CC BY
58
УДК:616.71-086:844..615
ЧЕРЕПНО-МОЗГОВАЯ ТРАВМА У ПАЦИЕНТОВ ПОЖИЛОГО ВОЗРАСТА И СПОСОБЫ ЕЕ КОРРЕКЦИИ (КЛИНИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
Нами показано, что черепно-мозговая травма у лиц старше 60 лет встречается в 13,8 % случаев, преимущественно у лиц мужского пола — 90,5 %. В эксперименте выявлено, что при применении импланта для закрытия дефекта черепа после черепно-мозговой травмы регенерация осуществлялась в полном объеме лишь при наличии подложки из наноимпланта, в отличие от контрольной группы, но наиболее показательно — в группе, где использовался нанокомпозит.
Ключевые слова: гериатрия, черепно-мозговая
травма, импланты.
Т.В. Павлова, А.В. Нестеров ЛА Павлова, М.Г. Жерновой
Белгородский
государственный
университет
e-mail: pavlova@bsu.edu.ru
Одно из первых мест в вопросе пластики черепа занимает травматизм. Частота черепно-мозговой травмы составляет от 1,8 до 5,4 случаев на 1000 человек населения и имеет тенденцию к увеличению в среднем на 2% в год. Соответственно растет и необходимость в хирургических вмешательствах. Поиск оптимальных имплантов достаточно сложен. Среди них особое значение играет применение аутотрансплантов и аллотрансплантантов. Наиболее широкое применении на современном этапе принадлежит ксенотрансплантантам. Однако имеющиеся материалы нуждаются в дальнейших разработках, а при их получении — в широких экспериментальных исследованиях на стадии доклинических испытаний. Особое поле деятельности представляют собой малоизученные способы реконструкции черепа вследствие оперативных вмешательств и травматических повреждений.
В связи с этим, целью исследования явилось изучение частоты распространения черепно-мозговой травмы у лиц пожилого возраста, а также поиск способов улучшения регенерации костной ткани черепа на экспериментальной модели при применении различных видов наноимплантов.
Материалы и методы исследования. Было проведено изучение статистически закономерной черепно-мозговой травмы у лиц пожилого возраста (60-86 лет) на базе «Муниципальной городской клинической больницы № 1» г. Белгорода в количестве 297 случаев. Помимо этого, проведен эксперимент на 130 крысах-самцах линии «Вистар».
Для последующего эксперимента животные были разделены на 4 группы: ложно-оперированные животные (контрольная группа, №1); животные, которым был имланти-рован композит из нанотитана Grey с пескоструйной обработкой без покрытия (№2); животные, которым имлантирован композит из нанотитана Grey с пескоструйной обработкой с одним слоем покрытия (композиционный препарат, в состав которого входил желатин и высокомолекулярный декстран — №3); животные, которым имлантирован биокомпозит из нанотитана Grey с пескоструйной обработкой с двумя слоями покрытия (1 — желатин, декстран, 2 — гидроксиапатит, коллаген, декстрана — №4).
Животных выводили из опыта посредством декапитации в условиях передозировки эфирного наркоза через 1, 2, 4, 6, 9, 12, 14 недель. При аутопсии проводилось макроскопическое описание. Для исследования методом световой микроскопии препараты фиксировались в растворе 10 % забуференного формалина с последующим приготовлением блоков и срезов, окрашеных гематоксилином и эозином, и подвергались исследованию в световом микроскопе «Topic-T» Ceti. Для растровой электронной микроскопии изучаемые пробы фиксировали в стандартном глутаральдегидо-вом фиксаторе. Затем просматривали в растровом электронном микроскопе FE1 Quanta 200 3D. Элементный анализ был сделан с использованием детектора для регистрации спектров характеристического рентгеновского излучения фирмы EPAX, который интегрирован с растровым электронным микроскопом Quanta 600 FEG. Проводи-
лось изучение следующих макро- и микроэлементов: углерода, кислорода, фосфора, кальция, азота, натрия, магния, железа, алюминия и серы.
