Автореферат и диссертация по медицине (14.00.21) на тему:Обоснование применения композиционного материала на основе полиакриламидного геля и гидроксиапола для заполнения костных дефектов (экспериментальное исследование)

л *

Г I О "

На правах рукописи

НИДАЛЬ Абдалла Аль-Ахмар

УДК; в1«.71Г». — 08.1.4Г>2

обоснование применения ;омпозиционного материала на основе полиакриламидного геля

и гидроксиапола

для заполнения костных дефектов (экспериментальное исследование)

14.00.21 —• стоматология

14.00.16 — патологическая физиология

А ВТОР Ь Ф I; 1> А Т

диссертации ил соискание ученоп степени

КАНДИДАТА МГДИЦИНСКИХ НАУК

Москва— 1997

Работа выполнена в Московском областном научно-исследов; тельском клиническом институте им. Владимирского и в Моско! ском медицинском стоматологическом институте.

Научные руководи т е л н:

доктор медицинских наук, лауреат Государственной преми СССР А. А. НИКИТИН;

доктор медицинских наук, профессор А. И. ВОЛОЖИН Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Т. Г. РОБУСТОВА; доктор медицинских наук, профессор В. И. ГУНЬКО

Ведущее учреждение: Тверская ордена Дружбы народов гос; дарственная медицинская академия.

Защита состоится « » 1997 года в часс

на заседании диссертационного Совета Д.084.08.02 в Московско медицинском стоматологическом институте (103473, Москва, Дел< гатская, 20/1).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институт по адресу: Москва, ул. Вучетича, 10а.

Автореферат разослан 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент

Н. В. ШАРАГИН

Заказ 505 Подп. к печ. 2.07.97 г. Печ. л. 1 Тираж 1

Типография ВИЛ

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В клинике челюстно-лицевой хи-

)ургии, травматологии и стоматологии часто возникает необходимость в заполнении костных дефектов, возникающих з резуль-'ате травм, воспалительных процессов, удаления опухолей, рр-:снструхт:;зных операций, для коррекции высоты альвеолярного ¡тростка и т.д. С этой целью используются различные материа-¡ы, среди которых большое распространение получили биологи-геские ткани (кости, плацента, твердая мозговая оболочка и шогие другие). Недостатки этих материалов хорошо известны:' нудность в получении, стерилизации, хранении, низкая осте-)индуктивная активность и т.д. Поэтому, усилиями многих ав-'оров созданы и продолжают разрабатываться композиционные материалы для заполнения костных дефектов. Среди этих мате-калсв ванное место занимает синтетический гидрокскапатит ГА), который, обладая идеальной бвосовкестккостью, способс-зует сотеоиптеграции и стимулирует построение костной тка-•п. 3 то же время он лишен недостатков импланташюнных материалов биологического происхождения (В.М.Безруков, А.С.Гри-■орьян, 1996). Фирмы многих стран выпускают гидроксиапатит, )азличающийся кристалличностью, размерами кристаллов, раст-юримостью и другими свойствами (В. П. Орловский и др., 1996). ■и входит в состав композиционных материалов, керамических [мплантатоз, используется для нанесения на зубные имлланта-■ы. Для заполнения костных дефектов используется как чистый 'А, так и композиции на его основе. Например, широкое расп-юстрэнение получили такие материалы как колапол, гапкол и I? (А.И.Волошин и др., 1391-1996; З.К.Леонтьев и др., 1996). ¡ни представляют собой пластины и полоски губчатой структу-!Ы. Однако при дефектах сложной конфигурации целесообразно ;спользовать более пластичный материал, например, в виде исты, которая бы не содержала белковых субстанций, хорошо ранилась, стерилизовалась, имела бы доступную цену. Эти :войства должны сочетаться с высокой биосовместимостью, ос-■еоинтегративностью и способностью замещаться на полноценную юстную ткань. Одним из возможных материалов, который может ¡ыть использован с этой целью является композиция из полиак-

риламидного геля, использующегося для контурной пластики мягких тканей и гидроксиапатит. Свойства этих компонентов известны, однако реакция костной ткани на композицию из них неизвестна, что требует проведения специального экспериментального исследования. Кроме того, представляется целесообразным придать этой гелевой композиции бактерицидные свойства, так как костные дефекты часто бывают инфицированы и имеется значительный риск развития воспалительных процессов.

Целью исследования является испытание новых ГАП-содер-жащих материалов для пластики костных дефектов в челюст-но-лицевой области и в общей травматологии.

Для достижения этой цели решались нижеследующие задачи:

1. Изучить в экспериментах на животных общую реакцию организма на имплантацию в костный дефект нового композиционного материала на основе полиакриламидного геля и гидрок-сиапола. Гидроксиапол - ГАП - коммерческое название гидрок-сиапатита, производимого фирмой ПОЛИСНОМ.

2. Оценить в опытах на животных медико-биологическую эффективность гелевой композиции при пластике экспериментально воспроизведенных костных дефектов.

