CC BY
42
УДК [616.71-001.513-089.227.84-003.93]-092.9
Т.А. Силантьева, В.В. Краснов, А.Ю. Кирсанова
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИИ РЕПАРАТИВНОГО ПРОЦЕССА ПРИ ЛЕЧЕНИИ ВНУТРИСУСТАВНОГО ПЕРЕЛОМА
Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. академика
Г.А. Илизарова (Курган)
В эксперименте на 29 взрослых животных (собаки) апробирован способ оптимизации репаративного процесса при. лечении внутрисуставного перелома путем, малотравматичного введения в полость сустава смеси, официнальных растворов глюкозы, аскорбиновой кислоты, и. аутологичной плазмы, крови, в сочетании с капельным, дренированием, физиологическим, раствором. Показана высокая, эффективность методики, при. лечении с применением, внешней фиксацией аппаратом, в раннем, посттравматическом периоде.
Ключевые слова: внутрисуставной перелом, репаративная регенерация, внешняя фиксация
EXPERIMENTAL APPRAISAL OF METHODOLOGY OF OPTIMIZATION OF REPARATIVE PROCESS AT THE TREATMENT OF INTRAARTICULAR FRACTURE
T.A. Silantieva, V.V. Krasnov, A.Yu. Kirsanova
Russian Scientific Center “Restorative Traumatology and Orthopedics” named after academician
G.A. Ilizarov, Kurgan
The methodology of reparative process optimization at the treatment of intraarticular fracture by minimally traumatic introduction into the joint cavity of a mixture of officinal solutions of glucose, ascorbic acid, and autologous blood plasma in combination, with, dropped, infusion drainage with, saline solution was appraised, in the experiment on 29 adult dogs. It was established, that the methodology is highly effective during early posttraumatic period, by using external fixation.
Key words: intraarticular fracture, reparative regeneration, external fixation
ВВЕДЕНИЕ
Лечение внутрисуставных повреждений представляет собой серьёзную клиническую проблему. Одними из основных факторов, осложняющих течение репаративного процесса, являются подвижность костных отломков [12, 13], неэффективный гемостаз, расстройства микроциркуляции и связанные с ними функциональная несостоятельность клеточного пула, гипоксия, недостаток субстратов энергетического и пластического обмена [1]. Переломы вертлужной впадины относятся к одним из наиболее тяжелых внутрисуставных повреждений, а их следствием является развитие дистрофических изменений в тазобедренном суставе, что в конечном итоге приводит к развитию посттравматического коксартроза [13].
При лечении суставных патологий различного генеза широко применяется внутрисуставное инъекционное введение лекарственных веществ. Вместе с тем существует риск осложнений основного заболевания, обусловленных особенностями выполнения данной методики, а именно: развитие гнойного артрита вследствие инфицирования полости сустава, риск механического повреждения суставного хряща при осуществлении многократного артроцентеза, нарушение гидродинамики сустава вследствие одноразового введения значительного объёма жидкости [3].
Целью данной работы являлась апробация способа оптимизации репаративного процесса на экспериментальной модели ацетабулярного пере-
лома в условиях внешней фиксации аппаратом с применением пролонгированного управляемого внутрисуставного введения растворов лекарственных веществ.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперимент выполнен на 29 взрослых беспородных собаках обоего пола. Содержание животных, оперативные вмешательства и эвтаназию осуществляли согласно требованиям приказа МЗ СССР № 755 от 1977 г., санитарным правилам по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев) и Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей [4, 6, 9].
Моделирование центрального поперечного перелома вертлужной впадины выполняли путем её остеотомии в сегментальной плоскости, после чего производили остеосинтез спице-стержневым аппаратом внешней фиксации (рис. 1а, в) [2, 11]. Перемещением опор аппарата восстанавливали анатомически правильные взаимоотношения компонентов тазобедренного сустава.
