Автореферат и диссертация по медицине (14.00.22) на тему:Использование композиционных биосовместимых материалов для заполнения костных дефектов в детской ортопедии

РГВ од

- 1 ЯНВ 199Б

На правах рукописи

ГРАБОВСКИЙ

Михаил Борисович

Использование композиционных биосовместимых материалов для заполнения костных дефектов в детской ортопедии (экспериментально-клиническое исследование)

14.00.22. - травматология и ортопедия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени 'кандидата медицинских наук

Москва 1995 г.

Работа выполнена в Центральном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте травматологии и ортопедии

им.Н.Н.Приорова

Научные руководители: Доктор медицинских наук, профессор МАЛАХОВ O.A. Доктор медицинских наук 1КАВЕШНИКОВ А.И.1

Научный консультант: Кандидат медицинских наук ЛИПКИН С.И.

Официальные оппоненты: Доктор медицинских наук, профессор КУЗНЕЧИХИН Е.П. Доктор медицинских наук СНЕТКОВ А.И.

Ведущая организация - Московская медицинская Академия им. И.М.Сеченова

заседании диссертационного совета К 074. 02. 01 в Центральном научно -исследовательском институте травматологии и ортопедии им.Н.Н.Приорова { 125299, Москва, ул.Приорова, 10).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЦИТО.

Защита состоится

час. на

Автореферат разослан

н

jy- С/fxyy o/з,fr 1994™r.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук

РОДИОНОВА С.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Изучение репаративной регенерации костной ткани при заполнении дефектов костей и возможность влияния на скорость регенерации является одним из важнейших вопросов детской ортопедии и травматологии.

Проблема ускорения репаративной регенерации возникла одновременно с развитием учения о заживлении переломов в глубокой древности. Несмотря на столь значительный срок и большие успехи достигнутые в изучении процессов репаративной регенерации костной ткани в последние годы перед хирургом-ортопедом стоят теже самые задачи: сокращение сроков заполнения костных дефектов, как с трансплантацией костной ткани, так и без, профилактика нарушений репаративной регенерации, совершенствование методов консервативного и оперативного лечения.

Рассматривать проблему ускорения репаративной регенерации приходиться в тесной связи с проблемой костной трансплантации, так как, во-первых, сами методики костной трансплантации служили целям ускорения регенерации, а во-вторых, они постоянно стимулировали поиски заменителей костной ткани и различных веществ, ускоряющих остеогенез.

В детской практике значение этой проблемы гораздо выше, в связи с тем, что возможности аутопластики резко ограничены. Возможности аллопластики, хотя далеко и не исчерпаны, однако связаны с техническими ( заготовка, хранение, стерилизация ) и этическими трудностями, а в последнее время и с возможностью заражения вирусом иммунодефицита человека ( Buck, В. Е., 1989 ) .

Поставленная проблема не становится менее актуальной из-за того, что при заполнении небольших костных дефектов не требуется выраженной механической прочности , а мы считаем наоборот, осложняет поставленную задачу. В настоящее время имплантатов, обладающих таким "дуализмом" свойств как, возможность равномерно заполнить весь дефект и максимально быстро обеспечить полноценную

репаративную регенерацию - для использования в клинической практике ; существует .

Актуальность данной проблемы еще и в том, что ускорение репаративш регенерации необходимо при лечении различных детских ортопедичесю заболеваний, как врожденных, так и приобретенных, сопровождающихся зав едок замедленной регенерацией ( различные виды остеохондропатий, врожденные ложш суставы, дистрофическая варусная деформация шейки бедра, костные кисты и др. Все работы связанные с этими проблемами, в той или иной степени посвящен поискам методов и средств, ускоряющих и регулирующих процессы репаративнс регенерации ( Гришин И. Г. и соавт., 1983; Крылова М.Д., 1968; Ланда В.А. и соавт 1980; Кожевников О.В., 1991; Бунякин Н.И., 1991; Katz, J. F., 1981; Pappas, A.V 1981; Kawai, H. et al., 1988; Casey, K.L., 1981 и др.).

Выбор многочисленных соединений, материалов и методов лечения носит нашей точки зрения несколько эмпирический характер. Поэтому все они требук проведения комплексной научной и экспериментальной проверки. Как говорил в 19; году А.В.Русаков: "... эмпирические поиски новых методов лечения без обоснованкь теоретических предпосылок, вытекающих из солидных знаний общей биологи костной ткани, ведут за собой, как правило, много напрасного труда и бесплоднь усилий".