3. Исследовать характер течения посттравматического процесса в области костного дефекта по характеру и динамике морфологических изменений в прилежащих и мягких тканях.

4. Рассмотреть динамику взаимодействия элементов костной ткани в области экспериментальных дефектов и заполняющего их композиционного материала.

5. Изучить морфогенез репарационного процесса в экспериментально воспроизведенных костных дефектах, заполненных новым композиционным материалом, содержащим лизоцим.

6. Исследовать механизмы замещения композиционного материала костным репаратом в процессе заживления дефектов.

Научная новизна. Впервые испытан в экспериментах на животных новый композиционный материал на основе полиакриламидного геля и гидроксиапола для пластики дефектов челюстной и бедренной кости.

Впервые для пластических материалов на основе полимеров выявлена, как характеристическая особенность, их резорбируе-мость в костных дефектах без выраженных деструктивных прояв-

в окружающих тканях и способность замещаться новообра-■ованными структурами костного репарата.

Впервые исследована в условиях экспериментально воспро-:ззеденнь:х костных дефектов челюсти и бедра, замещенных ком-:озиционным материалом на основе полиакриламидного геля ц 'идроксиапола, динамика формирования костного репарата, ^иОСЛслСбны механизмы прора^ения композиции регенерирующими оединительнотканными элементами, клеточньши и клеточно-во-:окнистыми тяжами, на основе которых строятся костные струк-■уры репарата.

Практическая ценность. Проведен сравнительный анализ :едикобиологической эффективности композиции без лизоцима и добавлением лизоцима по критериям выраженности и частоты лучаев патологических проявлений в тканях области экспери-

:ентально воспроизведенных костных дефектов челюсти и бедра динамики репаративных процессов. Установлено, что компози-;нопкый материал с добавлением лизоцжа при значительном :ш-елировашш вызываемых им повреждающих эффектов намного ыстрее и стабильнее замешается костным репаратсм, чем обус-'СЕлена его более высокая медико-биологическая эффектность по сравнению с другим вариантом композиции.

Выявленные в процессе проведенных экспериментальных :сследований медико-биологической эффективности характеристики двух вариантов компсзиииснного материала на основе по-лакриламидного геля и гидроксиапола дают основание считать ринципиально возможным создание класса резорбируемых пластических материалов для хирургического лечения костных де-!бктоз челюотно-липевой области.

Положения, вынесенные на защиту.

1. Реакция организма на введение в искусственно создан-ъ:л костный дефект композиции, состоящей из полиакрилакидно-'о геля и гидроксиапола заключается в увеличении активности ¡ерментов крови АЛТ, ACT, ГГТП, лейкоцитозе с умеренным реферативным сдвигом и транзиторной гиперкальциемией без двигов ионного баланса (Na и К) в организме.

2. У животных с костными дефектами эпифизарной части >едра и угла челюсти с заполненным новым гелевым композици-:нным материалом происходит его постепенная резорбция и за-

мещение вначале соединительной тканью, а затем костным репа-ратом.

3. Добавление в гелевую композицию лизоцима приводит к уменьшению общей реакции организма на создание костного дефекта, а также к снижению интенсивности и частоты случаев развития воспалительных реакций, дистрофических и некробио-тических изменений в костных структурах.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на совместном заседании кафедр челюстно-лицевой хирургии и стоматологии МОНИКИ и патологической физиологии стоматологического факультета Московского медицинского стоматологического института 18 апреля 1997 года.

Публикации. По теме диссертации опубликована 1 статья, 3 тезисов. Имеется 2 акта внедрения.

Объем и структура диссеутаиии. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы "Материал и методы исследования", глав собственных исследований, обсуждения результатов и заключения, выводов, практических рекомендаций и списка цитированной литературы.

Изложена на страницах машинописного текста, иллюстрирована рисунками и таблицами. Указатель литературы включает источника, из которых на русском языке и - на иностранном.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Объекты исследования и план постановки эксперимента

В соответствии с целью и задачами исследования эксперименты были проведены на 64 белых беспородных крысах весом около 150-180 г.

Операцию по введению в искусственный костный дефект ГАП-геля проводили на двух моделях. В 1-й модели гель вводили в дефект дистального эпифиза бедренной кости, во 2-ой -в дефект угла нижней челюсти.

ГАП-гель готовили следующим образом. Стерильный полиак-риламидный гель "Интерфал" (2г) смешивали с равным (по весу) количеством гидроксиапола фирмы "Полистом" и механически пе-

ремешивали в фарфоровой ступке в течение 2 минут. Полученный таким образом 50% ГАП-гель делили на 2 части: первая использовалась без лизоцима (в дальнейшем обозначалось как ГАП-гель); во вторую вводили 1 мг кристаллического лизоцима (ГАП-гель с лизоцимом) и тщательно перемешивали. Ступка, пестики и посуда, в которой хранились композиции геля были стерилизованы автоклавированием.

Имплантация ГАП-геля осуществлялась в день его приготовления. Операция на бедре проводилась по следующей методике.