Зондовая микроскопии проведена на парафиновых блоках на сканирующем зондовом микроскопе в режимах постоянного или прерывистого контактов на приборе «Ntegra-Aura». Обработку и построение АСМ-изображений проводили при помощи программного обеспечения «NOVA» и «ImageAnalysis». Для изучения регенераторных особенностей костной ткани выбран флюоресцентный краситель — родамин. Обработка препаратов производилась на микроскопе «Микмед-6» вариант 11.
Результаты исследования. Количество пациентов в возрасте 60-86 лет составили 41 (13,8 %). Из них 8 женщин (19,5 %) и 33 мужчины (90,5 %).
У ложнооперированных животных ширина ободка демаркационной зоны составила: 1,3±0,4 (1 неделя); 1,5±0,4 (2); 1,0±0,4 (3) мм. Диаметр послеоперационного дефекта: 5,1±0,3; 5,3±0,3; 3,7±0,3; 2,5±0,3; 2,3±0,3; 2,0±0,3. Через неделю после операции в зоне операции костной ткани определялись незначительные некротизированные участки. Выявлены скопления как лимфоидных клеток, так и эритроцитов. Определялись нити фибрина. Гаверсовы каналы в костной ткани полнокровны. Начинала формироваться грануляционная ткань. К четырем неделям содержание лимфоидных элементов уменьшалось. Наблюдались лишь очаговые скопления эритроцитов при отсутствии некротизированныч участков. Продолжала формироваться грануляционная ткань. Через 9 недель была выявлена крайне неоднородная ткань, основу которой составляла грубоволокнистая с хорошо сформированными волокнами коллагена и начавшими формироваться кровеносными сосудами. В центральной части вновь формирующейся мезенхимальной ткани наблюдались островки остеогенеза.
При использовании люминесцентной микроскопии выявлены следующие особенности. Так, наиболее интенсивное окрашивание наблюдалось по краю кости в месте оперативного вмешательства. Помимо этого, положительная реакция была выявлена в участке вновь образованной мезенхимальной ткани в непосредственной близости от матриксовой кости. Кроме того, такая же реакция была выражена в начинающих формироваться волокнах в зоне дефекта костной ткани.
При электронно-микроскопическом исследовании к первой недели после операции выявлены отдельные, хотя и незначительные, фрагменты ткани с явлениями деструкции. Хорошо просматривались фибробласты и начинающие формироваться вокруг них коллагеновые волокна. Через месяц края дефекта были сглаженными. Вокруг был сформирован плотный слой фиброзной ткани с хорошо просматривающимися фибробластами и фиброцитами. К 9 неделям выявлено заполнение дефекта сначала грубоволокнистой, а затем и молодой костной тканью от периферии к центру. Постепенно здесь начинали формироваться кровеносные сосуды.
При изучении регенерации костной ткани в опытных группах с различными видами наноимплантов (1-2 недели экспозиции) показано, что ширина ободка демаркационной зоны воспаления составляла через неделю: 1,4±0,4 (1-я группа); 1,6±0,4 (2);
1,8±0,4 (3), а через 2 недели - 1,8±0,4 (мм); 2,1±0,4; 2,2±0,4 мм соответственно. Демаркационная зона воспаления на следующих сроках экспозиции не наблюдалась. Причем, полнокровие и отек больше были выражены в группах с внедрением импланта без покрытия. К 4-ой неделе гиперемия и отек были выражены в меньшей степени, чем при недельной экспозиции. В матриксной кости было отмечено, что Гаверсовы каналы остеонов расширены вследствие остеокластической резорбции, содержали большое количество клеточных элементов и заполненных кровью сосудов. Выявлялись остатки гематомы с волокнами фибрина, которые были подвержены организации за счет прорастания в них фибробластических элементов. Через 6 недель экспозиции матриксная кость не изменена. Происходит дальнейшее разрастание хрящевой ткани и сосудов.