Биосовместимый рассасывающийся полимер, который мы применяли нашем исследовании уже давно используется в ортопедической хирургии травматологии. В виде штифтов, пластинок, цельных конструкций он разрешен применению приказом Министра здравоохранения СССР за N 1217 от 25. 10. 84 г. Мощенский А.Д. и соавт., 1975; Баубинас П. и соавт., 1981; Белых С.И. и соавт., 198» Малахов О.А. и соавт., 1988-89; Шапошников Ю.Г., 1991 ) в тех случаях, когд требуется значительная механическая прочность, которую обеспечивает капроновы "каркас". Но в таком виде материал не пригоден для заполнения костных дефектов. 1 тому же выявлен ряд недостатков вышеназванных конструкций. Не проводилос исследования влияния самого полимера на репаративную регенерацию, хот эмпирически такие выводы делались ( Skondia, V. et al., 1987; Serti, G.O. et al., 1990

а также влияния различных добавок и наполнителей. Не исследовано также возможности использования полимера в наиболее выгодных формах - в виде "соломки" и жидкой композиции, максимально выполняющих полость дефекта.

Вышеизложенное позволяет считать тему актуальной, требующей дальнейшего изучения, экспериментальной проверки и разработки более совершенных методов лечения.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Целью рабогьг является разработка, изучение и проверка в эксперименте и клинике композиционных биосовместимых материалов на основе

поливинилпирролидона, метилметакрилата и различных добавок, стимулирующих репаративную регенерацию костной ткани.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1. Разработка экспериментальных моделей на животных.

2. Оценка влияния использования полимера в виде "соломки" и добавок ( оротовая кислота и глюконат Са ) на течение процессов репаративной регенерации.

3. Оценка влияния полимера в виде "соломки" без добавок и его жидкой разновидности на скорость регенерации костной ткани.

4. Морфологическая оценка сформировавшегося регенерата в области экспериментального дефекта.

5. Количественная оценка течения репаративного процесса с помощью компьютерной денситометрии.

6. Изучение возможностей и оценка результатов клинического применения материалов.

ОБЩАЯ_ХАРАКТЕРИСТИКА_ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

НАБЛЮДЕНИЙ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Экспериментальная часть работы проведена на 60 кроликах обоего пола. Была выбрана модель чрезнадкостничной резекции участка лучевой кости кролика. Модель была модифицирована увеличением участка резекции до 2-х см, чтобы исключить возможность самостоятельной регенерации лучевой кости. Для

исследования были выбраны три группы животных с введением полимера в вщ "соломки" двух разновидностей и жидкой композиции. Для сравнения была выбран контрольная группа, которой выполнялась резекция лучевой кости без заполнен» дефекта. Для изучения и оценки скорости и полноценности репаративнс регенерации мы применяли рентгенологический, деисито метр и чески: морфологический, статистический методы.

Клиническая группа составила 13 детей в возрасте от 8 до 15 лет остеохондропатиями различной локализации.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

Впервые в экспериментальном исследовании проверен новый матер и а. модифицированный полимер на основе поливинидпирролидона и метилметакрила-с введением более тонкого и специально обработанного капронового волокна сформированный в виде "соломки". Также впервые получены данные по применени более переспективного полимера - жидкой модификации ППМ-1. Получен положительные данные по ускорению репаративной регенерации с помощь введенных добавок - оротовой кислоты и глюконата Са и определены 1 оптимальные концентрации в полимере.

Разработана экспериментальная модель для введения жидкого полимера область дефекта лучевой кости кролика с высокой степенью достоверности возможностью использования для других полимеризуюгцихся веществ.

Получены данные, позволяющие использовать модифицированный полимер виде "соломки" и в жидком виде в практике детских ортопедов и травматологов целью заполнения дефектов костной ткани и стимулирования репаративш регенерации. Разработаны методики по их применению у детей с различи! патологией.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ.

Результаты проведенного исследования могут служить основой для бол широкого применения в клинической практике модифицирований композиционного биополимера на основе поливинилпирролидона метилметакрилата с введением добавок ( оротовая кислота и глюконат Са ) с цел!

заполнения костных дефектов различной этиологии и стимуляции костной регенерации. Полученные данные позволяют скорректировать направление исследований с целью получения надежного хостнозамещающего средства.

ПОЛОЖЕНИЯ ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Выбор в качестве экспериментальной модели резекции лучевой кости на протяжении 2-х см, обеспечивает невозможность полной самопроизвольной регенерации в области дефекта.

2. Сочетание жесткой полимерной основы ("соломка") с добавлением лекарственных веществ ( глюконат Са и оротовая кислота ) обеспечивает наиболее полноценную репаративную регенерацию экспериментального дефекта.

3. Использование для заполнения костного дефекта раствора жидкого сополимера ППМ-1 является наиболее целесообразным, так как он обеспечивает равномерное заполнение дефекта.

