образом: по латеральной поверхности бедра на границе верхней и средней трети производится линейный разрез кожи и подкожной клетчатки. Подкожная клетчатка широко отсепаровывается от широчайшей фасции бедра и разводится крючками, создавая окно для дальнейших манипуляций. Широчайшая фасция бедра г рассекается по средней линии и отсепаровывается от подлежащих мышц в латеральном ! направлении и отсекается по задней поверхности бедра Донорская рана на бедре ушивается послойно с дренированием мягких тканей. Далее из полученного свободного апоневротического лоскута моделируется контейнер согласно форме дефекта реконструируемых тканей, посредством наложения шва по периферии контура, оставляя небольшое окно. Через неушитую часть контейнер заполняется биокерамическими гранулами в объеме, необходимом для замещения костного дефекта, и ушивается наглухо (рис.18). Сформированный имплантат переносится в область дефекта костных тканей челюстно-лицевой зоны, черепа фиксируется узловыми швами к окружающим тканям и дополнительно укрывается покровными тканями (рис. 19).

Рис.18. Моделирование контейнера с биокерамическими гранулами.

1. Широчайшая фасция бедра

2. Кожа

3. Контейнер из свободного апоневротического лоскута

4. Биокерамические гранулы

1 4

Рис.19. Замещение костного дефекта основания черепа

1. Апоневроз скальпа

2. Кожно-фасциальный лоскут скальпа За. Дефект костей основания черепа

36. Костный дефект замещенный биокерамическими гранулами Зв. Свободный жировой лоскут 4. Твердая мозговая оболочка

Послеоперационные осложнения.

В большинстве наблюдений послеоперационный период протекал без осложнений. В ряде случаев отмечено обострение проявлений ранее имеющихся у больных хронически сопутствующих заболеваний, в частности, обострение трахеобронхита (5 больных), что было обусловлено наличием трахеостомы и хроническим канюленосительсгвом. В 1 случае отмечено развитие гипостатической нижнедолевой пневмонии в виду обширного хирургического вмешательства и вынужденности соблюдения строгого постельного режима в раннем послеоперационном периоде. Во всех перечисленных случаях проводили мероприятия, направленные на улучшение трахеобронхиальной проходимости и купирование воспалительных изменений со стороны легочной ткани.

Осложнения со стороны зоны имплантации биокерамических гранул отмечены в 1 случае. В данном случае больному по поводу местнораспространенного процесса в мягких тканях височно-скуловой области с вовлечением в процесс полости рта, выполнена оро-фациапьная резекция с замещением дефекта биокерамическими гранулами и гыастикой местно перемещенными кожно-фасциальными лоскутами. В послеоперационном периоде отмечено возникновение слюнного свища, сформировавшегося между полостью рта и подлоскугным пространством, что привело к развитию выраженной местной воспалительной реакции тканей, инфицированию раны и отторжению биокерамического материала. В данном случае проводилась массивная антибактериальная, противовоспалительная терапия, промывание свищевого хода и подлоскутного пространства растворами антисептиков, физические методы локального воздействия (лазерная терапия) на зону воспаления. В результате проведенных мероприятий явления воспаления были купированы и рана зажила вторичным натяжением. Анализ рецидивов у оперированных больных.

В связи с развитием и применением новых синтетических биоактивных керамических материалов для реконструкции костных дефектов в лечении и реабилитации онкологических больных, стало возможным выполнение агрессивных радикальных хирургических вмешательств с формированием и последующим замещением дефектов ткани, не требующих одномоментной микрохирургический пластики, что позволяет избежать дополнительной хирургической травмы.

В наших наблюдениях из 23 больных умерли 5 пациентов (21,7%) в сроки от 4 до 63 месяцев со дня операции: 1 больной - от неопухолевого заболевания (острое нарушение мозгового кровообращения), 4 больных (17,4%) - от основного заболевания, из них от рецидива опухоли - 3 (13,4%), от отдаленных метастазов 1 (4,3%).