Затем с целью выполнения внутрисуставного введения растворов лекарственных веществ в предварительно расширенную суставную щель чрескожно вводили мягкий катетер, входящий в набор, предназначенный для продленной эпиду-ральной анестезии, «Перификс» (B. Braun). Для этого после обработки участка кожи над проекци-
ей сустава, осуществляли прокол мягких тканей и капсулы сустава иглой Туохи (рис. 1б). Из просвета иглы вынимали мандрен и после появления синовиальной жидкости устанавливали катетер, контролируя глубину его погружения в суставную полость. Для рентгенографической визуализации пространственного положения катетера непосредственно перед установкой его заполняли рентгеноконтрастным средством (Омнипак) (рис. 2а). Затем иглу вынимали поверх катетера и на его наружный конец устанавливали коннектор, через который в последующем вводили растворы лекарственных препаратов. Катетер фиксировали к коже узловы-
ми швами. Для обеспечения стерильности вводимого раствора к коннектору присоединяли фильтр «Перификс» 0,2 мкм (рис. 1г). Положение катетера в мягких тканях и полости сустава контролировали рентгенографически (рис. 2б).
Для пролонгированного управляемого введения дозированных объемов растворов в полость сустава использовали автоматизированный дозатор лекарственных веществ, который закрепляли на опоре аппарата внешней фиксации (рис. 1д, е). Животным опытной группы (п = 10) осуществляли круглосуточное капельное введение физиологического раствора и одновременно с этим ежесуточно
Рис. 1. Этапы оперативного вмешательства и установки системы для выполнения внутрисуставных инъекций: а - остеотомия вертлужной впадины; б - установка катетера с помощью направителя; в - вид операционного поля после монтажа аппарата; г - присоединение коннектора и фильтра к катетеру; д - соединение дозатора лекарственных веществ (НДЛ-3) с набором для эпидуральной анестезии; е - закрепление контейнера с дозатором на опоре аппарата внешней фиксации.
однократно вводили приготовленную вх temporae смесь официнальных растворов глюкозы, аскорбиновой кислоты и полученной по стандартной технологии аутологичной плазмы крови (заявка на выдачу патента РФ № 2010151084). В качестве стресс-контроля оперированным животным (п = 9) вводили физиологический раствор указанным способом. По завершении курса медикаментозной
терапии катетер извлекали и сближением опор аппарата нормализовали ширину суставной щели. В третьей группе эксперимента (п = 7; контроль) внутрисуставные инъекции не выполняли. Период фиксации аппаратом в группах «опыт» и «стресс-контроль» составлял 21 сутки, а в группе «контроль»
— 21 и 42 суток. Для адекватной интерпретации полученных результатов также выполняли исследо-
ъг'
щ
б
а
в
г
д
и к л
Рис. 2. Рентгенографическая динамика заживления ацетабулярного перелома в эксперименте по оптимизации репаративного процесса при лечении внутрисуставного перелома: а, б - визуализация катетера в суставной полости во время выполнения операции, заполнение диастаза между отломками рентгеноплотными тенями на 14-е, 21-е, 42-е сутки после операции; в, г, д - в опытной группе; е, ж, з - в группе стресс-контроля; и, к, л - в контрольной группе.
вания тазобедренных суставов 3 интактных собак. Животных выводили из опыта на 14-е и 42-е сутки после операции передозировкой барбитуратов.
Материал для морфологических исследований забирали по разработанным схемам [10]. Парафиновые срезы толщиной 5 — 7 мкм изготовляли из блоков декальцинированной кости на санном микротоме, окрашивали гематоксилином и эозином. Исследования выполнены с использованием методов рентгенографии, морфологического описания на макроскопическом и микроскопическом уровне.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Результаты рентгенографического исследования показали, что достигнутое на момент операции сопоставление отломков сохранялось на протяжении всего периода фиксации. У животных опытной группы уже на 14 — 21-е сутки эксперимента зона повреждения была заполнена тенями средней и высокой интенсивности (рис. 2в, г). Через 42 суток после операции линия перелома была перекрыта тенями высокой интенсивности, а у части животных практически не определялась. Контуры вертлужной впадины имели нормальную конфигурацию (рис. 2д).