Под гексаналовым наркозом животное фиксировалось, удалялась шерсть с кожи в области коленного сустава, делался разрез до кости и на боковой поверхности эпифиза производил-

Схема проведения эксперимента по изучению влияния ГАП-геля на заживление костного дефекта

1 Сроки опытов| сутки | 1 15 I 1 1 30 | 1 1 1 1 1 60 I I 1 1 90 |

1 Группы | 1 Число животных в группах

1 1. Бедренная | кость 1 ГАП-гель | без лизоцима| 1 6 1 1 1 1 1 1 1 6 1 1 1 1 1 1 1 1 6 1 1 1 6 1

1 ГАП-гель с | лизоцимом | 1 6 1 1 1 6 1 1 1 1 1 1 6 1 1 1 6 [

1 2.Челюстная I кость | ГАП-гель | без лизоцима| 1 1 1 1 1 1 1 1 4 1 ! 1 1 | 1 1 I 1 1 1 4 I

1 ГАП-гель с | лизоцимом | 1 1 1 1 4 | 1 ! 1 1 1 1 1 | 4 I 1

ся дефект бором ИЗ на всю глубину головки. В дефект вводился гель стерильной зубной гладилкой и сверху прикрывался тонкой коллагеновой пленкой, чтобы материал лучше сохранялся в месте имплантации. Мышца ушивалась кетгутом, кожа - шелком.

Забой производили под наркозом в сроки 15, 30, 60 и 90

суток.

При имплантации геля в челюстную кость крысу под наркозом фиксировали на спине, выбривали шерсть в области нижней челюсти, делали разрез по краю челюсти справа, тупым путем раздвигали мышцу и в области угла делали круглое отверстие, которое заполняли гелем с обеих сторон, прикрывали отверстие коллагеновой мембраной, затем мышцей, рану кожи ушивали шелком. Животных забивали в сроки 30 и 90 суток.

Методы исследования

Методы оценки состояния животных

Общее состояние животных оценивали по следующим показателям:

- подсчет лейкоцитарной формулы и форменных элементов крови;

- определение активности ферментов в сыворотке крови: аспартатаминотрансфераза (ACT) (КФ.2.6.1.2.), аланинаминот-рансфераза (АЛТ) (КФ.2.6.1.1.), К- глутамилтранспептидаза (ГГТП), щелочная фосфатаза (ЩФ) (КФ. 3.1.3.1.). Активность указанных ферментов определялась спектрофорометрическим методом на аппарате ФП-901 (Финляндия);

- концентрация ионов Na+, К+, Са2+ регистрировались на ионном анализаторе фирмы AVL(Австрия) по стандартной методике.

Методы гистологического исследования кости

Фрагменты дистальной трети бедренной кости.очищали от мягких тканей и фиксировали в 10% нейтральном формалине. Для декальцинации применяли раствор натриевой соли ЭДТА. После удаления минеральной фазы материал промывали в проточной во-

де, обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и заливали в целлоидин по общепринятой методике. Из приготовленных блоков получали гистологические срезы толщиной 8-10 мкм, которые окрашивали гематоксилин-эозином.Препараты консультированы у зав.патоморфологической лабораторией ДНИйС проф. A.C. Григорьяна.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБЩАЯ РЕАКЦИЯ ОРГАНИЗМА НА ИМПЛАНТАЦИЮ ГАП-ГЕЛЯ

В процессе наблюдения вес крыс обеих групп, которым имплантировали ГАП-гель в динамике экспериментов увеличивался в равной степени. Животные были подвижны, прием пищи не затруднен. Послеоперационная рана заживала без гнойных осложнений, швы не расходились.

Основными показателями, характеризующими состояние организма в динамике после имплантации ГАП-геля являлись активность ферментов сыворотки крови, концентрация электролитов и гематологические сдвиги.

Из табл.1 видно, что у контрольных животных активность ферментов крови АЛТ, ACT, ГГТП и ЩФ соответствует норме.

В результате травмы бедра с последующей имплантацией ГАП-геля без лизоцима на 15 день опыта активность АЛТ повышалась более, чем в 2 раза, а на 30-й день почти з 3 раза по сравнению с контролем. На 60-й день активность этого фермента несколько снизилась, а к 90-м - нормализовалась.

Активность ACT имела примерно такую же динамику и нормализовалась к концу эксперимента. Изменения активности АЛТ были сходными. Активность ГГТП была повышена почти в 2 раза на 15 и 30-е сутки, затем она нормализовалась и вновь возросла на 90-е сутки, однако данные статистически недостоверны.

Более специфичным показателем, отражающим ход репара-тивных процессов являлась активность щелочной фосфатазы крови. Ее активность возрастала на 15 день и постепенно, по мере стихания репаративных процессов, снижалась к 90-м суткам почти до нормы.

Введение в состав ГАП-геля лизоцима достоверно не изменяло реакцию ферментной активности крови на репаративный

Таблица 1.