4. Количественная оценка реларативной регенерации по рентгенограммам является методом выбора при объективизации накопленных данных о степени и скорости нарастания костной ткани в разных группах экспериментальных животных.

5. Возможно использование жидкого сополимера ППМ-1 с добавлением оротовой кислоты и глюконата Са в детской ортопедо-травматологической практике. В частности, для заполнения костных дефектов при остеохондропатиях у детей.

ПУБЛИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ. По теме диссертации опубликована 1 работа, сделано 2 доклада.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация изложена на 108 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, указателя литературы, содержащего 190 источников. Работа иллюстрирована 41 рисунком и фотографиями, 10 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во "введении" обоснована актуальность темы исследования, указаны цели задачи работы, дана характеристика экспериментальных наблюдений и методе исследования, оценено практическое и научное значение работы.

В главе 1 приводится обзор литературы по вопросу об ускорен» репаративной регенерации костной ткани, дана характеристика различных методов их краткий анализ. Подробно описаны и классифицированы различнь искусственные материалы и препараты, которые используются в мире для заполнен! костных дефектов и их эффективность. Приведен критический анализ отечественнь полимерных материалов, применяемых в клинической практике.

Глава 2 посвящена описанию материалов и методов исследовани Регенерация костной ткани традиционно изучается на модели резекции лучевой кос: предплечья кролика, хотя надо отметить, что несращения костей у животных редки трудно воспроизводятся экспериментально. Степень потенции при костнс восстановлении обратно пропорциональна по отношению к эволюционной шкале возрасту животных ( Roach, H.I. et al., 1988 ). Данная модель выгодна тем, чт неповрежденная локтевая кость служит фиксирующей шиной за счет синостоза лучевой костью и предохраняет отломки от смещения. Благодаря этому отсутству необходимость в послеоперационной иммобилизации оперированной конечности Разумовский A.B., 1983 ), которая может вызвать гемодинамические нарушения оперированной конечности ( Тгоуег, 1982 ).

При использовании в клинической практике материала ВОР, изготовленно] по лицензии фирмой Diversified Inc. ( Бельгия ) был выявлен ряд недостатко Штифты из него быстро теряли прочность, что требовало дополнительной гипсовс или аппаратной фиксации. Штифт плотно перекрывал просвет костного канала, ч-мешало нормальной репаративной регенерации. Используемое в нем капронов! волокно вызывало неспецефическую асептическую воспалительную реакцию. От i использования в клинике пришлось отказаться. Поэтому во Всесоюзном научн

исследовательском институте испытательной и медицинской техники ( г. Москва ) была предпринята попытка создать новый материал.

Первым этапом было проведено обезжиривание и кислотная обработка капронового волокна, затем предварительная и окончательная пропитка биосовместимым сополимером марки ППМ-1 ( М-винилпирролидон и метилметакрилат ). Винилпирролидон является составной частью высокомолекулярных кровезамещающих растворов, широко известных в хирургической практике. Полиметилметакрилат - это материал, который хорошо переносится тканями, обладает минимальной воспалительной реакцией и токсичностью.

Отличие, во-первых, заключается в том, что берется более тонкое капроновое волокно, которое проходит обработку через ряд кислот. Во-вторых, на стадии окончательной пропитки капронового волокна раствором биосовместимого сополимера ППМ-1 через емкость с ним одновременно пропускается 8 нитей ( 93,5 текс ) таким образом, что нити высыхая, склеиваются между собой. Образующаяся "соломка " принимается на специальную катушку-рамку, после чего нарезается на отрезки необходимой длины. Толщина соломки 1-3 мм, длина до 120 мм. Было разработано несколько рецептур полимерных композиций, обладающих терапевтической активностью:

" РЕКОС " - предназначена для ускорения регенерации костной ткани.

" АМКОС " - обеспечивает местное антимикробное действие.

" АРЕКОС " - комбинированная композиция, обеспечивающая регенерацию и антимикробное действие.

" КОКОС " - не содержит лекарственных добавок.

ППМ-1 - жидкий сополимер с добавлением лекарственных веществ, так и без

них.

Технология получения композиций включала в себя'стадию приготовления раствора ППМ-1 с равномерно распределенными в нем лекарственными веществами и нанесение этого раствора на капроновое волокно на стадии окончательной пропитки при изготовлении соломки. Полимерный раствор приготовлялся путем

перемолки с помощью стеклянных шариков раствора полимера и лекарства согласнс рецептуре. В тканях организма ППМ-1 подвергается гидролизу, то есть процесс ферментативно зависим и начинается в любом месте полимерной цепочки, в отличие от других полимеров, когда происходит деструкция с конца полимерной нити, Жидкая модификация полимера, в отличии от "соломки", после введения в область дефекта подвергается "высаживанию" ( при соединении с жидкими средами организма ), а также постепенно теряет спирт, который содержится в растворе.