У животных обеих контрольных групп на 14 — 21-е сутки фиксации наблюдалось сглаживание контуров краев отломков, диастаз между ними на всем протяжении был заполнен гетерогенными тенями низкой и средней интенсивности (рис. 2е,
ж, и, к). На 21-е сутки отмечалось появление периостальной реакции в надацетабулярной области. Через 42 суток после начала эксперимента диастаз был заполнен тенями средней и высокой интенсивности, наблюдалось неравномерное увеличение размеров костной пластинки в дорсальной и медиальной частях вертлужной впадины (рис. 2з, л).
Исследование макропрепаратов тазобедренного сустава выявило, что у животных опытной группы к 14-м суткам после выполнения оперативного вмешательства наблюдалась консолидация отломков вертлужной впадины. Суставные поверхности покрывал гладкий, блестящий гиалиновый хрящ равномерной толщины. Внутрисуставное кровоизлияние было минимальным либо отсутствовало.
У животных обеих контрольных групп к тому же сроку эксперимента сохранялась подвижность между отломками. В суставной полости наблюдали кровоизлияния, более выраженные у животных третьей группы. По периферии на поверхности гиалинового хряща обнаруживался сосудистый паннус.
Через 42 суток после операции, на 21-е сутки после снятия аппарата у животных опытной группы определялось костное сращение отломков вертлужной впадины. Движения в суставе были сохранены в полном объёме. Толщина, эластичность суставной капсулы и связки головки бедренной кости соответствовали таковым у интактных животных. Суставной гиалиновый хрящ имел блестящую поверхность, белого с синеватым оттенком цвета. Периостальные наслоения отсутствовали (рис. 3а, б, в). В суставной полости обнаруживалась вязкая прозрачная синовиальная жидкость.
В группе стресс-контроля в зоне сращения преобладал хрящ. Суставные поверхности были гладкими, типично окрашенными, без выраженного изменения толщины (рис. 3г, д, е). Суставной выпот был прозрачным, вязким, желтоватым.
В контрольной группе в зоне сращения обнаруживалась преимущественно васкуляризированная соединительная ткань. При фиксации отломков в течение 21 суток высота межотломковой щели увеличивалась, что свидетельствовало об отсутствии их консолидации на момент снятия аппарата. Г иалиновый хрящ суставной выстилки вертлужной впадины и головки бедренной кости имел неравномерную толщину, очаговые изменения цвета, участки разволокнения и узуры (рис. 3ж, з, и). Обильный суставной выпот имел красноватый оттенок.
В обеих контрольных группах наблюдали утолщение капсулы сустава, а также утолщение и укорочение собственной связки головки бедра (рис. 3е, и).
Гистологически на 14-е сутки после операции в опытной группе формировалось костно-фибрознохрящевое либо полное костное сращение отломков. Края суставного хряща в области перелома были сомкнутыми за счет оплывания межклеточного матрикса, либо между ними располагалась рыхлая волокнистая соединительная ткань.
В обеих контрольных группах диастаз между отломками заполняла рыхлая волокнистая соединительная ткань. На раневых поверхностях кости и в периосте отмечали очаги остео- и хондрогенеза. В третьей группе в межотломковом пространстве и суставной полости также наблюдались осколки трабекул, скопления излившейся крови.
На 42-е сутки после операции в опытной группе сращение между отломками вертлужной впадины формировала губчатая костная ткань. В группе контроля и стресс-контроля сращение было костно-фиброзно-хрящевым.