Рецидивы были отмечены в группе больных, которых оперировали по поводу рецидивов. Возникновение повторного рецидива после удаления плоскоклеточного рака верхней челюсти отмечено у 2 пациентов через 13 и 14 месяцев, соответственно, и у 1 больного через 10 месяцев после удаление злокачественной смешанной опухоли слюнной железы. Преобладание рецидивов в группе больных с рецидивными опухолями, по нашему мнению, связано с тем, что при удалении опухоли имеются значительные трудности в определении границ распространения опухолевого процесса из-за выраженных рубцовых изменений, инфильтративного характера роста, измененной анатомии, что создает неблагоприятные условия для обеспечения радикализма вмешательства

Продолжительность жизни данного пациента, умершего от генерализации опухолевого процесса, составила 10 месяцев после окончания противоопухолевой терапии.

В настоящее время продолжается наблюдение за 17 (73,91%) пациентами. Качество жизни у оперированных больных.

При оценке социальной адаптации пациентов нами учитывалось мнение самих пациентов о косметическом результате реконструкции, отмечалось использование повязок при общении и способность к бытовому самообеспечению. Оценка косметического эффекта проводилась по 3-х бальной системе - хороший (3 балла), удовлетворительный (2 балла), неудовлетворительный (1 балл).

Исходя из данных опроса, анкетирования пациентов и по объективным критериям, положительные результаты пластики (удовлетворительные и хорошие) были достигнуты в 20 из 23 наблюдений, что составило 87%, из них хороший результат составил 65,21%. Неудовлетворительные результаты пластики отмечены у 3 (13,0%) пациентов с описанными выше осложнениями, которые потребовали дополнительных оперативных вмешательств (рис.20).

■ Удовлет. ■ Хорошо Неудовл.

Рис.20. Результаты пластики по мнению оперированных пациентов.

По данным опроса подавляющее большинство пациентов ведут активный образ жизни, 100% больных не требуют постороннего ухода за собой, 20 из 23 пациентов (87%), не скрывают зону операции под повязкой при общении.

Из пациентов трудоспособного возраста 15 (70%) вернулись к труду. Но эти показатели не отражают истинного уровня восстановления трудоспособности, так как в отдельных случаях отсутствие трудовой деятельности было связано не с плохим самочувствием пациента или имеющимися у него функциональными нарушениями, а возможностью не работать по социальному статусу (рис.21).

100% 00% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

ж

ж

¿А

г

г

Рис. 21. Общие показатели социальной адаптации оперированных больных.

Подводя итог анализа качества жизни оперированных больных следует отметить, что после проведенного лечения в целом социально адаптированы 87% пациентов, возвратились к общественно полезному труду 70%. больных.

выводы

1. Новые отечественные биокерамические материалы на основе кальций-фосфатных соединений (ГА, ГА- р-ТКФ, р-ТКФ, КГА, Si-ГА), синтезированных методом осаждения из водных растворов, не являются цитотоксичными, что подтверждено при исследовании in vitro: при совместном культивировании иммортализованных фибробластов человека на поверхности этих материалов популяция клеток превосходит на 135 - 155 % таковую в контроле.

2. Входящие в состав биокерамики кальций-фосфатные соединения являются биосовместимыми в подкожном тесте и обладают осгеокондукгивными свойствами на моделях замещения костных дефектов у мелких лабораторных животных.

3. Разработаны модели и подходы к реконструкции костных дефектов челюстно-лицевой зоны у онкологических больных с использованием гранулированных пористых кальций-фосфатных биокерамических материалов.

4. Применение кальций-фосфатной биокерамики является методом выбора для реконструкции органов челюсгно-лицевой зоны у онкологических больных при формировании ограниченных дефектов опорных структур. Метод не наносит дополнительной обширной операционной травмы и обладает высоким процентом приживления материала - 91,3%.

5. Сравнение результатов реабилитации пациентов при разной тактике и методиках реконструкции костных дефектов различными биокерамическими материалами установило высокий процент социальной реабилитации больных - 87%.

6. Использование кальций-фосфатной керамики способствует повышению эффективности л е ч е н и я злокачественных местно- распространенных опухолей чглюсто-лицевой зоны и обеспечивает 87,0% функциональную, 72,2% трудовую реабилитацию больных.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Показанием для реконструкции кальций-фосфатной биокерамикой являются сочетанные дефекты челюстно-лицевой зоны после выполнения резекций по поводу местно-распространенных злокачественных новообразований. Биокерамическим материалом замещается дефект лицевого скелета, а местными перемещенными лоскутами устраняется дефект мягких тканей.