В качестве лекарственных наполнителей были выбраны оротовая кислота и глкжонат Ca. Данные вещества хорошо известны в клинической практике. Глюконат Ca является "центром кристаллизации" в процессе начала образования костной ткани Оротовая кислота участвует в цикле биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов ( урацила и цитозина ), которые образуются в результате фосфорилирования ( Кркз Ж., 1979 ). Положительная роль ороговой кислоты на процессы костеобразования была показана в работе Филиппова Ю.И. ( 1982 ). По результатам испытаний in vitre выделения оротовой кислоты из образцов "соломки" "РЕКОС" в модельной среде ( дистиллированная вода ) достоверно доказано ее длительное выделение в условиях in vivo.

Важным положительным качеством полимерного материала ППМ-1 в жидкой модификации является отсутствие повышения температуры тканей при процессе его "высаживания". По данным Albrektsson, Т., Eriksson, А. ( 1985 ) повышение температуры до 47 градусов С в течении одной минуты служит причиной костной резорбции и нарушает костное прикрепление имплантата.

Полученные полимерные материалы обрабатывались облучением 2,5 Мрад с целью стерилизации. По данным Munting, Е. et al. ( 1988 ) именно гамма-облучение в такой дозе обладает и спороцидной активностью, и в тоже время минимально снижает костноиндукгивную способность имплантируемого материала по сравнению с раствором глютаральдегида, парами формальдегида и оксида этилена. Последние почти на 100% разрушают костнсиндуктивную способность стерилизуемого материала.

Операции проводили в стерильных условиях операционной вивария ЦНИИТО им.Приорова. После премедикации 1,0 мл 2% раствора промедола внутримышечно выполнялась местная анестезия в область операции 10,0 мл 0,5% раствора новокаина. Электрической дисковой фрезой ( зубоврачебный шлифовальный диск диаметром 2 см ) осуществляли чрезнадкостничную резекцию в средней трети диафиза лучевой кости на протяжении 2 см. В опытных сериях в образовавшийся дефект вводили интрамедулярно отрезок биополимерной "соломки" длиной 2,5 см. Рану послойно зашивали кетгутовыми швами. В контрольной серии дефект оставался пустым.

Для введения жидкого сополимера ППМ-1 через дополнительное отверстие в дистальной трети лучевой кости вводили отрезок внутривенного катетера диаметром 1,5 мм в проксимальном направлении вплоть до противоположного отломка кости. Тонким кетгутом сшивали окружающие фасции в виде туннеля над введенным катетером. Ушивалась кожа. Затем через катетер вводилось 0,5 мл сополимера ППМ-1 с помощью одноразового шприца с одновременным постепенным удалением катетера. Такая операция обеспечивала гарантированное попадание сополимера в область дефекта и нахождение его там в процессе формирования.

Рентгенографическое исследование макропрепаратов производили переносным рентгеновским излучателем "Светлана" ( Рейс-Д ). Данный аппарат обладает чрезвычайно малым действительным фокусным пятном рентгеновской трубки, что позволяет получать рентгенограммы с более высокой четкостью изображения с прямым увеличением объекта в 10 раз без заметной геометрической нерезкости, так и без увеличения. Время облучения 90 сек., фокусное расстояние 170 мм. При таком режиме изображение на рентгенограмме соответствует истинным размерам препарата. При исследовании части животных in vivo снимки производились на стандартном рентгенологическом аппарате. Рентгенография всех препаратов осуществлялась с аллюминиевым шаблоном для денситометрии.

Визуальное описание рентгенограмм костей позволяет лишь приблизительно и субъективно оценить процессы репаративной регенерации костной ткани. Метод денситометрии рентгенограмм на отечественных микрофотометрах МФ-4 и ИФО-451

позволяет получать количественную оценку оптических плотностей изображения Барабаш А.П. и соавт., 1985; Дружинин В.Н. и соавт., 1989 ). Однако, из-з. неидентичности технических условий производства рентгенограмм ( отсутстви автоматического проявления, разные марки рентгеновской пленки и растворов данные оптической плотности имеют большое расхождение. Кроме того на эти: аппаратах нельзя получить количественную характеристику площади регенерата.

Наше исследование проводилось на Computing Densitometer 300А фирмь "Molecular Dynamics" производства США. Обработка полученных изображенш проводилась с помощью программы "Image Quant". Эта программа позволяв определить площадь выбранного региона с одновременным определением средне] оптичесокой плотности в условных еденицах, а также определение пиковых значенш оптической плотности и их координат.