Активность ферментов сыворотки крови крыс в динамике после имплантации ГАП-геля (М±т)

1 Группы и 1 Название ферментов, показатели1 i

сроки ОПЫТОВ,1 сутки 1 1 1 АЛТ АСТ ггтп ЩФ |

1 Контроль 1 25+ 50+ 16,9+ 120+ |

1 1 4,1 10,3 4,8 26 |

1 ГАП-гель 1

без лизоцима|

15 1 58± 100, 6± 29, 0± 160+ |

1 6,6** 12,1" 5,0* 15 I

30 1 69± 72,1± 33,5+ 153, 6± |

1 7,1" 15,3* 6,3* 13,4 |

60 I 50± 83,4+ 15,3+ 150, 5± |

1 5,3* 20,4 7,4 18 |

90 | 28± 60, 9± 29, 6+ 130,4+ I

1 4,4 19,7 9,9 11,5 |

ГАП-гель |

с лизоцимом |

15 | 57± 91, 3± 30,9+ 165, 3± (

1 10" 17,6* 4, 9* 20,1 |

30 | 50± 96,9+ 45, 6+ 163, 4± 1

1 12* 5,9 6,3** 18,1 |

60 | 60+ 60, 5± 20, 3+ 120, 5± |

1 15,7" 8,9 7,3 18,5 |

90 | 30± 50, 8± 24,4± 132, 6± I

1 1 9,9 14,5 5,8 12,8 | i

1 - обозначение ферментов в тексте. * - р<0, 05 " - р<0, 01

процесс, протекающий на фоне имплантации исследуемого материала.

Можно лишь отметить тенденцию к менее значительной активации ACT в отдаленные сроки эксперимента.

Таким образом, имплантация ГАП-геля в искусственно созданный дефект кости приведя? к закснсхгрноху пзиененаз активности ферментов, по-видимому, вследствие реакции организма вначале на воспалительный и деструктивный процесс, а затем на перестройку метаболизма в оганизме, происходящую в условиях замещения геля на костную ткань.

В табл. 2 обобщены данные по определению концентрации ионов На, К и Са в сыворотке крови в динамике после имплантации композиций ГАП-геля. Из представленных материалов видно, что условия опыта ке повлияли на содержание в крови "а и К, то есть данное экспериментальное воздействие не повлияло на эти показатели, которые как правило, остаются стабильными, если не происходит нарушений регуляции ионного баланса. Более специфический показатель, отражающий ход регенерации ксстнсй ткани - концентрация ионов Са закономерны:.! образом изменяется под влиянием костной травмы.

:-1з табл.2 видно, что на 15 и 30 день после повреждения дистального эпифиза бедра в сыворотке крови крыс происходило увеличение общего кальция. В те не стзокк исследования, но в группе с введением ГАП-геля и добавлением лизоцима выраженность повышения кальция была меньше, что по-видимому, отражает менее значительное повреждение костной ткани в результате введения в композицию бактерицидного фермента, который как свидетельствуют данные литературы обладает иммуномодули-руввик и стимулирующим репаратизные процессы действием.

На 60-е и 90-е сутки эти различия нивелируются, что можно объяснить хорошей растворимостью и быстрым удалением лизоцима из области имплантации.

После имплантации ГАП-геля без лизоцима достоверных изменений со стороны показателей красной крови (число эритроцитов, концентрация гемоглобина, число тромбоцитов) не происходило (табл.3). Более реактивными являются показатели, характеризующие состояние белой крови. Так, общее число лейкоцитов было значительно увеличено на 15-е сутки, то есть в

Таблица 2.

Концентрация ионов в сыворотке крови крыс после имплантации ГАП-геля

1 Группы и 1 ЛУАЛТЛТТ ЛГГПГПЛО 1 —— Показатели 1

сроки ОПЫТОВ | 1 1 1 Ыа, ммоль/л | 1 К,ммоль/л 1 1 1 Са, ммоль/л |

1 Контроль I 1 1 1 144,3+2,5 | 1 1 5,2+0.09 I 1,24±0, 05 |

1 ГАП-гель 1 1 1

без лизоцима! 1

15 I 149,3± I 4,9+ 1 1,39+ |

1 2,4 | 0,13 1 0,06 |

30 1 140,8± I 5. 3± 1 1,40± |

1 1.7 1 0, И 1 0,07 |

60 1 153,0+ I 5,0± 1 1,30+ |

1 1.9* ! 0.09 1 0,05 [

90 I 144,9± | 4. 9± 1 1.20± |

2,6 I 0,16 1 0,05 |

ГАП-гель I 1

с лизоцимом I 1

15 | 138,7± I 5,7+ 1 1,35+ |

1 3,1 [ 1,0 1 0,07 [

30 | 144,3± | 5,9+ 1 1.34± |

1 4.3 | 0,15 1 0,06 |

60 | 140,6+ | 4,8± 1 1,30± |

1 3,7 | 0,07 1 0,05 |

90 | 150,1+ ! 4,6+ 1 1,25+ I

1 I 5,4 | | 0.17 1 0,04 I | |

- р<0, 05

Таблица 3.

Гематологические показатели крови в динамике репаративной регенерации кости после имплантации ГАП-геля (М±га) -1-1-1-1-1-

Гругтутхл т*

сроки опытов.