При 7-дневной экспозиции у всех животных просвет между костной тканью и композитом заполнялся соединительной тканью. Следует отметить, что в группе № 2 эта связь была более рыхлой, и наиболее полноценно она была выполнена в группе № 4. Граница между волокнистым и клеточным слоями не определялась. Между композитом и материнской костью было выражено полнокровие, особенно четко оп-
ределяемое во 2-й группе. Наблюдались фрагменты с диапедезными кровоизлияниями. Здесь же в большей степени, чем в 3-й и 4-й группах, были выявлены клетки лимфоидного ряда. Ткань была преимущественно рыхловолокнистая соединительная. Вновь образованная ткань более равномерно нарастала на имплант в группе № 4. Через 2 недели между тканью и композитом просматривалась хорошо сформированная соединительная ткань, богатая полнокровными сосудами, что особенно ярко было выражено в группе № 4. Связь между композитом и имплантом во всех группах была уже более прочной.
К 30 суткам между матриксной костью и имплантом формируется сложный симбиоз из нескольких видов тканей: это фиброзная ткань, которая как бы является основой для располагающейся среди нее островков хрящевой ткани, которая более выражена в группах 3 и 4, а также жировая ткань. Здесь определяются уже и вновь образованные сосуды. Между композитом и матриксной костью было выражено полнокровие, особенно четко определяемое во 2-й группе. Наблюдались фрагменты с диапедезными кровоизлияниями. Через 9-12 недель между имплантом и матриксной костью наблюдается формирование костной ткани с развитием Гаверсовых каналов, которые на этой стадии меньшего размера и полнокровны. Остеобласты располагаются в полостях и хорошо выражены.
Через неделю покрытия импланта вновь образованной тканью в группе № 2 не наблюдалось. Во 3 группе составляло 1,0±0,2х0,4±0,1 мм, в 4 - 2,0±0,3х0,4±0,1. Через 2 недели эти показатели составляли: 0,8±0,2х0,2±0,1; 1,5±0,2х0,6±0,1 и
2,4±0,3х0,8±0,1 мм соответственно. К 4 неделям покрытие составляло: во 2 группе -
I,4±0,2х3,5±0,1; 3 - 1,8±0,2х3,8±0,1; 4 - 2,2±0,3х4,5±0,1. При экспозиции 6 недель покрытие импланта было следующим: 2 группа - 1,8±0,2х3,8±0,1; 3 - 2,1±0,3х4,2±0,1; 4 - 2,6±0,3х4,5±о,1. На сроках экспозиции свыше 9 недель имплант полностью покрыт вновь образованной тканью по всей поверхности.
При использовании биокомпозитов формировалась ровная зона мезенхимальной ткани, заполняющая дефект между костной тканью и композитом и равномерно прикрывающая последний, формирующая своеобразный купол над ним, толщиной до
II,0±0,5 дм. При использовании же композитов без покрытия слой вновь образованной ткани был неравномерным, 5,0±1,5 дм, и наблюдались лишь отдельные фрагменты формирования ткани над имплантом.
Ободок соединительной ткани по периферии импланта составлял через неделю
160.0 ±30,0; 170,0 ±20,0; 180,0 ±10,0 дт; а через 2 недели -180,0 ±30,0; 190,0 ±20,0 и
200.0 ±10,0. Размер вновь образованной ткани составлял: 5б±20,0; 70,0±10,0; 80,0±7,0, а через 2 недели -90±20,0; 95,0±10,0; 100,0±7,0.
К 30 дням перепад рельефа в 4 группе составлял до 1,5±1,5 дт, а во 2 - 6,0±2,2 дт, в 3 группе - 3,2±2,0 дт. Наиболее равномерно эта ткань заполняла дефект, все же, в 4-й группе. Фиброзная ткань в группах 3 и 4 в виде ободка наблюдалась на импланте. Постепенно, быстрее в группе № 4, в ней обнаруживались неравномерной величины поля хрящевой ткани, которые переходят в сеть костных трабекул. Пролиферация хон-дробластов продолжается до 30 суток. Остеобласты располагались как поодиночке, так и попарно. К 30 суткам после операции хрящ достигал определенной степени зрелости. К 6 неделям начинала формироваться зрелая костная ткань в виде островков. В этой костной ткани балки расположены хаотично и они вытесняли хрящевую ткань. Наиболее четко этот процесс прослеживался к 6 неделям экспозиции, особенно при наличии биокомпозитов.