Методика исследования начиналась с сканирования рентгеновской изображения, затем проводилась регулировка изображения на экране в цвете, д,ш получения наиболее информативной картины. Следующим этапом на экране i помощью светового пера обводился периметр воображаемого дефекта i определялась его площадь ( с целью оптимизации количественных показателей эr¡ операция проводилась трижды и в итоге выводилась средняя цифра ). Затей проводилось определение площади и средней оптической плотности данной регенерата. Также на каждом изображении определялась оптическая плотносп участка неповрежденной кости для последующего сравнения. Последним этапоь определялась оптическая плотность участка аллюминиевого шаблона, чтобы npi окончательном подведении результатов мы смогли сравнивать данные с различны; рентгенограмм.

Значения среднего арифмитического в одной группе животных, средне! квадратичной ошибки, величина доверительного интервала с использование* коэффицинета Стьюдента, среднеквадратичного стандартного отклонени: заносились в таблицы, Для оценки статистической достоверности полученны; результатов использовался показатель " интеграла вероятности ".

После эвганзии животного кости оперированного предплечья освобождали от мягких тканей и проводили макроскопическое описание нативного препарата кости и его фотографирование. Для микроскопического исследования фиксацию производили в 12% растворе нейтрального формалина, декальцинацию в 15% растворе азотной кислоты, затем заливку в целоидин. Приготовляли срезы толщиной 15-20 микрон, которые затем окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином. Изучение гистологических препаратов осуществляли с помощью микроскопа типа МБР.

Клиническая часть работы проведена на базе детского ортопедического отделения ЦНИИТО им.Приорова и Детской ортопедо-хирургической больницы №19 им.Шумской за период с 1989 по 1992 г.г. Всего за этот период наблюдалось 13 больных с остеохондропатиями различной локализации. С целью усиления репаративной регенерации при остеохондропатиях у детей был использован ,жидкий раствор сополимера ППМ-1 с введенными лекарственнми добавками ( оротовая кислота и глкжонат Са ), Во всех случаях полимер, после предварительного перемешивания, вводился через толстую иглу в очаг поражения. Для введения полимера использовались как стеклянные, так и одноразовые шприцы. Никаких особенностей в хирургических доступах не было.

Глава 3 посвящена результатам экспериментальных исследований. Всего в работе использовано 60 кроликов. Распределение животных по группам и срокам операций будет представлено ниже. От присоединившихся соматических заболеваний погибло 6 кроликов. В 2-х случаях отмечался местный нагноительный процесс, который был купирован местной антибиотикотерапией. В 4-х случаях был диагносцирован перелом соседней локтевой кости и потеря стабильности с месте операции. При посмертном исследовании макропрепаратов отмечено, что использованные модели экспериментальных операций обеспечили нахождение полимерного материала в месте операционного дефекта и достоверность полученных результатов.

Использование "соломки" " РЕКОС ".

Всего с данным видом полимера оперировано 20 животных. В данной серии 15 кроликам , кроме рентгенограмм посмертных препаратов, проводились прижизненные исследования сразу же после операции, 2 и 4 неделях жизни. В дальнейшем мы отказались от этого, так как количественная оценка репаративной регенерации in vivo в динамике оказалась невозможной из-за разной толщины мягких тканей животного и плохого качества рентгенограмм. Все же можно отметить, что на рентгенограммах выполненных после операции дефект лучевой кости выглядит незаполненным, так как полимерная "соломка" рентгеннегативна.

2 недели: В серии 5 животных. Дистальный и проксимальный концы резецированной лучевой кости выглядят неизмененными. В области дефекта на рентгенограммах прослеживается слабо контрастная тень "соломки", соединяющая оба отломка. Отмечается незначительная реакция костной ткани со стороны локтевой кости. По данным компьютерной денситометрии среднее значение оптической плотности костной ткани составило 3,324 ± 0,16 условных еденицы, а среднее значение заполнения площади дефекта 34,6 + 14,6%. По данным гистологического исследования отчетливо определяются элементы эндостальной хрящевой мозоли, нити "соломки" покрыты тонким слоем клеток волокнистой соединительной ткани. Между волокнами "соломки" отчетливо видны прорастающие сосуды. Признаков воспалительной реакции со стороны окружающих тканей не выявлено. Данную картину мы связываем с положительным влиянием оротовой кислоты, так как время её активного выделения в модельной среде совпадает с первой стадией восстановительного процесса в кости - непосредственной тканевой реакцией на травму.