Hb, г/л

Тп

-1- •

i П/я

Се11 | Лимф

Контроль

167,1± 10,4

7,42+ 1, 96

274± 6,9

7,05±|2,3+ 1,13 | 0, 18

30,2+ 4,5

66,7+ 4, 8

2, 4± О, 05

ГАП-гель

Пи-ЗОТТТ/ТМа

90

1 79 3± 7, 6 189,8+ 6, 4 171,5+ 10, S 194, 6± 11,5

1, 04 S, 9± 1, 32 7, 0±

0, 91 7, 5+

1, 73

i, I 315± 10, 3 260+ 11.4 227± 5, 3

7* 10

1± ¡5

О 4 I Г<

cS*± | и 1Э± 14

78 |0

8+ | 2

03 ¡0

93* 8+

21 4+ 24 7 + 20

27 5+ со !;, 7 ±

2 0 0, з 1 л т | 1J , -j 'J

28 3+ 64, 3+

4 з 6, 9 :о, 12

29 8+ 66, 8± 12, 8±

5 6 0, 0 Ю, 07

30 0+ 68, 0+ 1 3, 4±

^ 3 1 0 | О , -L \J

1 АП-гель с лизоцкмом 15

30

60

90

199,7+ 12, О

170, 3+ 4,4 186,0±

8,9 175,1± 11,3

6, 8± 1, 6

8, 1± 1, 21 7, 3± 1, 33 7, 4± 1,04

270+ 6, 6

300± 6,9 265+ 10,0 309± 11,3

8,14± 13, 7±

0,96 10, 37 7,34+[3,6+ 1,85 |0,31 7, 50+! 2, 8+ 1,19 10,18 7,19± 12, 1+ 1,0 ' |0,25

29, 8±

2,0 2.8, 4± 3,4

29, 3± 4, 6

30, 9± 3,8

69, 7±

4,3 66, 4±

3, 9 68, 9+

4, 8 64, 1+

5,3

2, 8±

О, 08 3, Зг О, 18

2, 9± О, 19

3, 3± 0,21

-1—

_1_

- р<0,05

- р<0, 01

период, когда еще сохраняется воспалительный процесс. На 30-е сутки лейкоцитоз не выявлялся, а на 60-е и, особенно, на 90-е сутки этот показатель нормализовался.

Лейкоцитоз происходил на фоне увеличения числа палоч-ко-ядерных нейтрофилов, то есть умеренного регенераторного сдвига белой крови. Особенностью реакции организма на ГАП-гель содержащий лизоцим является менее значительный лейкоцитоз.

Не было также регенераторного сдвига ядра нейтрофилов. Других особенностей реакции периферической крови на имплантацию ГАП-геля, содержащего лизоцим не было.

Приведенные здесь данные свидетельствуют о том, что добавление в ГАП-гель лизоцима придает ему противовоспалительную активность.

Резюмируя результаты исследования можно сделать заключение о том, что имплантация ГАП-геля с лизоцимом или без него вызывает в организме умеренную реакцию, которую скорее можно отнести к изменениям вследствие травмы, вызванной нанесением искусственного дефекта и имплантацией в него ГАП-геля.

Изменения в организме после травмы кости с последующим введением ГАП-геля с лизоцимом или без него можно назвать как реактивными без патологического компонента.

Перейдем к рассмотрению закономерностей заживления дефектов кости в присутствии композиционного материала.

По своей свето-микроскопической структуре композиция представляет собой мелко- и крупноячеистое вещество с более или менее большим числом различной величины тонкостенных полостей. На 15-е, редко на 30-е сутки между ячейками можно видеть микроозерца геля, имеющего слабо оксифильную, с примесью базофильного оттенка окраску и мелкокорпускулярную, с нежной филаментарностью фактуру. Ячеистость композиции связана с наличием в составе композиционного материала гидрок-сиапатита, подвергающегося растворению в процессе декальцинации тканей, которая необходима для изготовления гистологических препаратов из кости.

Обсуждая динамику реакций окружающей дефекты костной и прилежащих мягких тканей, следует подчеркнуть, что довольно

частыми Pix проявлениями на ранних сроках опытов, наряду с воспалением, было развитие дистрофических и некробиотических изменений в костном веществе. В более поздние сроки экспериментов этот тип изменений постепенно сходил на нет.

Довольно часто, наряду с описанными выше реакциями, в нашем материале наблюдений встречались явления резорбции и активной перестройки костной ткани в стенках дефектов и в отдалении от них. Этот тип реакции явно нарастал со сроками экспериментов.

Наиболее частым типом реакций тканей в области подсадки композиционного материала было воспаление. Его проявления обнаруживались почти во всех случаях на 15-е сутки опытов и прогрессивно убывали в последующие сроки: на 30-е, 60-е и 90-е сутки. Воспалительные реакции чаще были представлены очаговыми и диффузными ликфомакрофагальными инфильтратами в межтрабекулярных пространствах в области костного края дефектов и в мягких тканях вблизи к дефектам.

