Автореферат и диссертация по медицине (14.03.03) на тему:"Моделирование репаративных процессов в плоских костях черепа" (Экспериментальное исследование)

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕПАРАТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПЛОСКИХ КОСТЯХ ЧЕРЕПА (Экспериментальное исследование).

14.03.03 - патологическая физиология

Диссертация на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

На правах рукописи

04201451376

РОМАШЕВСКАЯ Ирина Игоревна

Научный руководитель: заслуженный врач РФ,

доктор медицинских наук, профессор Волков А.Г.

Ростов-на-Дону, 2013

Оглавление

Введение................................................................................... 4

Глава 1. Обзор литературы.......................................................... 11

1.1. Особенности работы с экспериментальными животными............... 11

1.1.1 .Белая крыса......................................................................... 11

1.2. Дефекты костных структур лобных пазух и их причины Необходимость хирургического лечения....................................... 19

1.2.1. Травмы лобных пазух............................................................ 19

1.2.2. Параназальные синуситы (ПНС)............................................... 21

1.3. Диагностика синуситов с помощью диафаноскопии....................... 24

1.4. Пластика костных дефектов ОНП, материалы для этого и Особенности их использования................................................. 26

1.4.1. Деминерализованные костные трансплантаты, их свойства и качества..................................................................................... 30

1.4.2. Методы диагностики и контроля за процессом и сроками Регенерации костной ткани.................................................... 37

Глава 2. Материал и методы исследования..................................... 42

2.1. Материал для эксперимента.................................................... 42

2.2. Характеристики патогенных микроорганизмов.............................. 44

Глава 3. Регенерация лобных костей экспериментальных животных при трансплантации деминерализованных костных трансплантатов в

стерильные раны........................................................................ 53

Глава 4. Регенерация лобных костей при трансплантации в них деминерализованных костных трансплантатов с инфицированием ран........................................................................................... 65

4.1. Морфологические изменения тканей в кластере животных, участвующих в 1 части эксперимента с инфицированием ран после трансплантации.......................................................................... 65

4.2. Морфологические изменения тканей в кластере животных, участвующих в 1 части эксперимента с инфицированием ран после

трансплантации........................................................................... 74

Глава 5. Репаративные процессы в лобных костях белых крыс во время трансплантации в них деминерализованных костных

трансплантатов при инфицировании полости носа........................... 82

Глава 6. Регенерация в лобных костях черепа белых крыс при трансплантации деминерализованных костных трансплантатов в

особых условиях......................................................................... 97

Обсуждение результатов.............................................................. 110

Выводы.................................................................................... 120

Практические рекомендации....................................................... 121

Список литературы..................................................................... 122

ВВЕДЕНИЕ Актуальность исследования

Количество вмешательств на околоносовых пазухах (ОНП), которые производятся с разрушением их костных стенок и необходимостью замещения дефектов различными трансплантатами, довольно велико. К повреждающим факторам относятся: операции при параназальных синуситах (ПНС), не поддающимися консервативному лечению, в том числе с орбитальными или внутричерепными осложнениями, муко- и пиоцеле, доброкачественных опухолях, кистах, переломах стенок ОНП и дефектах различных костных структур, появившихся в результате травматических повреждений.

В современной жизни имеется значительное число пациентов, которым необходима пластика костных образований лицевого скелета, в том числе - и стенок лобных пазух. Этому способствуют - повышенная немотивированная агрессивность населения, приводящая к большому числу повреждений черепа и лицевого скелета (Кузнецова С.О., 2007), спортивные травмы (Павлов В.В., 2007), рост количества доброкачественных образований лобных пазух, в особенности в регионе Северного Кавказа (Захарова H.A., 2005).