4 недели: В серии 5 животных. На рентгенограммах кроликов данной серии отмечается более выраженная реакция костной ткани в области имплантата. Необходимо отметить , что в большинстве наблюдений рост костной ткани более значителен со стороны дистального отломка. Имеется реакция со стороны локтевой кости. По данным компьютерной денситометрии среднее значение оптической плотности составило 3,008 + 0,06 у.е., а костный дефект заполнился на 20,4 + 3,35%,

Мы не обнаружили явных причин снижения последнего результата по сравнению с предыдущим сроком. Возможно он отражает уменьшение содержания в "соломке" сополимера ППМ-1 и лекарственных веществ и сокращение размеров её в сечении к данному сроку. По данным гистологического исследования отмечено дальнейшее прорастание сосудов между нитями "соломки" и фрагментация последних. Грануляционная ткань различной степени зрелости также прорастает между нитями полимера. Дефект лучевой кости начинает замещаться регенератом, который представлен, в основном, относительно зрелыми струтурами периостальной костной мозоли.

8 недель: В серии 5 животных, но 1 кролик погиб. Во всех макропрепаратах отмечается закрытие дефекта приблизительно на 2/3, рост кости относительно равномерный. Имеется выраженная реакция со стороны локтевой кости. Визуально костная ткань как бы наползает на имплантат. По данным количественной оценки дефект был закрыт на 85,8 +3,27%, а оптическая плотность костной ткани составила 2,990 + 0,08 у.е. Видно, что за месяц произошло закрытие дефекта более чем на половину. По данным микроскопического исследования волокна полимера ещё определяются, но их расположение хаотично, фрагментация более выражена. Дефект лучевой кости в значительной мере замещается структурами новообразованной кости, которые часто в виде "муфты" окружают оставшиеся нити. Такую резкую и заметную динамику мы связываем с тем, что в ранних стадиях положительное влияние на формирование регенерата оказала оротовая кислота и глюконат Са.

12 недель: В серии 5 животных. Во всех случаях отмечено заполнение дефекта, а на некоторых рентгенограммах даже прослеживается кортикальный слой кости. Тень "соломки" визуально не определяется. Это подтверждают и полученные результаты. Дефект заполнен на 85,3 ± 2,7%, а его оптическая плотность составила 2,890 ± 0,06 у.е. Если сравнить показатель средней оптической плотности участков неповрежденной кости, который составил 2,817 у.е., то полученный результат можно считать удовлетворительным. Гистологические данные подтверждают, что остатки нитей полимера встречаются лишь в просвете костно-мозгового канала фрагментов кости и реже в виде мелких включений в новообразованных костных структурах.

Клеточных реакций, которые появляются при воспалительных явлениях ( гигантские клетки инородных тел ) не определяется. Отмечается полное срастание лучевой и локтевой костей за счет слияния структур периостальной костной мозоли с периостальными костными структурами реактивного характера.

Использование "соломки" " КОКОС ".

В данной группе прижизненных рентгенографических исследований не проводилось. В серии оперировано 20 кроликов, из них 4 из анализа исключено.

2 недели: Каких-либо различий в рентгенологической картине, по сравнению с предыдущей серией не выявлено. Прослеживается слабо позитивная тень "соломки", роста костной ткани не определяется. В серии 5 животных, но у 2 кроликов в ближайшем послеоперационном периоде диагносцирован перелом соседней локтевой кости. Среднее заполнение площади дефекта составило 26,5 + 10,5%, а оптическая плотность костной ткани 3,050 + 0,04 у.е.

4 недели: В серии 5 животных. Отмечается незначительный рост костной ткани, более заметный со стороны дистального отломка. Заметных различий по сравнению с "соломкой" " РЕКОС " не выявляется. Визуально на рентгенограммах прослеживается тень "соломки". Оптическая плотность приближается к контрольной 2,960 + 0,07 у.е., но дефект заполнен наполовину 54,2 + 8,03%. При гистологическом исследовании морфологическая картина на 2 и 4 неделе довольна сходна. Дефект лучевой кости заполнен пучком нитей полимера, которые на небольшом протяжении внедрены в костно-мозговой канал лучевой кости.