Слои костной ткани, образовавшиеся на этом этапе экспозиции, имели свои канальцы, соединенные с лежащими ниже слоями. При недельной экспозиции в группах
2, 3, 4 - 160,0 ±30,0; 180,0±20,0; 980,0±10,0. Его толщина составляла: 5б±20,0; 70,0±10,0; 80,0±7,0. Следует отметить, что при внедрении импланта без покрытия вновь образованная ткань плохо взаимодействовала с имплантом, тогда как при наличии покрытия, особенно с двумя слоями, наблюдалось более прочное их сращение. Фиброзная ткань покрывала имплант. По периферии импланта определялись фиброз-
ный и остеогенный слои надкостницы. Вновь образованная ткань развивалась с двух сторон импланта. Со стороны твердой мозговой оболочки ее слой имел более неровную поверхность.
Поверхность над имплантом к 9 неделям была заполнена костной тканью. Граница между старой и новообразованной костью визуализировалась только под микроскопом. Выявлена компактная кость с грубоволокнистыми костными трабекулами, фрагменты пластинчатой кости. Отмечено формирование зрелой пластинчатой кости из губчатой. Наблюдалась инвазия сосудов в область импланта с формированием сосудистой сети, наличием эритроцитов. Фиброзная ткань не выражена. Наблюдался плотный ободок соединительной ткани по периферии импланта высотой 905,0 дт. Выявлены новообразованные остеоны. Расстояние между центром импланта и вновь образованно тканью через 9 недель составляло: 450,09±30,0; 380,12±20,0; 300,02±10,0 дт. Через 12 недель оно соответственно уменьшалось, особенно в группе 4, и составляло: 187,69±30,0; 150,08±20,0; 98,84±10,0 дт. На экспозиции 9 недель при ультрамикро-скопическом изучении определено соединение имплантата с костью. Толщина вновь образованной ткани над центом композита составляла при 9-недельной экспозиции: 497,08±30,0, 687,0±20,0, 905,0±10,0 дт; а при 12-недельной - 1167,0±30,0; 1284,0±20,0; 1396,0±10,0 и прогрессировала к дальнейшим срокам. При ультрамикро-скопическом изучении определено соединение имплантата с костью. Наблюдалось формирование Гаверсовых каналов. Был выявлен активный остеогенез, наличие остеогенных клеток - остеобластов. Намечена сосудистая сеть. Выявлены процессы реваску-ляризациии в виде отдельных эндотелиоцитов в сети коллагеновых волокон.
Центры кальцификации новообразованных костных трабекул в эндостальной части появлялись через 7 суток с момента операции, и особенно были развиты к 14 суткам, что подтверждалось с помощью микро- и макроэлементного анализа и люминис-центной микроскопии.
Так, с помощью люминесцентной микроскопии было показано, что окраска ро-даминовым красным, хорошо отображающая клетки с высокой метаболической активностью, наиболее выражена в зоне по периферии костной ткани и во вновь образованной волокнистой ткани, что особенно четко проявлялось в следующей последовательности групп: 2, 3, 4, а также увеличивалась по мере роста экспозиции регенерации. При экспозиции 9-12 недель было выявлено наиболее активное свечение во вновь образованной ткани над имплантом, а также на границе с матриксной и регенерирующей костной тканью. Наиболее четко это выражено в группе с биокомпозитами.