Увеличение числа орбитальных осложнений ПНС в последнее десятилетие не имеет устойчивой тенденции к снижению (Пискунов С.З. и соавт., 2011). Несмотря на то, что количество малоинвазивных эндоназальных вмешательств постепенно растет, при лечении воспалительных процессов в ОНП и их осложнений, необходимость в экстраназальных операциях сохраняется (Магомедов М.М., 2002; Пискунов С.З. и соавт., 2011). И хотя количество таких травмирующих вмешательств, как вскрытие лобных пазух по Н.В. Белоголовову (1927) значительно сократилось, ряд клиницистов продолжает использовать более щадящие способы экстраназальных вмешательств, которые требуют восстановления послеоперационных дефектов (Боджоков А.Р., 2011; Пискунов С.З. и соавт., 2011).

Постоянно увеличивается число чрезвычайных и экстремальных ситуаций, природных катаклизмов (Кузнецова H.JI. и соавт., 2006; Андреева T.JL, 2010), которые повышают травматизм (Николаев P.M., 2000) и, как следствие - увеличение числа повреждений всех отделов человеческого тела, в том числе и структур мозгового и лицевого скелета, особенно, средней зоны лица. Это ведет к необходимости не только в хирургических вмешательствах с использованием специальных материалов для восстановительной хирургии, но и, в дальнейшем - к реконструктивным операциям с применением подобных материалов и тканей.

Анализ наблюдений показывает, что в сравнении с другими регионами Российской Федерации и ряда стран зарубежья, в зоне Северного Кавказа в течение последних 10-15 лет выявлено большое количество остеом лобных пазух и лобно-решетчатой области (Захарова H.A., 2005; Волков А.Г., 2011). Эти опухоли часто локализуются в клетках решётчатой пазухи и постепенно врастают в просвет лобной пазухи (Извин А.И. и соавт., 2004), разрушая ее стенки. После удаления остеом больших размеров образуются весьма значительные дефекты стенок лобных и решётчатых пазух, требующие хирургической коррекции их и пограничных образований лицевого скелета (Hasegawa М. et al., 1995).

Для закрытия костных дефектов структур ОНП используются самые различные трансплантаты, количество и выбор которых с развитием науки и техники постоянно увеличивается. С точки зрения ряда клиницистов (Горбачевский В.Н. и соавт., 1990; Зотов Ю.В. и соавт., 1998; Волков А.Г., 2009, 2011; Лекишвили М.В., 2005, 2009; Боджоков А.Р., 2011), в настоящее время наиболее перспективным гомологичным материалом для пластики структур ОНП и других образований лицевого скелета становятся деминерализованные костные трансплантаты (ДКТ), которые с большим постоянством индуцируют остеогенез, как в костном ложе, так и вне его. Они обладают необходимыми качествами материала для пластики костных структур, стимулируют естественный остеогенез, сокращая сроки заживления ран. Некоторые

морфологи и клиницисты считают, что кроме указанных свойств, ДКТ за счет своего пористого строения накапливают антимикробные препараты в своей массе и сохраняют все положительные качества при наличии в ране гнойного процесса (Тулупова И.Г., 1988).

В доступной литературе обнаружено небольшое количество работ, в которых данный вид трансплантата использован для пластики костной части перегородки носа и стенок некоторых ОНП, однако широкого применения ДКТ в оториноларингологии в пределах нашей страны не получил (Горбачевский В.Н. и соавт., 1990; Киселев A.C. и соавт., 1997; Зотов Ю.В. и соавт., 1998; Волков А.Г., 2011), в отличие от зарубежья (Neigel J., Ruzicka Р., 1996; Neiva R. et al., 2011).

До настоящего времени нет единого мнения на сроки окончания репаративного остеогенеза у экспериментальных животных, которым была проведена пластика костных структур черепа с помощью ДКТ. Эти сроки четко не определены исследователями и различны для трубчатых костей и плоских костей черепа. Наибольшее число исследований в этой области проведены специалистами в стоматологической ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и касалось преимущественно структур верхней и нижней челюстей.

И хотя в ряде клинических и экспериментальных работ показано, что ДКТ является полноценным материалом для пластики костных структур (в том числе - и у экспериментальных животных), нами не обнаружено работ, четко указывающих на поведение трансплантата и особенностей репаративного остеогенеза в условиях инфицированной раны, на фоне респираторной инфекции, а также при воздействии на трансплантат некоторых физических факторов.