8 недель: В серии 5 животных. Дефект начинает заполняться костной тканью, но рост её неравномерен. Во всех случаях макроскопически прослеживается "соломка" не покрытая костной тканью. Площадь дефекта заполнена на 78,2 + 5,76%, а значение костной плотности практически не изменилось 2,930 + 0,04 у.е. При гистологическом исследовании дефект сохраняется лишь частично в средней своей части. В краевых отделах дефекта располагаются пучки нитей полимера, часть которых видна также в просвете костно-мозгового канала фрагментов лучевой кости. Нити полимера покрыты "капсулой" из плотной волокнистой соединительной ткани

на которую вблизи лучевой кости наслаиваются структуры относительно зрелой периостальной костной мозоли,

12 недель: В серии 5 животных, но 2 кролика погибли от соматических заболеваний ранее намеченного срока. Дефект во всех случаях остается незаполненным, хотя отмечается рост кости со стороны обеих отломков. Визуально на рентгенограмме можно отметить тень "соломки". Денситометрические измерения показали снижение заполнения площади дефекта до 67,7 ± 12,5%, по сравнению с предыдущим сроком, а показатель оптической плотности составил 3,200 + 0,046 у.е. Последний результат можно объяснить уменьшением количества животных в серии. При гистологическом исследовании дефект лучевой кости сохранен только в средней части. В остальных участках он заполнен нитями полимера, остатки которых прослеживаются в костно-мозговом канале фрагментов лучевой кости. Частично дефект заполнен структурами новообразованной кости, которые соответствуют по своему расположению периостальной костной мозоли. Костные структуры по краям дефекта сливаются с кортикальной пластинкой локтевой кости, которая в этих местах значительно утолщена.

Использование сополимера ППМ-1.

Использовавшаяся модификация жидкого сополимера ППМ-1 не содержала лекарственных веществ, поэтому ожидаемого эффекта мы не получили. В группе находилось 10 животных, что было связано с некоторыми экономическими трудностями. Один кролик из анализа исключен ( перелом локтевой кости ).

4 недели: В серии 3 животных. Визуальное заполнеие дефекта костной тканью отмечалось, в основном, со стороны локтевой кости. Биополимер в виде плотно-эластичного конгломерата распологался в области дефекта, и как-бы "затыкал" резецированные края лучевой кости. Никакого сращения биополимера и подлежащей костной ткани не отмечалось. По данным компьютерной денситометрии отмечалось заполнение дефекта на 58,3 + 1,67%, а оптическая плотность регенерата составила 4,280 ±0,15 у.е.(!). При приготовлении препаратов удержать биополимер в области дефекта не представлялось возможным.

8 недеяь: В серии 3 животных. Картина экспериментального дефекта была схожа с предыдущей. Биополимер в виде эластичного белесоватого конгломерата располагался в области дефекта и с подлежащей костной тканью не соединялся. Отмечалось неплотное врастание окружающих мышц в полимер. Рентгенологически дефект был заполнен на 55,3 + 12,6%, а оптическая плотность регенерата составила 3,520 + 0,41 у.е.

12 недель: В серии 3 животных. Значительной динамики костеобразования не отмечалось, но в 2-х случаях из 3-х биополимер был довольно жестко связан как с подлежащей костной тканью, так и с резецированными краями лучевой кости. Средняя оптическая плотность регенерата составила 3,670 + 0,07 у.е., а дефект был заполнен на 53,0 + 17,6%.

Во всех опытах серии с сополимером ППМ отмечается полное или почти полное сохранение дефекта лучевой кости, который лишь частично замещается регенератом, представленным структурами периосгальной костной мозоли. На всех сроках исследования в дефекте лучевой кости и частью в костно-мозговом канале её фрагментов отмечается наличие частиц полимера в виде сферических образований, аморфных масс и "пустот", которые расположены среди грануляционной ткани различной степени зрелости. Наличие пустот и отсутствие сополимера в области экспериментального дефекта связано с тем, что при проведении препарата через ряд спиртов происходило растворение спиртосодержащего полимера. Реакция окружающих частицы полимера тканей в виде формирования гранулем инородных тел отмечается редко и не носит выраженного характера.

Контрольная серия.

Учитывая, что вряд ли стоило ожидать заметных результатов на маленьких сроках эксперимента и некоторые материальные затруднения с приобретением кроликов, было использовано по 3 кролика на сроках 4 и 8 недель, и 4 кролика на максимальном сроке 12 недель. На сроках 4 и 8 недель выбыло 4 кролика из 6. Выбрав модель резекции участка лучевой кости на протяжении 2-х см, мы получили ожидаемую картину. Дефект остался незаполненным. Отмечается рост костной ткани

со стороны отломков в виде "вогнутой линзы", а также реакция со стороны локтевой кости, Дефект оказался заполненным по данным компьютерной денситометрии по рентгенограммам на сроке 12 недель на 57,25 + 14,5%, а ето оптическая плотность составила 2,896 ± 0,068 у.е. При гистологическом исследовании на "дне" дефекта лучевой кости были видны структуры новообразованной кости. Они были расценены как проявление реактивного костеобразования на поверхности локтевой кости, слившиеся с элементами периостальной костной мозоли, весьма незначительными по площади.

