The use of fine - grained nickelide titanium, in the experiment, for the pathology of the musculoskeletal system.

Full Text

Патология костной системы сопровождается не только местными проявлениями, но и изменениями со стороны всего организма. В общей структуре заболеваний органов опоры, такое заболевание как хронический остеомиелит (ХО) составляет 3–6,5 %, одно из лидирующих мест среди осложнений при оперативном лечении закрытых переломов [1; 2]. Учитывая, что средний возраст больных очень часто составляет 30–40 лет, это является не только медицинской, но и социальной проблемой.
В настоящее время не существует единых критериев в оценке эффективности методов лечения ХО, в частности ликвидации остеомиелитических костных полостей. Мнения хирургов [2–5] сходятся в том, что необходимо радикальное хирургическое воздействие на остеомиелитический очаг. Все это заставляет вести активный поиск усовершенствования методов пластического замещения остаточной костной полости при ХО. В последние десятилетия разработан новый класс пористых сверхэластичных материалов на основе никелида титана. [6; 8–10].
Цель. Изучение и сравнение процессов регенерации костной ткани у экспериментальных животных при пластике костных полостей гранулами никелида титана и свободной костной пластике.
Материал и методы
Для реализации поставленной цели проанализированы результаты исследований, проведенных на экспериментальных животных (собаках).
Все исследования проводили с соблюдением Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных. Для того, что бы оценить скорость, в эксперименте были смоделированы два метода пластики костной полости: традиционный – костной крошкой, и метод, который разрабатывается в течении последнего времени - заполнение полости кости крошкой мелкогранулированного никелида титана. В 1-й группе (25 собакам) в эпифизе была искусственно сформирована полость, в которую были помещены гранулы никелида титана. Во 2-й контрольной группе (10 собак) в большеберцовой кости формировалась полость, куда помещалась костная крошка из подвздошной кости собаки. Результаты эксперимента оценивались на 1-й и 3-й месяцы после выполнения пластики.
Результаты и обсуждение
Рентгенологически через месяц у животных 1-й группы в области пластики полости эпифиза большеберцовой кости определялись вкрапления металла и легкая тень ткани, соединяющая гранулы. В контрольных образцах костные фрагменты были окружены капсулой. Макроскопически у собак из 1-й группы через месяц после операции извлечь гранулы из полости удавалось с трудом, путем разрушения костных структур. В контрольных образцах между фрагментами костной ткани располагалась рыхлая соединительная ткань. Микроскопически на приготовленных шлифах большеберцовой кости нами обнаружено, что внутри пор металла располагались костные клетки, окруженные остеомукоидом. В них хорошо контурировались ядра и базофильная цитоплазма. (рис.1).
Тонкие костные балочки образовывали анастомозы со сформированными в порах имплантата костными структурами. Кроме того, костные балочки окружали гранулы, объединяя последние, и анастомозировали с костной тканью, окружающей полость. (рис.2).
Через 3 мес. у животных 1-й группы в зоне оперативного вмешательства гранулы никелида титана были окружены костными балками, формирующими анастомозы. Макроскопически в тот же срок наблюдения у собак опытной группы в изучаемой зоне костной ткани гранулы были плотно спаяны с материнским ложем костными балками. Микроскопически (шлифы большеберцовой кости) обнаружено, что между гранулами металла и вокруг них располагалась зрелая костная ткань балочного строения со следами перестройки: нерегулярными линиями склеивания и большим количеством остеобластов. Вокруг некоторых балок были видны лакуны Гаупшипта и остеокласты. Между костными балками сформировался костный мозг миелоидного строения. Граница между образованной костной тканью и материнским ложем отсутствовала. Имелся органотипический комплекс: костная ткань и гранулы никелида титана в виде единой структуры. (рис.3).
В контрольных образцах (2-я группа) через 3 мес. в полости эпифиза выявлена примитивная костная ткань балочного строения на фоне остеокластической резорбции костных фрагментов, остеоидное вещество с коллагеновыми фибриллами. Полного контакта с материнским ложем не наблюдалось. Таким образом, у животных 1-й группы происходило ускоренное формирование зрелой костной ткани и, как результат, заполнение костного дефекта. Патогенетическим механизмом выраженной остеогенной реакции является возможность формирования костной ткани в порах имплантата. Соответствующая температура и, вероятно, стимулирующее, индуцирующее действие никелида титана способствовало дифференцировке стволовых клеток костного мозга в остеогенные и формированию костной ткани. В порах имплантата образовывалась зрелая костная ткань со структурой, аналогичной матричной кости. Зарождение и рост костной ткани в пористой структуре имплантата происходило одновременно во многих порах в виде отдельных ядер (областей), которые затем разрастались и соединялись в единую тканевую систему, заполняя поры имплантата и соединяя их каналы [7]. Через 2 мес. регенерат в большей части состоял из компактной и губчатой костной ткани, в области наибольшего удаления от реципиентной зоны отмечалось наличие грубоволокнистой костной ткани. Полное формирование костной ткани в порах внутри имплантата происходило в основном к исходу третьего месяца после операции. Структурный рисунок ткани в порах практически не менялся со временем.
Заключение
Таким образом, проведенные экспериментальные исследования показали, что пористый никелид титана в гранулах является перспективным материалом и может быть применен при разных патологиях скелета. В эксперименте при его использовании для пластики костной полости по сравнению с костной крошкой наблюдалось ускоренное на 3 месяца формирование костного органотипичного регенерата. Применение биосовместимого мелкогранулированного никелида титана способствует быстрому и эффективному завершению воспалительного процесса в костной ткани, упрощает методику, сокращает время операции и сроки реабилитационного периода и, в результате, повышает эффективность лечения больных с хроническим остеомиелитом.

About the authors

Pavel Viktorovich Trushin

Novosibirsk state medical University

Author for correspondence.
Email: tpv1974@rambler.ru

andidate of medical sciences, associate professor, department of hospital and children's surgery

Russian Federation, 630091, Russian Federation, Novosibirsk, 52 Krasny Prospekt str.

Vladimir Andreevich Golovnev

Novosibirsk state medical University

Email: department.of.general.surgery@gmail.com

Doctor of medical sciences, professor, department of general surgery

Russian Federation, 630091, Russian Federation, Novosibirsk, 52 Krasny Prospekt str.

Sergey Grigorevich Shtofin

Novosibirsk state medical University

Email: tpv1974@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-1737-7747
SPIN-code: 7077-9751

Doctor of medical Sciences, professor, head of the department of general surgery

Russian Federation, 630091, Russian Federation, Novosibirsk, 52 Krasny Prospekt str.

References

Supplementary files