Цель исследования

В эксперименте исследовать особенности остеогенеза при трансплантации деминерализованных костных трансплантатов в лобные кости.

Задачи исследования

1. Изучить особенности остеогенеза при трансплантации деминерализованных костных трансплантатов в лобные кости экспериментальных животных в условиях не инфицированной костной раны;

2. Исследовать характер и признаки остеогенеза в области лобных костей при трансплантации деминерализованных костных трансплантатов в инфицированные костные раны;

3. Проследить временные и морфологические этапы остеогенеза при трансплантации деминерализованных костных трансплантатов в лобные кости на фоне инфицирования верхних дыхательных путей экспериментальных животных;

4. Сравнить характер репаративных процессов в лобной кости экспериментальных животных при трансплантации цельного и перфорированного ДКТ в условиях инфицирования полости носа;

5. Изучить особенности остеогенеза в условиях трансплантации предварительно озвученных низкочастотным ультразвуком фрагментов деминерализованных костных трансплантатов при инфицировании полости носа активным патогеном в различной концентрации;

6. Исследовать особенности репаративного остеогенеза при трансплантации специально обработанных деминерализованных костных трансплантатов в лобные кости экспериментальных животных без других воздействий;

Научная новизна

Впервые показаны этапы и особенности репаративных процессов в лобных костях экспериментальных животных при трансплантации в них деминерализованных костных трансплантатов во время инфицирования костной раны.

Впервые дана оценка особенностям остеогенеза в ранах лобной кости при трансплантации в них ДКТ во время развития респираторной инфекции, вызываемой наиболее распространенными патогенами верхних дыхательных путей.

Впервые показаны возможности предоперационной обработки деминерализованных костных трансплантатов для повышения скорости индуцированного остеогенеза во время трансплантации.

Впервые изучен характер индуцированного остеогенеза в ранах лобной кости при трансплантации ДКТ, озвученного перед операцией с помощью низкочастотного ультразвука, и инфицирования полости носа наиболее токсичным патогеном верхних дыхательных путей в различных разведениях.

Подана заявка на получение Патента РФ под названием «Способ предоперационной подготовки деминерализованного костного трансплантата к пластике в эксперименте», уведомление ФИПС, входящий № 010655, регистрационный № 2013107139 от 20.02.2013 года.

Научно-практическая значимость

Исследованы особенности репаративного остеогенеза в плоских костях черепа экспериментальных животных в условиях стерильных и инфицированных ран, а также при трансплантации деминерализованных костных трансплантатов во время распространения респираторных инфекций.

Даны рекомендации по стимуляции репаративных процессов при использовании деминерализованных костных трансплантатов во время

экспериментальной пластики костных дефектов в плоских костях черепа экспериментальных животных.

Установлена особенность репаративного остеогенеза при трансплантации в костную рану лобных костей экспериментальных животных ДКТ, предварительно озвученных низкочастотным ультразвуком.

Внедрение в практику

Даны практические рекомендации на основе экспериментальных исследований по лечению повреждений лобных пазух и других костных структур с использованием ДКТ.

Материалы данной работы используются в лекциях и практических занятиях студенческого стационара и ФПК ППС ЛОР кафедры ГБОУ ВПО «Ростовский государственный медицинский университет».

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены на: IV и V научно-практических конференциях оториноларингологов ЮФО «Актуальные вопросы оториноларингологии» (Волгоград, 2010; Ростов-на-Дону, 2012), IV конференции врачей общей практики (семейных врачей) Юга России (Ростов-на-Дону, 2010), Международной Конференции оториноларингологов, посвященной 70-летию Академика HAH, заслуженного деятеля науки Республики Казахстан, профессора Р.К. Тулебаева (Астана, 2011), Российской научно-практической конференции оториноларингологов с международным участием (Оренбург, 2011), 63-65 конференциях молодых ученых Рост ГМУ (Ростов-на-Дону, 2010-2013), Межрегиональных научно-практических конференциях оториноларингологов Сибири и Дальнего Востока «Актуальные вопросы оториноларингологии» (Благовещенск, 2012-2013), 10-ой научно-практической конференции врачей Карачаево-Черкесской Республики с