ОБСУЖДЕНИЕ
Полученные результаты, по нашему мнению, обусловлены созданием стабильной фиксации отломков тазовой кости аппаратом, использованием малотравматичной методики выполнения внутрисуставных инъекций, а также составом инъекционной смеси. Преимущества метода чрескостного остеосинтеза при лечении повреждений таза были убедительно продемонстрированы ранее [5]. Предложенная нами методика пролонгированного управляемого внутрисуставного введения лекарственных веществ с использованием набора, предназначенного для продленной эпидуральной анестезии, обеспечивает максимальную сохранность структур тазобедренного сустава при лечении его патологии. В частности, игла Туохи имеет оптимальную конфигурацию кончика, снижающую риск травматизации суставного хряща, и градуированные деления — для контроля глубины её введения. Катетер для продленной эпидуральной анестезии обладает малым диаметром, сочетанием мягкости, особенно важной для профилактики повреждения суставных поверх-
Рис. 3. Макроскопические препараты тазобедренного сустава в эксперименте по оптимизации репаративного процесса при лечении внутрисуставного перелома на 42-е сутки после операции: а, б, в - сохранение толщины и эластичности суставной капсулы, связки головки бедренной кости, гиалинового хряща суставной поверхности отломков, формирование костного сращения в опытной группе; г, д, е - утолщение суставной капсулы, укорочение связки головки бедренной кости, сохранение типичного гиалинового хряща суставной поверхности, формирование преимущественно хрящевого сращения отломков в группе стресс-контроля; ж, з, и - утолщение суставной капсулы, укорочение связки головки бедренной кости, изменение толщины и структуры гиалинового хряща суставной поверхности, формирование преимущественно соединительнотканного сращения отломков в контрольной группе. Зона сращения отломков указана стрелками.
ностей, и упругости — для легкого продвижения катетера в полость сустава, а также устойчивостью к образованию петель и узлов. Наличие маркировки длины и интегрированной рентгенконтрастной металлической нити позволяет контролировать его положение и глубину погружения в суставную полость. Закрытый, закругленный дистальный конец катетера снижает травматичность введения, а боковые отверстия способствуют равномерному распределению лекарственного препарата. Фильтр обеспечивает надежную антибактериальную и противовирусную защиту суставной полости. Носимый дозатор позволяет осуществлять круглосуточное введение дозированных объемов жидких лекарственных препаратов по заданной программе.
Аутоплазма содержит комплекс растворимых медиаторов и факторов свертывания крови, благоприятствующих местному гемостазу и успешному разрешению репаративного процесса в условиях посттравматического отека и недостаточности локального кровоснабжения [8]. Аскорбиновая кислота и глюкоза необходимы для поддержания жизнеспособности остеогенных и малодифференцированных клеток, препятствуя развитию гипоксии путём удовлетворения потребности активного клеточного дыхания, энергообеспечения и антиоксидантной защиты [7, 14, 15, 17]. Капельное дренирование суставной полости способствует её очищению, предупреждая развитие гемартроза [16] и сохраняя при этом фибриновый сгусток, а
позднее — грануляционную ткань в межотломко-вом пространстве.
ВЫВОДЫ
Разработанный комплекс мероприятий, направленных на стабилизацию отломков, дренирование суставной полости и сохранение клеточного пула, обеспечивает оптимальные условия для репаративной регенерации на раннем этапе лечения внутрисуставного перелома. Результатом этого является сокращение сроков консолидации отломков вертлужной впадины, что в свою очередь позволит снизить продолжительность периода лечения пациентов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абаев Ю.К. Справочник хирурга. Раны и раневая инфекция. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. - 427 с.
2. Аппарат для лечения патологии тазобедренного сустава у мелких домашних животных: пат. на полезную модель 11699 Рос. Федерация: МПК6 A61D1/00 / Кирсанов К.П., Мельников Н.М., Меньшикова Е.А.; заявитель и патентообладатель РНЦ «ВТО им. акад. Илизарова». — № 2007123640/22; заявл. 22.06.2007 ; опубл. 27.10.2007, Бюл. № 30.
3. Белов Б.С. Бактериальный (септический) артрит и инфекция протезированного сустава // Справочник поликлинического врача. — 2009. — № 12. — С. 51—57.