Отмечались в наших опытах и случаи тяжелых воспалительно-деструктивных процессов, сопровождавшихся развитием диффузных и очаговых гнойных инфильтратов с участками гнойного расплавления и некроза; в одном из наблюдений была отмечена картина типичного гнойного остеомиелита. Случаев с развитием воспалительно-деструктивного процесса на 15-е сутки опытов было 4 и на 30-е сутки - один. Характерным для указанных случаев была полная резорцин композиционного материала и его замещение грануляционной тканью. Несомненно, разрушение композиции происходило под воздействием агрессивной тканевой среды в очагах гнойной инфильтрации и развития грануляционной ткани.

В целом, воспалительные реакции на подсадку композиции хотя и были закономерными для раннего этапа опытов, однако, проявляли четкую тенденцию к затуханию с увеличением сроков наблюдений. Довольно постоянными на ранних сроках экспериментов были такие проявления медикобиологических эффектов от подсадки композиции на основе полиакриламидного геля и гид-роксиапатита, как дистрофические изменения в костной ткани и воспаление, поэтому мы считаем необходимым изложить свою точку зрения на эти процессы. Указанные проявления поврежде-

ния тканевых субстратов можно рассматривать как результат воспалительных реакций, развившихся на более ранних сроках эксперимента (до 15-ти суток), а так же прямого токсического действия самой композиции. На наш взгляд, динамика затухания интенсивности и падение числа случаев с патологическими изменениями в тканях, прилежащих к костным дефектам, говорит о том, что решающим фактором в развитии наблюдавшихся гистологических картин являлись повреждающие эффекты острой фазы посттравматического процесса. Об этом, в частности, свидетельствует распределение случаев с воспалением в области костных дефектов по группам и, особенно, по срокам опытов. Максимальное число наблюдений с воспалительными процессами были отмечены на 15-е, ощутимо меньше - на 30-е и лишь незначительное число на 60-е и 90-е сутки. Это дает основание с большой долей уверенности говорить о важной роли в развитии "негативных" побочных явлений, наблюдаемых при подсадке композиции, тяжелой травматизации в процессе экспериментальной операции и возможного инфицирования костной раны. В пользу сказанного так же свидетельствует и разительное повышение медикобиологической эффективности в группе, где использовали композицию с добавлением противовоспалительного препарата лизоцима.

Заслуживает внимания характер воспаления, развивающегося в области костных дефектов. В подавляющем большинстве случаев мы имели дело с хроническими вялотекущими его формами, сопровождающимися чаще ограниченными по протяженности очаговыми и реже диффузными лимфомакрофагальными инфильтратами в костном крае дефектов и в прилежащих к ним мягких тканях. Лишь в 5-ти из 22-х случаев с воспалением в области дефектов наблюдалось развитие воспалительно-деструктивных процессов. Их основное число (4) пришлось на 15-е сутки и 1 - на 30-е. Наблюдалось обширное распространение гнойно-некротического процесса на костную ткань суставной головки с ее разрушением и замещением грануляционной тканью, нередко процесс прорывался в суставную щель. Невысокая частота случаев с воспалительно-деструктивным процессом в области костных дефектов (1,4% к общему числу наблюдений) позволяет квалифицировать их как нетипичные, необязательно связанные с под-

садкой композиции.

Развитие хронических воспалительных инфильтратов в костном крае дефектов и прилежащих мягких тканях встречалось с большим постоянством (35,4% к общему числу наблюдений) .Вместе с дистрофическими изменениями в костных структурах они (хронические воспалительные инфильтраты) расцениваются нами о одной стороны как остаточные проявления острой стадии воспаления, а с другой - как проявления адаптационных реакций в ответ на мягкие повреждающие воздействия композиционного материала. К одной из таких причин токсического действия может относиться появление в композиции в процессе ее приготовления обломков цепей полиамидакрилатов (олигоме-ров). Такая возможность связана с тем, что введение гидрок-сиапатита в гель сопряжено с нарушением в процессе изготовления композиции протяженности молекулярной сетки полимера л частичным ее разрушением. Кк считаем, что в дальнейших разработках материалов, аналогичных нашей композиции, несомненно следует предусмотреть более шалящие методы их приготовления .

Основным содержанием процессов, развивающихся в экспериментально воспроизведенных костных дефектах, заполненных композиционным материалом, являлось прорастание последнего соединительнотканными клеточными элементами, клвточноволок-нпстыми тягами и капиллярами, источниками для которых служили окружающие костные дефекты ткани. На базе прорастающих в композицию соединительнотканных тяжей происходило формирование юных костных структур репарата, замещающего композицию и заключающего' в свои петли ее нерезорбировавшиеся остатки.