международным участием (Черкесск, 2012, Всероссийских конференциях молодых ученых (Санкт-Петербург, 2011-2013), заседаниях Ростовских отделений Всероссийских научных обществ ринологов и оториноларингологов (Ростов-на-Дону, 2009-2013).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, из них 4 - в журналах, рецензируемых ВАК.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Деминерализованные костные трансплантаты, стимулируя репаративный остеогенез, замещаются полноценной пластинчатой костью в течение 90 дней.

2. Инфицирование бактериальными патогенами костной раны или полости носа в период трансплантации ДКТ тормозит процессы остеогенеза.

3. Трансплантация в искусственно сформированные костные раны лобных костей экспериментальных животных предварительно озвученного низкочастотным ультразвуком ДКТ, значительное ускоряет процессы остеогенеза.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 151 страницах и состоит из введения, обзора литературы, характеристики материала, методов исследования, 4 глав собственных исследований, выводов, практических рекомендаций, приложения, библиографического списка литературы, включающего 203 отечественных и 35 зарубежных источников. Работа иллюстрирована 77 рисунками и 3 таблицами.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Особенности работы с экспериментальными животными.

Главное в любом эксперименте - это получение объективных данных, которые могут быть воспроизведены в повторных опытах в любой точке нашей планеты. При проведении исследований необходимо выровнять животных в опытных и контрольных группах по виду, полу, возрасту и физиологическому состоянию. С 30-х годов прошлого столетия в медико-биологических исследованиях чаще стали использовать беспородных белых крыс, которых в настоящее время называют нелинейными или аутбредными (Бландова З.К., Душкин В. А., 1983).

Лабораторные животные, экспериментальные или подопытные - это животные, используемые в лабораториях для научных и практических целей. Они должны быть здоровы, обладать некоторыми специфическими особенностями (например, восприимчивостью к исследуемым инфекциям, чувствительностью к исследуемым веществам и др.), отличаться дешевизной, скоростью размножения и дешевизной содержания (Каркищенко H.H., 2004).

Необходимость выбора экспериментального материала для исследования сроков репаративных процессов в костной ткани привела нас к необходимости тщательного изучения анатомии лабораторных животных и их реакций на проведение тех или иных хирургических вмешательств.

Для решения этих вопросов необходимо изучать реакции тканей, преимущественно, костной, на имплантационные материалы, вначале в опытах на животных с использованием единой экспериментальной модели, а только затем в условиях клиники (Усиков Д.В., 2005).

1.1.1. Белая крыса.

В начале работы на библиографическом материале нами были изучены анатомические особенности структур скелета белых крыс (рис. 1), касательно тех отделов, которые должны были принимать участие в эксперименте (Гамба-

рян П.П., Дукельская Н.М., 1955; Ноздрачев А.Д., Поляков E.JL, 2001; Krinke G.J., 2000), а именно - лобных костей и близлежащих образований.

3 «

1-cranium, 2-vertebrae cervicales, 3-vertebrae thoracicae, 4-vertebrae lumbales, 5-vertebrae sacrales, 6-vertebrae caudales, 8-os femoris (femur), 9-ñbula, 10-tarsus, 11-metatarsus, 12-phalanges, 13-tibia, 14-patella, 15-costa, 16-ulna, 17-carpus, 18-metacaфus, 19-radius, 20-humerus, 21-sternum, 22-scapula, 23-bulla tympanica, 24-

mandibula, 25-arcus zygomaticus.

Рис. 1. Скелет крысы.

Крыса является одним из классических лабораторных животных. Ее использование в экспериментах насчитывает почти 150 лет и за это время крыса стала самым распространенным лабораторным животным при проведении физиологических, биохимических, фарм