При изучении микроэлементного состава было показано, что к 14 дням прогрессивно увеличивается содержание натрия в группах 3 (1,01 ±0,01), а особенно, в 4-й (2,33±0,01). Содержание магния также максимально в 4-й группе (9,69±0,02). Помимо этого, здесь отмечено максимальное количество фосфора (36,97±0,09), кальция (30,35±0,08). На сроке экспозиции 6 недель кальцификация по-прежнему преимущественна в 3-й группе (470,63±1,18), при 123,95±0,31 в 1-й и 114,5±0,29 - во 2-й. Увеличение содержания натрия во 2-й (1,65±0,01) и 3-й (3,49±0,01) группах. Появляется железо (4,07±0,01) (3,46±0,01) (3,04±0,01). Содержание фосфора в 3-й группе также максимально и составляет 266,16±0,67. Содержание натрия прогрессивно возрастало, особенно при покрытии биокомпозитом: 12 недель 7,52±0,02. То же самое можно сказать о магнии: 24,81 ±0,06. Но особо следует отметить увеличение количества кальция: 966,46±2,42 .
Таким образом, нами показано, что черепно-мозговая травма у лиц старше 60 лет встречается в 13,8 % случаев, преимущественно у лиц мужского пола — 90,5 %. Можно отметить, что регенерация плоских костей черепа осуществлялась в полном объеме лишь при наличии подложки из наноимпланта (группы 2,3,4), но наиболее показательно в группе с использованием нанокомпозита. В контрольной группе (лож-нооперированные животные) полное восстановление целостности костей свода черепа не произошло (1, 2, 3, 4, 5, 6).
1. Павлова, Л.А. Морфологический анализ костного дефекта при использовании импланта титана, обработанного пескоструйным методом с различными композитными покрытиями в динамике первого месяца/ Л.А. Павлова и др. //Научные ведомости Белгородского государственного университета. - 2010. - №4 (75). - Вып. 9. - С.58-63.
2. Павлова, Л.А. Характеристика репаративных процессов при применении биокомпозитов, содержащих BMP-2 на основе имплантов наноструктурного титана на ранних стадиях регенерации / Л.А. Павлова и др. //Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - 2010. - Т.9. - №1. - С.200-203.
3. Павлова, Л.А. Экспериментальное исследование наноструктурированного титана Grey при различных режимах обработки с различными видами покрытия, с внесением дополнительных факторов роста BMP-2 в 7-дневной экспозиции/ А.В. Нестеров и др. // Сборник тезисов Всерос. шк.-сем. для студентов, аспирантов и молодых ученых «Нанобиотехнологии: проблемы и перспективы». - Белгород, 2009. - С. 38-41.
4. Павлова, Л.А. «Инновационные методы активации регенерации костной ткани при применении имплантов из титановых сплавов с покрытием из наногидроксиапатита»/ В.А. Марковская и др. // Сборник тезисов Всерос. шк.-сем. для студентов, аспирантов и молодых ученых «Нанобиотехнологии: проблемы и перспективы». - Белгород, 2008. - С. 127-128.
5. Павлова, Т. В. Применение биокомпозиционных материалов с нанопокрытием в нейротрансплантологии / Л.А. Павлова и др. // Актуальные вопросы патологической анатомии. -Самара, 2009. - Т. 2. - С. 390-391.
6. Павлова, Т.В. Особенности регенерации костной ткани при введении коллагеново-гидроксиапатитных нанокомпозитов/ Ю.А.Мезенцев и др. // Фундаментальные исследования.
Литература
- 2009. - №8. - С 25-28.
CRANIOCEREBERAL TRAUMA AT PATIENTS OF ADVANCED AGE AND WAYS ITS CORRECTIONS (CLINICO-EXPERIMENTAL RESEARCH)
IV. Pavlova, IV. Nesterov LA. Pavlova, M.G.Zhernovoj
By us it is shown that the craniocereberal trauma at persons is more senior 60 years meets in 13,8 % of cases, mainly at males - 90,5 %. In experiment it is revealed that at application of an implant for closing of defect of a skull after a craniocereberal trauma regeneration was carried out in full only in the presence of a substrate from nanoimplant, unlike control group, but is most indicative in nanocomposite group.
Belgorod
State
University
e-mail: pavlova@bsu.edu.ru
Key words: geriatrics, a craniocereberal trauma, implants.