Относительная легкость, с которой происходило проникновение клеточных элементов в композиционный материал и его замещение тканевыми структурами, на наш взгляд, определялась некоторым нарушением молекулярной сетки геля при изготовлении композиции и образованием при этом трещин, куда и проникали макрофаги, начинающие разрушать гель. Миграция макрофагов и фибробластов в вещество композиции на периферии дефектов являлось начальной акцией наблюдавшегося нами процесса взаимодействия тканевых элементов и композиции. Затем, по мере созревания, фибробласты начинали строить волокнистую

основу соединительнотканных тяжей,врастающих в вещество композиционного материал. На периферии дефектов формировались нежные балочки остеоида, а клеточноволокнистые тяжи и отдельные клетки стремительно продвигались по направлению к центру. По мере коллагенизации фибрилл в соединительнотканных тяжах все большее их число и все ближе к центру дефектов подвергалось оссификации. Активно'строящийся и претерпевающий вторичную перестройку костный репарат постепенно заполнял просвет дефектов, осуществляя и завершая, таким образом, процесс их заживления.

Как следует из вышесказанного, неотъемлимым свойством композиции, наряду с интегрируемостью и ее обязательной составной частью - высокой биосовместимостью, является резорби-руемость этого материала. Анализ наблюдаемых в наших экспериментах морфологических картин свидетельствует о том, что механическая обработка, которой подвергается полиакриламид-ный гель в процессе изготовления композиции, приводит, как указывалось выше, к падению толерантности молекул полимера к ферментной атаке макрофагов, выселяющихся в композицию из тканей, окружающих костный дефект, и делает полиакриламидный гель доступным их разрушительному воздействию.

Учитывая, что в полиакриламидном геле содержится полимера лишь небольшая доля от общей массы (до 6%), а в композиции и того меньше (3%), можно было предложить a priori, что повреждающий эффект от взаимодействия продуктов дегенерации полиакриламидного полимера с тканевой средой будет минимизирован. Результаты проведенного нами экспериментального исследования, практически, полностью подтвердили это ожидание.

Переходя к сопоставлению результатов опытов по группам опытов, подчеркнем, что наблюдавшиеся проявления повреждающего эффекта экспериментальных воздействий наблюдались, главным образом, у животных контрольной группы. Добавление в композицию лизоцима резко повышало медико-биологическую эффективность материала и обусловило значительное усиление адаптации тканей к композиционному материалу и одновременно его интеграцию в тканевую среду.

По мере увеличения сроков эксперимента происходила

адаптация тканей к композиции, о чем свидетельствовали стихание воспалительных реакций, затухание некробиотических и дистрофических изменений в костной ткани. Сказанное особенно наглядно доказывается динамикой воспалительных реакций в основной группе по срокам опыта. Если на 15-е сутки с воспалительной реакцией было 5 (в контроле - 6), то на 30-е сутки случаев был: всего 2 (в контроле - 4), а на 60-е и 30-е - не было вовсе (в контроле - по 2 случая).

Как указывалось, в основной группе слабее и реже, чем в контроле, проявлялись дистрофические и некробиотические изменения в костной ткани. Безостеоцитные ограниченные участки в костном крае дефектов встречались в основной группе на 15-е сутки опыта. В остальные сроки эти изменения в основной группе не отмечались. Параллельно со снижением выраженности дистрофических изменений в костной ткани, примыкающей к дефекту, наблюдалась ее перестройка, замещение поврежденных структур новообразованным костным вещестзом, все более активно и неуклонно прогрессируя, развивались репарационные процессы. Мы предполагаем, что активизация обусловливалась не только антивоспалительными свойствами лизоцима, но и его прямым стимулирующим действием на процессы регенерации.

Сопоставление динамики построения репарата в основной и контрольной группах дает четкое представление об опережающих темпах этого процесса в первой из групп. Анализ показывает, что более быстрые темпы формирования были присущи всем фазам развития репарата, начиная с прорастания в композицию клеточных элементов, клеточноволокнистых и подвергающихся кол-лагенизации тяжей и вплоть до их оссификации и построения костных структур.

С другой стороны, в контроле чаще встречались случаи, где наблюдались протяженные участки непосредственного прилежания композиции к краю дефекта (обычно она отделена от кости соединительнотканной прослойкой). Обширные зоны вещества композиции были свободны от клеточных элементов, что указывало на явное торможение прорастания репарата в композиционный материал, резкое замедление регенераторного процесса в целом.

Конечная фаза репарации - построение костных структур,

их вторичная перестройка и, наконец, полное морфофункцио-нальное слияние периферии репарата с окружающей костной тканью, особенно ярко проявляется в основной группе на 90-е сутки опыта. В контроле таких наблюдений не было.

Интеграция композиции проявляла себя в процессе синхронного ее разрушения и замещения репаратом. Композиционный материал служил матриксом, по которому осуществлялись регенерация и прорастание в дефект соединительнотканных элементов и, в конечном счете, построение полноценных костных структур. О том, насколько далеко заходили процессы адаптации тканевых элементов к композиции и ее интеграции у животных основной группы дают представление часто встречавшиеся, начиная с 30-х суток опыта, картины включения частиц композиции в петли новообразованных костных структур репарата. На 60-е и 90-е сутки эти включения определялись в участках созревающей и компактизирующейся новообразованной кости.