2 Для устранения обширного дефекта решетчатого лабиринта и основной

кости и изоляции дефекта основания черепа необходимо использовать перемещенный апоневротический лоскут скальпа, для формирования контейнера, в который помещают кальций-фосфатные биокерамические гранулы.

3. Для реконструкции сочетанных дефектов мягких тканей лица, тела, угла и ветви нижней челюсти у пациентов с выраженной сопутствующей патологией в целях сокращения длительности операции, за счет исключения микрохирургического этапа, целесообразно использовать перемещенный лоскут с предварительной реконструкцией костного дефекта кальций-фосфатной биокерамикой.

4. Применение кальций-фосфатной биокерамики с низкой скоростью биорезорбции (ГА, ЯьГА) возможно для замещения небольших костных дефектов, не подвергающихся значитальной механической нагрузке и не требующих ускоренной остеоинтеграции (плоскостные резекции костей свода черепа, плоскостные и окончатые дефекты нижней челюсти и орбиты).

5. При необходимости скорейшей регенерации костной ткани в зоне дефекта вследствие испытываемых механических и физических нагрузок (сквозные дефекты косей свода черепа, дефекты основания черепа с обнажением твердой мозговой оболочки, фрагментарные дефекты нижней челюсти как после хирургического вмешательства, так и вследствие лучевых повреждений целесообразно использовать кальций-фосфатную керамику с наибольшей скоростью биорезорбции (КГА,Р-ТКАФ, ГА-Р-ТКФ).

6. При моделировании контура резецированного костного фрагмента челюстно-лицевой, орбитальной зон и при невозможности использовать перемещенный апоневротический лоскут скальпа для закрытия дефекта основания черепа, целесообразно использовать свободный апоневротический лоскут из широчайшей фасции бедра, позволяющий формировать и моделировать контейнер, заполненный кальций-фосфатной биокерамикой соответственно форме и объему дефекта опорных структур черепа

7. Восстановление функции питания, дыхания, протезирование зубов и орбиты требует совместной работы со специалистами по стоматологии, офтальмологии и ортопедии на этапах реабилитации, что обеспечивает наилучшие показатели лечения больных с опухолями челюсгно-лицевой зоны.

Список печатных работ, опубликованные по теме диссертации:

1. Филюшин М.М. Использование аутологичных мезенхимальных стволовых клеток крыс для замещения костных дефектов / Сергеева Н.С., Решетов И.В., Свиридова И.К., Баринов С.М., Козлов В.А., Ахмедова С.А., Филюшин М.М., Бедник Д.Ю., Титова Н.С., Родина И.А., Горбань H.A.// Журнал «Цитология». - 2004. - т 46 - №10 - С .941.

2. Филюшин М.М. Использование пористой наноструктурированной биокерамики в качестве матриксов для клеточных культур с целью замещения костных дефектов при опухолевых заболеваниях головы и шеи/Сергеева Н.С.,Решетов И.В., Баринов С.М.,Свиридова И.К.,Кирсанова В.А.,Комлев B.C.,Фадеева И.В.,Ахмедова С.А., Филюшин М.М.//.Материалы конференции опухолей головы и шеи. Сибирский онкологический журнал,- 2006,-приложение 1-С. 118.

3. Филюшин М.М. Разработка и испытания неорганических нанобиоматериалов в качестве матриксов для клеточных культур/ Сергеева Н.С., Решетов И.В., Баринов С.М., Штанский Д.В., Самойлович М.И., Свиридова И.К, Кирсанова В.А., Комлев B.C., Фадеева И.В., Ахмедова С.А., Филюшин М.М.// Материалы конференции опухолей головы и шеи Сибирский онкологический журнал.- 2006.-приложение 1- С. 119-120.

4. Филюшин М.М. Клеточные технологии в замещении тканевых дефектов в онкологии/ Чиссов В.И., Решетов И.В., Сергеева Н.С., Васильев A.B., Баринов С.М.,

; Терских В.В., Свиридова И.К., Комлев B.C., Кирсанова В.А., Батухтнна Е.В., Роговая B.C., Филюшин М.М.//Вестник РАМН.- 2006.- №6.- С.47-53.