Глава 4 посвящена результатам клинического применения полимера. За период с 1989 по 1992 г.г. в отделении детской ортопедии ЦНИИТО им.Приорова и Детской ортопедо-хирургической больнице №19 им.Шумской наблюдалось 13 детей с остеохондропатиями различной локализации. А именно, с болезнью Шляттера 8 детей (двустороннее поражение у 5 человек), с болезнью Кёнига коленных суставов 2 больных ( 1 ребенок с двусторонним поражением ), с болезнью Келлер-1 двое больных ( с двусторонним поражением 1 больной ) и один ребенок с болезнью Блаунта слева. Мальчиков было 8, девочек 5. Основная возрастная категория с И до 15 лет ( 12 детей ), и одному мальчику было 8 лег. Всего выполнено 17 операций ( из них у 6 детей с двух сторон ). Двоим детям оперативное лечение не проводилось.

Положительным результатом проведенных операций может служить быстрое исчезновение болей ( от 1 до 3 месяцев ), ранняя нагрузка на оперированную конечность ( до 30 дней ), относительно быстрая нормализация рентгенологической картины.

ВЫВОДЫ

1. Дефект лучевой кости кролика длиной 2 см может быть использован в виде экспериментальной модели, так как обеспечивает невозможность репаративной регенерации в течении 12 недель. Экспериментальная модель для введения жидкого полимера обеспечила нахождение материала в области дефекта.

2. При введении в область экспериментального дефекта биополимера в виде "соломки" " РЕКОС " ( К-винилпирролидон, полиметилметакрилат, армирующее капроновое волокно с добавлением оротовой кислоты и глюконата Са ) отмечено практически полное закрытие дефекта в срок до 12 недель, формирование полноценного костного регенерата. Жесткая основа, обеспечивающая механический покой и введенные лекарственные вещества оказали стимулирующее влияние на процессы репаративной регенерации в области экспериментального дефекта.

3. При пластике дефекта лучевой кости "соломкой" " КОКОС " ( К-винилпирролидон, полиметилметакрилат, армирующее капроновое волокно ) не происходит полного замещения дефекта в срок до 12 недель. Пучок нитей полимера " КОКОС " сохраняется в значительной мере неизмененным, хотя и отмечается рост новообразованной костной ткани в виде "муфты", типа периостальной мозоли. Компоненты, составляющие данный полимер, не обладают стимулирующим влиянием на репаративную регенерацию.

4. При введении жидкого сополимера ППМ-1 ( Ы-винилпирролидон, полиметилметакрилат ) отмечается рост костной ткани, сравнимый с процессом в области незаполненного контрольного дефекта. Недостатком использованного полимера является отсутствие лекарственных веществ в его рецептуре и продолжение химического преобразования сополимера ( процесс "высаживания" и удаление спирта ) после введения его в экспериментальный дефект.

5. При морфологическом исследовании не обнаруживается выраженной воспалительной реакции и некротических изменений тканей, которые окружают все виды использовавшихся полимеров, что может свидетельствовать об отсутствии у них токсических свойств.

6. Метод компьютерной денситометрии с использованием рентгенограмм дает объективную оценку процессам репаративной регенерации в области экспериментального дефекта. При количественной оценке рентгенограмм получены результаты статистически подтверждающие стимулирующий эффект "соломки" " РЕКОС ", и отсутствие такового при использовании "соломки" " КОКОС " и жидкого

сополимера ППМ-1. Период до 4-й недели является решающим для действия стимулирующих агентов на скорость репаративной регенерации.

7. Предварительные клинические испытания биополимера в виде жидкого сополимера ППМ-1 с введенными лекарственными веществами ( глюконат Ca и оротовая кислота ) показали их эффективность при введении в очаг осгеохондропагии в детском возрасте. Жидкий биополимер ППМ-1 с введенными лекарственными веществами можно рекомендовать для широких клинических испытаний.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ НАУЧНЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Использование композиционных биосовместимых материалов для заполнения костных дефектов //В кн: Тез. докл. Всес. школы-семинара " Применение полимеров в хирургии "., М., 1991., с. 16-18 (соавг. Малахов O.A., Мавыев Б.О.).

МАТЕРИАЛЫ ДИССЕРТАЦИИ ДОЛОЖЕНЫ И ОБСУЖДЕНЫ НА:

1. На Всесоюзной школе-семинаре " Применение полимеров в хирургии ", пос. Ленинские горы, Моск. обл., сентябрь 1991 г.

2. На заключительной ежегодной научно-практической конференции детских травматологов-ортопедов, г.Москва, декабрь 1991 г.