Учитывая, что композиционный материал с добавлением ли-зоцима способен выполнять функцию матрикса, по которому осуществляется репаративный остеогенез, можно с полным основанием приписать ему остеокондуктивные свойства.

Таким образом, испытанная композиция с лизоцимом, по данным экспериментально-морфологического исследования, способствовала более быстрому и полному замещению дефектов бедра костным репаратом. Известно, что при обширных костных дефектах этот процесс затруднен, их центральные отделы нередко длительное время остаются свободными от костной ткани (остаточные костные дефекты, кисты). Полученные результаты опытов по использованию композиционного материала на основе полиак-риламидного геля и гидроксиапатита с добавлением лизоцима для заполнения костных дефектов открывают хорошие перспективы в решении этой проблемы.

ВЫВОДЫ

1. Впервые в опытах на животных испытан резорбируемый композиционный материал на основе полиакриламидного геля и гидроксиапатита для заполнения костных дефектов.

2. Общая реакция организма на создание костного дефекта

и введение в него гелевой композиции выражается в увеличении активности ферментов крови AJ1T, ACT, ГГТП, наиболее выраженное в период до 30 суток после травмы с последующей нормализацией. Одновременно развивается лейкоцитоз с регенераторным сдвигом лейкограммы. Показатели красной крови не претерпевают изменений.

3. В динамике замещения костной тканью дефекта, заполненного гелевой композицией, происходит увеличение концентрации Са в плазме крови и активности щелочной фосфатазы, характеризующие специфическую адаптивную реакцию организма на травму кости.

4. Добавление лизоцима в имплантационный материал уменьшает реакцию организма на гелевую композицию вследствие снижения выраженности воспалительной реакции.

5. У животных с обширными экспериментально воспроизведенными костными дефектами зпифизарной части бедра, заполненными новым композиционным материалом, на протяжении 30 суток происходит его постепенная резорбция и замещение вначале соединительнотканным, з затем и костным репаратом. В челюстной кости эти изменения происходят несколько более медленными темпами.

6. На первых порах из краев костных дефектов бедра и челюсти в заполняющий их композиционный материал проникают отдельные клеточные элементы, макрофаги и флбробласты. Формирующиеся соединительнотканные тяжи пронизывают композицию; продвигаясь от периферии к ее центральным участкам, они все больше фибриллизируются и в последующем подвергаются оссифи-каяии.

7. Побочным эффектом от подсадки в костные дефекты бедра и челюсти испытуемого композиционного материала у части животных в костном крае дефектов и прилежащих к ним мягких тканях являются воспалительные реакции, которые проявляют себя преимущественно развитием лимфомакрофагальной инфильтрации. В отдельных случаях обнаруживалась картина воспалительно-деструктивного процесса. Наряду с воспалительными реакциями в костных структурах наблюдаются нерезко выраженные дистрофические и некробиотические изменения.

8. Сопоставление медико-биологической эффективности 2-х

вариантов композиционного материала: без добавления лизоцима и с его добавлением свидетельствует о снижении интенсивности и частоты случаев развития воспалительных реакций на композицию. содержащую лизоцим, а также дистрофических и некроби-отических изменений в костных структурах. Композиция с лизо-цимом быстрее проращивается соединительной тканью и наиболее замещается костным репаратом.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Воспроизведение искусственного дефекта дистального эпифиза бедренной кости и ветви нижней челюсти крыс является адекватной моделью для заключения о целесообразности применения ГАП-содержащего полиакриламидного геля в челюстно-ли-цевой хирургии и травматологии.

2. ГАП-содержащий полиакриламидный гель является нетоксичной композицией, она полностью резорбируется при заполнении костных дефектов и замещается полноценной костной тканью.

3. Введение в состав ГАП-содержащей пасты лизоцима уменьшает число воспалительных и дистрофических осложнений при ее введении в костную рану и способствует ускорению построения костной ткани.

4. Результаты экспериментальных исследований позволяют рекомендовать ГАП-содержащую гелевую композицию для клинических испытаний в челюстно-лицевой хирургии и травматологии.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Некоторые свойства композиционных материалов на основе полиакриламидного геля и гидроксиапола для пластики костных дефектов // Сборник научных трудов МОНИКИ.- М., 1997,- С. 31 (соавт. А.И. Воложин и А. С. Григорьян).

2. Сравнительный анализ применения двух вариантов новой композиции геля для костной пластики // Сборник научных трудов МОНИКИ. - М., 1997.- С. 31 (соавт. А. А. Никитин и А.С.Григорьян).

. .. _____________ ______________________ г~

3. Экспериментальная апробация гидрсксиаполсодержацего геля для заполнения костных дефектов // Актуальные вопросы охраны здоровья населения крупного города: Материалы ме-кинститутской научной конференции, посвященной 850-летию Москвы,- М., 1997,- С.65-66.

4. Медико-биологическая эффективность двух вариантов композиционных материалов на основе полиакриламидкого геля и гидроксиапатита при пластике костных дефектов // Стоматология и нейростоматология (соавт. А.С.Григорьян и М.Н.Титов) .