5. Филюшин М.М. Разработка биоинженерных конструкций на основе аутологичных мезенхимальных стволовых клеток и наноструктурированных материалов-матриксов синтетических и природного происхождения с целью восстановления костных дефектов у экспериментальных животных/ Чиссов В.И., Сергеева Н.С., Свиридова И.К., Решетов И.В., Баринов С.М., Франк Г. А., Тепляков В.В.' Кирсанова В.А., Ахмедова С.А., Агзамов Д.С., Филюшин М.М., Елинсон В.М., Комлев B.C., Фадеева И.В, Козлов В.В., Бухаров A.B., Хесуани ЮЛ Британско-российское совещание в сотрудничестве с Европейской Комиссией «Стволовые клетки: законодательство, исследования и инновации. Международные перспективы сотрудничества». - Москва - 2007,- С. 225-228.

7. Филюшин М.М. Биомедицинские испытания in vitro и in vivo наноструктурированных матриксов для мезенхимальных стволовых клеток/ Сергеева Н.С., Свиридова И.К., Решетов И.В., Баринов С.М., Франк Г.А., Козлов В.В., Самуилович М.И., Белянин В.Ф., Кирсанова В.А., Ахмедова С.А, Комлев B.C., Филюшин М.М.// Материалы всероссийского совещания «БИОКЕРАМИКА В МЕДИЦИНЕ»,- Москва - 2006.- С.72-73.

8. Филюшин М.М. Использование биокомпозитных материалов в клинике при операциях у онкологических больных / Решетов И.В., Филюшин М.М.// Материалы всероссийского совещания «БИОКЕРАМИКА В МЕДИЦИНЕ».-.Москва - 2006 - С.78-79.

9. Филюшин М.М. Разработка методики ортотопической реконструкции черепа на лабораторных животных/ Чиссов В.И., Решетов И.В., Филюшин М.М., Сухарев С.С.//Материалы всероссийской научной конференции с международным участием «Нанотехнологии в онкологии 2008» - Москва - 2008,- С. 181-182.

10. Филюшин М.М. Разработка и доклинические испытания синтетических и натуральных осгеопластических материалов/ Сергеева Н.С., Баринов С.М., Свиридова И.К., Комлев B.C., Фадеева И.В., Кирсанова В.А., Ахмедова С.А., Смирнов В.В., Филюшин М.М., Шанский Я.Д.// Материалы всероссийской научной конференции с международным участием «Нанотехнологии в онкологии 2008» - Москва - 2008.- С. 185.

11. Филюшин М.М. Исследование in vitro матриксных качеств поверхности отечественных пористых гранулированных кальций-фосфатных керамических материалов/ Чиссов В.И., Свиридова И.К., Сергеева Н.С., Кирсанова В.А., Ахмедова С.А., Филюшин М.М., Баринов С.М., Фадеева И.В., Комлев B.C., Смирнов В.В.// Клеточные технологии в биологии и медицине - 2008 - № 2. - С. 68-72.

12. Филюшин М.М. Исследование in vivo биосовместимости и динамики замещения дефекта голени крыс пористыми гранулированными биокерамическими материалами/Чиссов В.И., Свиридова И.К., Сергеева Н.С., Франк Г.А., Кирсанова В.А., Ахмедова СЛ., Решетов ИВ., Филюшин М.М., Баринов С.М., Фадеева И.В., Комлев B.C.// Клеточные технологии в биологии и медицине - 2008 - № 3. - С. 151-156.

13. Филюшин М.М. Клиническое применение наноструктурированных гидроксиапатитов в онкологии /Решетов И.В., Филюшин М.М., Батухтина Е.В., Ратушный М.В., Севрюков Ф.Е.//Материалы VII съезда онкологов России. Том 2.-.М.,2009.-.С. 192.

14. Филюшин М.М. Проведение экспериментальных испытаний титановых нмплантатов с многофункциональными биоактивными наноструктурированными покрытиями для реконструктивной черепно-челюстно-лицевой хирургии и онкологии/ Решетов Н.В., Штанский Д.В., Левашов Е.А., Филюшин М.М., Васильев В.Н., Сухарев С.С.//Алналы пластической, реконструктивной и эстетической хирургии.- 2010.-N 3.-С.63-71.