4. Европейская конвенция по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.lawmix.ru/ abro.php?id=11036
5. Кирсанов К.П. , Краснов В.В. , Силантьева Т.А., Чиркова А.М. Репаративная регенерация костей и соединений таза в условиях управляемого чрескостного остеосинтеза (экспериментальноморфологическое исследование) // Гений ортопедии. — 2008. — № 4. — C. 32 — 38.
6. О мерах по дальнейшему совершенствованию организованных форм работы с использованием экспериментальных животных: приказ МЗ СССР № 755 от 12.08.77 г. http://www.lawmix.ru/ med/18609.
7. Оковитый С. В. Клиническая фармакология антигипоксантов (Часть I) // ФАРМиндекс-Прак-тик. — 2004. — Вып. 6. — С. 30 — 39.
8. Попсуйшапка А.К., Литвишко В.А., Под-гайская О.А. Сращение отломков после перелома
кости // Международный медицинский журнал.
- 2009. - № 1. - С. 73-80.
9. Санитарные правила по устройству, оборудованию и содержанию экспериментальнобиологических клиник (вивариев). Утверждены Главным Государственным санитарным врачом СССР 06.04.73 г. № 1045-73. Согласованы с Госстроем СССР № 12/313 от 15.08.72 г. и ВЦСПС № 06-11 от 27.03.73 г.
10. Силантьева Т.А. Репаративное костеобразование при заживлении перелома тазовой кости в области суставной (вертлужной) впадины (экс-перимент.-морфологич. исслед.): автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Саранск, 2005. - 24 с.
11. Способ остеосинтеза тазобедренного сустава при его травматических повреждениях у животных: пат. 2197920 Рос. Федерация. / Кирсанов К.П., Мельников Н.М., Борисов И.В., Кубрак С.А., Меньшикова И.А.; заявитель и патентообладатель РНЦ «ВТО им. акад. Илизарова». - № 2000125646/13 ; заявл. 11.10.2000 ; опубл.10.02.2000, Бюл. № 4.
12. Стецула В. И. Системные представления о реальной сложности заживления переломов // Ортопедия, травматология и протезирование. -1993. - № 2. - С. 57-61.
13. Стэльмах К.К. Реабилитация больных с ацетабулярными повреждениями таза при остеосинтезе аппаратами внешней фиксации // Заболевания суставов и современные методы их лечения: тр. 2-й науч.-практ. конф. - Ульяновск, 2001. - С. 182-183.
14. Тимен Л.Я., Шерцингер А.Г., Мачнева Т.В., Варданян Э.С. и др. Аскорбиновая кислота и глюкоза в коррекции процессов свободнорадикального окисления (экспериментальное исследование. Часть II) // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. - 2006, - № 2. - С. 52-58.
15. Шерцингер А.Г., Тимен Л.Я., Мачнева Т.В., Трубицина И.Е. и др. Аскорбиновая кислота и глюкоза в коррекции процессов свободнорадикального окисления (экспериментальное исследование. Часть I) // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. - 2005. - № 5. - С. 74-78.
16. Jansen N.W.D. et al. Exposure of human cartilage tissue to low concentrations of blood for a short period of time leads to prolonged cartilage damage: An in vitro study // Arthritis & Rheumatism. - 2007. -Vol. 56. - P. 199-207.
17. Zuk P.A. et al. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells // MBoC in Press. - 2002. -Vol. 13. - P. 4279-4295.
Сведения об авторах
Силантьева Тамара Алексеевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории морфологии Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова (640014, г. Курган, ул. Марии Ульяновой, 6; тел.: 8 (3522) 41-52-27)
Краснов Виталий Викторович - кандидат ветеринарных наук, ведущий научный сотрудник экспериментальной лаборатории патологии осевого скелета Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова (640014, г. Курган, ул. Марии Ульяновой, 6)
Кирсанова Анастасия Юрьевна - кандидат биологических наук, научный сотрудник экспериментальной лаборатории патологии осевого скелета Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. ГА. Илизарова (640014, г. Курган, ул. Марии Ульяновой, 6)