15. Филюшин М.М. Новые материалы для реконструктивной черепно-челюстно-лицевой хирургии и онкологии / Решетов П.В., Штанский Д.В. Левашов Е.А., Филюшин М.М., Васильев В.Н.., Сухарев С.С.//Онкохирургия. - 2011.-T.3. -С.12-22.

16. Filushin М.М. Experimental reconstruction of cranial skeleton. /N.S.Sergeeva, I.V.Reshetov, I.K.Sviridova, V.A.Kersanova, D.U.Bednik, N.S.Titova, Filushin M.M., E.V.Batuhtina, A.V.Evseev.// XVIlth Congress of European Association for Cranio-Maxillofacial Surgery 14-18 September.-2004-267 Tours France.- Abstr Ш174 555

17. Filiushin M.M. Application of cell technologies to tissue defect closure in oncology/ Chissov V.l., Reshetov I.V., Sergeeva N.S., Vasil'ev A.V., Barinov S.M., Terskikh V.V., Sviridova I.K., Komlev V.S., Kirsanova V.A., Batukhtina E.V., Rogovaia O.S., Filiushin M.M// Vestn Ross Akad Med Nauk.- 2006.- пб.- P.34-38.

18. Filushin M.M. Multicomponent coating improve the biocömpability of load-bearing implants/Reshetov I.V., Shtansky D.V., Filushin M.M., Sukharev S.S// J. Cranio-Maxillofacial. Surg.-v.34.-Suppl. 1,- Sept. 2006,- P. 19.

19. Filushin M.M. Multicomponent coating improve the biocompatibility of load-bearing implants/ Filushin M.M., Chissov V., Reshetov I., Frank G., Levashov E., Shtansky D., Sukharev SM European Journal of Cancer.- suppl.- 2007.- v.5.- n.4.- P.327.

20. Filushin M.M. Multicomponent Coatings Improve The Biocompatibility of Load-Bearing Implants/ Chissov V.l., Reshetov I.V., Frank G.A., Levashov E. A., Shtansky D.V., Filushin M.M., Sukharev S.S.// ECCO 2007.- Abstract book EJC.- vol. 5- n4- P. 108.

21. Filjushin M.M. Synthetic and natural 3D scaffolds for MMSC in a bone defects repair experiments/ Sviridova I.K., Sergeeva N.S., Reshetov I.V., Barinov S.M., Frank G.A., Tepljakov V.V., Kirsanova V.A., Akmedova S.A., Agzamov D.S., Filjushin M.M., Komlev V.S., Fadeeva

I.V., Kozlov V.V., Bukharov A.V., Khesuani Yu. D. Synthetic and natural 3D scaffolds for MMSC in a bone defects repair experiments // Tissue Engineering. -2007.-V. 13.-P. 1760.

22. Filiushin M.M. In vitro study of matrix surface properties of porous granulated calcium phosphate ceramic materials made in Russia/ Chissov V.I., Sviridova I.K., SergeevaN.S., Kirsanova V.A., Achmedova S.A., Filiushin M.M., Barinov S.M., Fadeeva I.V., Komlev V.S., Smirnov V.V.// Bull Exp Biol Med.- 2008 - 145(4).-P.499-503.

23. Filjushin M.M. Study of in vivo biocompatibility and dynamics of replacement of rat shin defect with porous granulated bioceramic materials/ Chissov V.I., Sviridova I.K., Sergeeva N.S., Frank G.A., Kirsanova V.A., Achmedova S.A., Reshetov I.V., Filjushin M.M., Barinov S.M., Fadeeva I. V., Komlev V.S.//Bull Exp Biol Med.-2008.- 146(1)-P. 139-43.

Патенты:

24. Фнлю шин M.M. Материал для закрытия костных дефектов при реконструктивно-пластических операциях/Чиссов В.И., Баринов С.М., Сергеева Н.С., Решетов И.В., Свиридова И.К., Кирсанова В.А., Фадеева И.В., Комлев B.C., Ахмедова С.А., Филюшин M.MJ/ Патент РФ № 2333010.- 2008.

25. Филюшин М.М. Способ замещения костных дефектов/Решетов И.В., Чиссов В.И., Филюшин М.М.// Патент РФ № 2375007.- 2009.

Подписано в печать:

17.02.2012

Заказ № 6671 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru