CC BY
311
© УСОЛЬЦЕВ И.Н., ЛЕОНОВА С.Н., НИКИФОРОВ С.Б., ПУШКАРЕВ Б.Г. — 2013 УДК:616.728-77-06-002.3-089
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ В ТРАВМАТОЛОГИИ И ОРТОПЕДИИ: ИСТОРИЯ ВОПРОСА
Иван Владимирович Усольцев, Светлана Николаевна Леонова,
Сергей Борисович Никифоров, Борис Георгиевич Пушкарев (Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, директор — чл.-корр. РАМН, д.м.н., проф. Е.Г. Григорьев)
Резюме. Были проанализированы исторические данные о использовании различных металлов в травматологии и ортопедии, их влияние на костную ткань и остеогенез. Рассмотрена гипотеза об электрохимическом взаимодействии металлов и их воздействии на регенерацию костной ткани. В связи с противоречивостью полученных данных, остается актуальным дальнейшее изучение остеогенеза с позиций медицинского материаловедения и био-электрогенеза костной ткани.
Ключевые слова: металлы, остеогенез, электростимуляция.
THE USE OF METALS IN TRAUMATOLOGY AND ORTHOPEDICS: HISTORY OF PROBLEM
Usoltsev, S.N. Leonova, S.B. Nikiforov, B.G. Pushkarev (Scientific Center of Reconstractive and Restorative Surgery, SD RAMS, Irkutsk)
Summary. There has been analyzed the historical data of the use of various metals in traumatology and orthopedics, their influence on bone tissue and osteogenesis. The hypothesis of electrochemical interaction of metals and their effect on regeneration of bone tissue has been considered. Because of discrepancy of the data obtained, the further study of osteogenesis from the position of medical materials science and bioelectrogenesis of tissue bone remains actual.
Key words: metals, osteogenesis, electrostimulation.
На сегодняшний день в травматологии и ортопедии сложно представить хирургические манипуляции без использования металлоконструкции, имплантата или остеофиксатора. При наложении скелетного вытяжения или при эндопротезировании крупных суставов, выполнении ординарного остеосинтеза или высокотехнологичной реконструкции поврежденного сегмента скелета — всюду используются металлы. Именно металлы и сплавы на их основе глубоко вошли в профессиональную деятельность современного травматолога-ор-топеда, являясь неотъемлемой ее частью.
Для фиксации костных отломков еще в XVIII веке начали применять железо, серебро, золото и платину в виде штифтов и проволоки [57]. Освоение в 1796 г. промышленного производства стали послужило основанием для использования различных ее составов в лечении переломов костей [57]. Со временем новые металлы стали пополнять перечень остеофиксаторов. Так, в 1894 г. Doisy [60], проведя серию опытов по исследованию нового, на тот момент, металла алюминия, установил, что реакция кости на алюминий ничем не отличается от реакции на любое другое «инородное тело». Он нашел новый металл слаботоксичным и пригодным для использования в хирургии. В 1911 году Algave [60] в своих исследованиях использовал серебряную проволоку и отметил, что хлорид серебра, образующийся при контакте с внутренней средой, может быть опасным для репарации костной ткани. Hey-Groves в 1913 г. [37] впервые использовал в своих работах никелированную сталь и установил, что подобный сплав не вызывает никаких раздражений со стороны окружающих его тканей. В 1929 г. впервые был использован виталиум: сплав на основе кобальта. Данный сплав не нашел широкого применения в травматологии и ортопедии, однако и по сей день кобальт используется в составе современных металлоконструкций [57]. Кроме того, позднее нашли применение хром, никель, молибден, цирконий, тантал и многие другие.
Длительное время основным материалом для металлоконструкций в травматологии и ортопедии являлась сталь. Сталь, как материал для производства продукции медицинского назначения получила широкое применение с 20-х гг. прошлого века, после введения кобальта и хрома как легирующих добавок. Как материал для имплантатов, легированные стали показали высокую коррозионную стойкость и удовлетворительную био-
совместимость, что и привело к их широкому распространению в травматологии и ортопедии [4].
На смену медицинской стали пришел титан. С 50-х гг. ХХ века он является основным материалом для современных конструкций. Высокое отношение прочности к массе, биоинертность, низкая теплопроводность, отсутствие токсичности стало залогом чрезвычайно быстрого распространения металлоконструкций из титана, прочно закрепив за ним позицию материала выбора [4].
Однако, с того самого момента, как тот или иной «новый» материал начинал использоваться в медицине, появлялись сообщения о побочных реакциях со стороны кости или всего организма, порой нивелируя все преимущества конструкции и ставя перед клиницистом необходимость нелегкого выбора металлоконструкции. Это послужило толчком для проведения новых исследований лишь с одной целью: выяснить, какой металл самый лучший для остеосинтеза?
Еще в 1918 году LeFort [60], выполняя операции по извлечению пуль и осколков, заметил, что ткани организма по-разному реагируют на различные металлы. LeFort предположил, что объяснение кроется в разном составе сплавов. В том же году французские исследователи физиологии кости Leriche и Policarde [60] отметили некроз подлежащей костной ткани после удаления металлоконструкций, которые использовались для остеосинтеза. Исключив механическое давление, инфекцию и хирургическую агрессию, как возможные причины деструкции, они предположили, что у наблюдаемого ими феномена химическая основа. Rugh [52] в 1928 году опубликовал свои данные, проводившиеся с 16 различными металлами, установил, что такие металлы как железо, сталь, медь, цинк и никель, легко окисляясь при взаимодействии с жидкостями организма, часто становятся причиной асептического воспаления, в то время как серебро, золото и олово оказались инертными при взаимодействии с внутренней средой организма. Zierold [69] в своих опытах на собаках, помещая различные металлы в костную ткань, установил, что медь вызывает обильное окрашивание окружающих тканей, золото, серебро и алюминий способствуют периостальному росту кости. Свинец был охарактеризован, как индифферентный по отношению к костной регенерации, никель становился причиной явного раздражения окружающих тканей, незначительно стимулируя регенерацию кости,
а железо и сталь являлись причиной чрезмерного окрашивания окружающих структур с массивным разрастанием соединительной ткани.
Своего рода азбукой в медицинском материаловедении того времени стала работа группы американских ученых под руководством C.S. Venable [60]. Помимо того, что был выполнен и обобщен системный анализ практически всех доступных работ по изучению взаимодействия костной ткани и металлоконструкций, была впервые высказана гипотеза об электрохимическом взаимодействии металлов и их воздействии на регенерацию костной ткани. Большой объем экспериментальных работ позволил подтвердить данную гипотезу и обобщить сделанные выводы:
— невозможно только макроскопически, микроскопически или рентгенологически точно дифференцировать реакцию костной ткани на металл;
— наблюдаемые изменения в костной ткани легко объясняются биохимическими исследованиями, основанными на взаимодействии металлов с плазмой в соответствии с законами электрохимического взаимодействия;
— электродвижущая сила, генерируемая парой различных металлов, пропорционально вызывает изменения в окружающей костной ткани и зависит от полярности металлов, а так же от расстояния между ними.
Заложенный ими принцип «электрохимического взаимодействия» металла и костной ткани подтвердился и в более поздних работах. Так, в 1966 г. T.P. Hoer, D.C. Mear [38], используя тот же электрохимический принцип, пришли к выводу, что титан, цинк, ниобий и сплавы на их основе являются основными материалами с позиций биосовместимости, потому как длительное время контактируя с внутренней средой организма, остаются неизменными. Laing с соавт. [43], проанализировав результаты собственных экспериментальных работ на кроликах, пришел к выводу, что основными металлами для производства имплантатов должны быть титан, цирконий и ниобий, полностью исключив из этого списка кобальт, хром, никель, молибден, ванадий, марганец и нержавеющую сталь.
В 1980 г. Steinemann [56], объединив результаты гистологических и электрохимических исследований, установил, что в состав имплантата должны входить металлы из «витальной» или «капсульной» групп: титан, цирконий, ниобий, тантал, платина, алюминий, железо (III), молибден, серебро, золото, нержавеющая сталь, кобальт, тогда как применение таких металлов как никель, медь, ванадий полностью исключалось. Так же в своих работах Pourbaix в 1984 г. [50], основываясь на электрохимических реакциях, пришел к выводу, что теоретически только 13 металлов пригодны для изготовления медицинских имплантатов: золото, иридий, платина, рутений, палладий, осмий и титан, тантал, ниобий, цирконий, хром.
На современном этапе задача поиска пригодных в травматологии и ортопедии металлов ничуть не упростилась. Более того, помимо существовавших ранее требований, предъявляемых к имплантату, прибавились такие, как биосовместимость, остеокондуктивность и остеоиндуктивность, предсказуемость процесса остеорепарации и остеоинтеграции, коррозионная и трибологическая стойкость [33].
Данная проблема нашла широкое освещение в работе I. Gurappa [33], в которой системному исследованию подверглись такие современные и широко используемые материалы как титан, сплав Ti-6Al-4V, нержавеющая сталь марки 316L и сплав на основе кобальта. Исследования проводились в модельных жидкостях, имитирующих по своему органолептическому и химическому составу жидкости организма человека при температуре 37°С. Прежде всего оценивались электрохимические характеристики металлов, их коррозионная стойкость, а так же возможность к образованию оксидного слоя на своей поверхности. Результатом выпол-
ненной работы стало выделение титана и его сплавов как основных материалов для изготовления материалов медицинского назначения на современном этапе. Тем не менее, автор подтверждает, что нет материала, полностью отвечающего всем современным требованиям и о необходимости дальнейших исследований в поиске более совершенных материалов и сплавов.
В своих исследованиях W. Kajzer [42] исследовал нержавеющую сталь марки 316L в жидкостях, моделирующих внутреннюю среду организма (плазма, физиологический раствор и моча), при помощи электрохимических и коррозионных реакций. В целом данный сплав продемонстрировал хорошую электрохимическую и коррозионную стойкость во всех модельных жидкостях, расширяя возможности использования не только в травматологии и ортопедии, но и в кардиохирургии и урологии.
В противовес к выше сказанному получены результаты работ французских ученых G. Jean и N. Laurent [41], проводивших исследования с теми же металлами. Положив в основу своих исследований коррозионную стойкость исследуемых металлов, как основной показатель качества биоматериала, исследователи пришли к выводу, что наиболее оптимальным материалом для изготовления имплантатов для травматологии и ортопедии является сплав на основе кобальта и хрома, как наиболее стойкий с позиций электрохимии; в то время как сплавы Ti-6Al-4V и нержавеющая сталь 316L признаны менее пригодными.
Электрохимический принцип и коррозионная стойкость биоматериала, из которого будет изготовлен имплантат, были выбраны не случайно, потому как одним из важнейших свойств биоматериала является диэлектрический остеогенез, а так же отсутствие «гальванизма» между частями металлоконструкций. Хорошо известен тот факт, что развитие гальванических и других электрохимических явлений, возникающих на поверхности имплантата при введении его в организм, нарушают процессы остеогенеза, проявляющихся остеосклерозом, остеопорозом, вплоть до развития воспалительных и некротических процессов [4]. Более того, был предложен ряд методик по профилактике данного явления [5, 8].
Данному феномену, а именно, взаимодействию между двумя разнородными металлами и их влиянию на процесс регенерации костной ткани было посвящено не одно исследование.
Так, еще в 1925 г. Orsos [цит. по 23] в своих экспериментальных работах зарегистрировал электрический ток, протекающий между двумя различными металлами, помещенными в ткани организма. В продолжение данного исследования Perves и Damany [цит. по 23] в 1938 г. измерили разность потенциалов между винтами и пластинами, изготовленными из различных металлов, погруженными в плазму. В похожей работе E.G.S. Clarke и J. Hickman [23] в 1953 г., помимо потенциометрической характеристики практически всех металлов и сплавов того времени, выдвинули предположение о зависимости между величиной потенциала металла и поведением его в тканях организма. Своего рода подтверждением предложенной гипотезы стали работы C.L. Wilson [61, 62, 63], который экспериментальным путем, комбинируя биметаллические пары таких металлов как: медь, железо, нержавеющая сталь, латунь, цинк, серебро и константан (сплав меди, никеля и марганца), в серии опытов на большеберцовой кости собак продемонстрировал увеличение длины опытной конечности при погружении биметаллической конструкции в эпифизарную зону. Максимальный эффект был обнаружен в комбинации меди и константана, что проявлялось в увеличении длины большеберцовой кости до 4-5 мм по сравнению с интактной. Более того, воодушевленный результатами лабораторных исследований, автор провел серию опытов на детях с разной длиной конечностей [62]. Однако воспроизвести подобный результат в клинике не удалось, что сам автор объяснил небольшим
размером исследуемых металлоконструкций по отношению к организму человека, но явно наметив тенденцию исследовательской мысли.
Параллельно с изучением влияния металлов на ткани живого организма развивалось учение, основанное на одном из основных свойств костной ткани — био-электрогенезе.
История использования электричества, как лечебного фактора насчитывает без малого два столетия. Еще в 1815 г. французский хирург B. Boyer [цит. по 46] описал случай излечения пациента с ложным суставом использованием электрического тока. Авторами других ранних работ: E. Hartshorne (1841), R.W. Lente (1850), [цит. по 46] так же были продемонстрированы положительные результаты лечения пациентов с ложными суставами костей при использовании электрического тока. Уровень этих исследований опережал научнотехнический прогресс того времени, и данные исследования не нашли широкого отклика в медицинском мире, однако была намечена концепция возможности использования электрического тока в травматологии и ортопедии. Вторая волна возросшего интереса к электрическому току и его применению в лечении переломов была инициирована японскими учеными E. Fukuda и I. Yasuda, которые обнаружили пьезоэлектричество в сухой и гидратизированной костной ткани [30, 63]. Следует отметить, что пальма первенства в раскрытии этого вопроса принадлежит нашему соотечественнику А.В. Русакову, который еще в 1939 г. в своей диссертации, посвященной физиологии костной ткани предположил, что в связи с кристаллической структурой кости в ней появляется пьезоэлектричество, которое обеспечивает перестройку костной ткани [7].
Это стало основанием для проведения научных исследований различных по дизайну, сфере применения, значимости полученных результатов, но объединенных одной идеологией — возможностью использования электрического тока для стимуляции процессов остеогенеза [1, 2, 3, 6, 9, 20, 24, 25, 26, 27, 28, 31, 32, 34, 36, 39,
40, 48, 51, 55, 58, 59, 64, 67].
На сегодняшний день выделяют следующие виды электростимуляции в травматологии и ортопедии:
— воздействие постоянным током;
— воздействие емкостной связью;
— воздействие импульсным электромагнитным полем.
Постоянный ток (DC) (англ. direct current — постоянный ток) — электрический ток, параметры, свойства, и направление которого не изменяются со временем. Электростимуляция постоянным током, являющаяся инвазивной процедурой, включает в себя введение электродов непосредственно в костную ткань, потому как мягкие ткани окружающие кость «мешают» подведению электрического тока.
Классическими работами ученых [49, 66] было продемонстрировано, что «слабый» электрический ток может являться триггером в ускорении остеогенеза, в частности отрицательный электрод является причиной более быстрой оссификации [29, 35]. В работах американских ученых [10, 11] опытным путем было доказано, что постоянный ток силою 15 мкА, протекающий через зону перелома, способствует более интенсивной консолидации. По мнению ряда исследователей [13, 14], постоянный электрический ток способствует пролиферации недифференцированных мезенхимальных клеток костного мозга и их трансформации в остеобласты, переориентации коллагеновых волокон, активирует Ca2+-каналы, что ведет к внутриклеточному накоплению последнего, а, следовательно, и к более быстрому созреванию костной мозоли. Очевидное преимущество использования имплантируемых электродов в костной ткани состоит в том, что они могут располагаться в непосредственной близости от перелома, способствовать росту новой костной ткани. Однако когда фрагменты кости стабилизированы внутренними фиксаторами
(пластины с винтами, интрамедуллярные конструкции) применение постоянного тока затруднено.
Таким образом, клинически привлекательная идея стимуляции постоянным электрическим током сопряжена с некоторыми трудностями [12]:
— эффект активации остеогенеза дозозависим и лежит в интервале между 5-20 мкА, что требует постоянного поддержания тока в заданном промежутке. Любое изменение тока в меньшую или большую сторону, в лучшем случае никак себя не проявляет, либо же становится причиной остеонекроза. Кроме того, некоторые характеристики, обеспечивающие оптимальный результат, такие как, тип и размер электрической стимуляции, плотность тока, а так же пространственное расположение анода и катодов, требуют более детальных исследований.
— в случае возможного применения к большим костям человека, может потребоваться введение большого количества электродов, чтобы обеспечить формирование костной мозоли в необходимые сроки;
— данный метод сопровождается дополнительной хирургической агрессией, и поэтому клинически сложен в применении;
— электроды, находясь в непосредственном контакте с клетками, внеклеточным матриксом и биологическими жидкостями, могут подвергаться некоторому электролизу, сопровождающемуся увеличением количества ионов во внеклеточном пространстве, что было бы нежелательно.
Из-за этих недостатков методы, являющиеся неинвазивными, нашли более широкое применение.
Ёмкостная связь (СС) (англ. capacitive coupling — емкостная связь) вид электрического поляризационного воздействия на костную ткань, при котором используется два электрода, расположенных на поверхности кожи в непосредственной близости от перелома. Действующим началом данного вида электростимуляции является осциллирующий электрический ток, различный по пульсовой конфигурации и продолжительности сигнала, способный стимулировать пролиферацию костной ткани [16]. В работе Lorich с соавт. [44] были продемонстрированы основные механизмы воздействия данного вида стимуляции на клетку костной ткани, а именно: активация кальциевых каналов, увеличение простогландина Е2, цитозольного кальция и активация кальмодулина, что в свою очередь способствует более интенсивному созреванию костной ткани [21]. В другой работе Zhuang и соавт. [68] показал, что помимо активизации ранее известных механизмов, в клетке костной ткани увеличивается содержание мРНК для трансформирующего ростового фактора TGF-^1 с использованием кальций/кальмодулинового пути.
Из основных преимуществ использование данного метода следует отметить:
— неинвазивность: данный вид стимуляции не требует непосредственного контакта с костной тканью, что облегчает его широкое использование в амбулаторной практике;
— портативность: для обеспечения работы любого устройства, работающего на этом принципе, достаточно 9-вольтовой батарейки.
Вышеперечисленные преимущества, а так же клиническая пригодность данного метода лечения, неоднократно были продемонстрированы в ряде клинических исследований, где подтвердили свою комплаентность, а так же высокий процент курабельности при таких состояниях, как медленно консолидирующиеся переломы и ложные суставы костей [17, 18, 19, 54].
Однако, данный метод электростимуляции не лишен и некоторых недостатков [47]:
— использование данного метода сопряжено с обязательным использованием дополнительных средств иммобилизации (гипс, ортез, фиксатор и т.д.);
— невозможность использования при наличии внутреннего металлического фиксатора;
— необходимость постоянного контакта рабочих электродов устройства с кожным покровом, что может сопровождаться аллергическими проявлениями в месте контакта;
— постоянный контроль за исправностью устройства, расположением электродов в непосредственной близости от поврежденного сегмента, а так же зарядом батареи.
Импульсное электромагнитное поле (PEMF) (англ. pulsed electromagnetic field — импульсное электромагнитное поле). Так называемая импульсная магнитная терапия, импульсная магнитотерапия. Получила широкое применение в травматологии и ортопедии, особенно в лечении таких состояний как ложные суставы, медленно консолидирующиеся переломы, врожденные псевдоартрозы и др. В основе механизма действия лежит принцип возбуждения электрического поля магнитным и наоборот. Таким образом, импульсная подача магнитного поля через катушку в непосредственной близости от объекта вызывает появление в тканях электрического тока [46]. Изучение воздействия импульсного электромагнитного поля было сфокусировано на регуляции мРНК и синтеза белков, в особенности: трансформиру-
ющего фактора роста-бета (TGF-P) и семейства костных морфогенетических белков (ВМР), потому как последние продемонстрировали увеличение своей активности в процессе заживления костной ткани [15, 22, 45]. Эффективность использования импульсного электромагнитного поля была показана более чем в 250 публикациях [53].
Значимо не отличаясь по преимуществам и недостаткам от предыдущего способа воздействия, тем не менее, импульсная магнитная терапия получила более широкое распространение в клинической травматологии и ортопедии [46].
Не вдаваясь в подробности всевозможных методик использования электрического тока в том или ином его виде, следует подчеркнуть, что нарушение электрохимического равновесия в тканях, сопровождающееся электрополяризацией или протеканием слабого электрического тока, так или иначе влияет на процесс остеорепарации.
Исходя из всего вышесказанного следует, что на современном этапе развития травматологии и ортопедии обоснованным и необходимым является дальнейшее изучение остеогенеза с позиций медицинского материаловедения и биоэлектрогенеза костной ткани.
ЛИТЕРАТУРА
1. Анисимов А.И., Афиногенов Г.Е., Линник С.А. и др. Воздействие постоянного электрического тока и промывание раны в комплексном лечении хронического остеомиелита // Вестник хирургии им. И.И. Грекова. — 1988. — № 140 (6). — С. 138-139.
2. Афиногенов Г.Е., Анисимов А.И., Жуков П.П., Карпцов
В.И. О профилактике нагноения вокруг спиц при компресси-онно-дистракционном остеосинтезе // Вестник хирургии им. И.И. Грекова. — 1978. — № 120 (3). — С. 84-85.
3. Бояринцев В.В., Гнатюк А.А., Середа А.П. и др. Стимуляция остеогенеза при операциях на фоне постинфекционных дефектов кости в травматологии и ортопедии // Инфекции в хирургии. — 2009. — № 4. — С. 52-54.
4. Карлов А.В., Шахов В.П. Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики. — Томск: STT, 2001. — 480 с.
5. Корнилов Н.В., Анисимов А.И., Карпцов В.И. и др. Электрохимические аспекты имплантации металлоконструкций // Травматология и ортопедия России. — 1998. — № 1. — С. 31-32.
6. Михайлова Л.Н., Ланда В.А. Электронно-микроскопическое исследование репаративного остеогенеза в условиях электростимуляции регенерации костной ткани // Бюл. экспериментальной биологии и медицины. — 1981. — № 6. — С. 719-722.
7. Русаков А.В. Очерки нормальной и патологической физиологии костной ткани: автореф. дис.......д-ра мед. наук. —
М., 1940. — 18 с.
8. Руцкий А.В., Кулак А.И., Маслов А.П. Электродный потенциал эндопротеза тазобедренного сустава в модельной биологической жидкости // Медицинские новости. — 2006. — № 1. — С. 116-120.
9. Соловьев М.М., Катинас Г.С., Мельцова Г.М. и др. Электростимуляция репаративного остеогенеза при остеопластике нижней челюсти // Стоматология. — 1981. — № 4. — С. 27-29.
10. Andrabi W.H., Rai D.V., Behari J. Photoelectric effects in bone // International Journal of Biological Macromolecules. — 1980. — Vol. 2 (5). — P. 306.
11. Bassett C.A.L., Pawluk R.J., Becker R.O. Effects of electric currents on bone in vivo // Nature. — 1964. — Vol. 204. — P. 652654.
12. Behari J. Biophisical bone behavior. Principles and applications. — John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd, 2009. — 479 p.
13. Blank M. The influence of surface charge on oligometric reaction as a basis for channel dynamics, in Mechanistic Approaches to Interactions of Electric and Electromagnetic Fields with Living Systems (eds M. Blank and E. Findl) // Plenum Press. — New York, 1987. — P. 151-160.
14. Block M.S., Brister G.D. Use of distraction osteogenesis for maxillary advancement: preliminary results // Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. — 1994. — Vol. 52. — P. 282-286.
15. Bodamyali T., Kanczler J.M., Simon B., et al. Effect of faradic products on direct current-stimulated calvarial organ culture calcium levels // Biochem Biophys Res Commun. — 1999. — Vol. 264. — P. 657-661.
16. Brighton C.T., Okereke E., Pollack S.R., Clark C.C. In vitro bone-cell response to a capacitively coupled electrical field: The role of field strength, pulse pattern, and duty cycle // Clin Orthop. — 1992. — Vol. 285. — P. 255-262.
17. Brighton C.T., Pollack S.R. Treatment of recalcinant nonunion with a capacitively coupled electrical field: A preliminary report // Journal of Bone and Joint Surgery. — 1985. — N 67. — P. 577-585.
18. Brighton C.T., Shaman P., Heppenstall R.B., et al. Tibial nonunion treated with direct current, capacitive coupling, or bone graft // Clin Orthop. — 1995. — №321. — P. 223-234.
19. Brighton C.T., Wang W., Clark C.C. The effect of electrical fields on gene and protein expression in human osteoarthritic cartilage explants // J Bone Joint Surg Am. — 2008. — Vol. 90. — P. 833-848.
20. Brighton C.T., Wang W., Seldes R., Pollack S.R. Signal transduction in electrically stimulated bone cells // J Bone Joint Surg Am. — 2001. — Vol. 83. — P. 1514-1523.
21. Brighton C.T., Wang W., Seldes R., et al. Signal transduction in electrically stimulated bone cells // J Bone Joint Surg Am. — 2001. — Vol. 83. — P. 1514-1523.
22. Ciombor D.M., Aaron R.K. EMF stimulates cartilage differentiation in endochondral ossification coincident with an increase in TGF expression, in Bersani F (ed): Electricity and Magnetism in Biology and Medicine. — New York, NY: Kluwer Academic/Plenum Press, 1999. — P. 139-144.
23. Clarke E.G.C., Hickman J. An investigation into correlation between the electrical potentials of metals and their behavior in biological fluids // The Journal of Bone and Joint Surgery. American volume. — 1953. — Vol. 35 B, №3. — P. 467-473.
24. Ercan B., Webster T.J. Greater osteoblast proliferation on anodized nanotubular titanium upon electrical stimulation // International journal of nanomedicine. — 2008. — Vol. 3(4). — P. 477-485.
25. Fredericks D.C., Phiel D.J., Baker J.T. et al. Effects of pulsed electromagnetic field stimulation on distraction osteogenesis in the rabbit tibial leg lengthening model // J Pediatr Orthop. — 2003. — Vol. 23. — P. 478-483.
26. Fredericks D.C., Nepola J.V., Baker J.T. Effects of pulsed electromagnetic fields on bone healing in a rabbit tibial osteotomy model // J Orthop Trauma. — 2000. — Vol. 14. — P. 93-100.
27. Friedenberg Z.B., Roberts P.G., Didizian N.H., Brighton
C.T. Stimulation of fracture healing by direct current in rabbit fibula // J Bone Joint Surg Am. — 1971. — Vol. 53. — P. 1400-1408.
28. Friedenberg Z.B., Zemsky L.M., Pollis R.P., Brighton C.T. The response of non-traumatized bone to direct current // J Bone Joint Surg Am. — 1974. — Vol. 56. — P. 1023-1030.
29. Friedenberg Z.B., Brighton C.T. Electrical fracture healing // The New York Academy of Sciences. — 1974. — Vol. 238. — P. 564-574.
30. Fukada E., Yasuda I. On the piezoelectric effect of bone. // Journal of the Physical Society of Japan. — 1957. — Vol.120. — P. 1158-1162.
31. Giannunzio G.A., Speerli R.C., Guglielmotti M.B. Electrical field effect on peri-implant osteogenesis: a histologic and histomorphometric study // Implant dentistry. — 2008. — Vol. 17(1). — P. 118-126.
32. Guerkov H.H., Lohmann C.H., Liu Y., et al. Pulsed electromagnetic fields increase growth factor release by nonunion cells // Clin Orthop Relat Res. — 2001. — Vol. 384. — P. 265-279.
33. Gurappa I. Characterization of different materials for corrosion resistance under simulated body fluid conditions // Materials Characterization, 2002. — P. 73-79.
34. Haddad J.B., Obolensky A.G., Shinnick P. The biologic effects and the therapeutic mechanism of action of electric and electromagnetic field stimulation on bone and cartilage: new findings and a review of earlier work // Journal of alternative and complementary medicine. — 2007. — Vol. 13(5). — P. 485-490.
35. Hambury H.J., Watson J., Sivyer A., Ashley D.J.B. Effect of microamp electrical currents on bone in vivo and its measurement using strontium-85 uptake // Nature. — 1971. — Vol. 231. — P. 190.
36. Hammerick K.E., James A.W., Huang Z., et al. Pulsed direct current electric fields enhance osteogenesis in adipose-derived stromal cells // Tissue engineering. Part A. — 2010. — Vol. 16(3). — P. 917-931.
37. Hey-Groves E.W. An experimental study of the operative treatment of fractures // Brit. Jour. Surg. — 1913. — Vol. 1. Issue
3. — P. 438-501.
38. Hoer T.P., MearD.C. Corrosion-resistant alloys in chloride solutions: Material for surgical implants // Proceedings of the Royal Society. — Series A. — 1966. — Vol. 294. — P. 486-510.
39. Huang A.J. et al Health plans coverage determinations for technology-based interventions: the case of electrical bone growth stimulation // The Am J Managed Care. — 2004. — Vol. 10. — P. 957-962.
40. Inoue N., Ohnishi I., Chen D. et al. Effect of pulsed electromagnetic fields (PEMF) on late-phase osteotomy gap healing in a canine tibial model // J Orthop Res. — 2002. — Vol.
20. — P.1106-1114.
41. Jean G., Laurent N. Role of Proteins on the Electrochemical Behavior of Implanted Metallic Alloys, Reproducibility and Time-Frequency Approach from EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) // Biomedical Engineering — Frontiers and Challenges. Chapter 18, 2009. — P. 355-374.
42. Kajzer W, Krauze A., Walke W., Marciniak J. Corrosion behaviour of AISI 316L steel in artificial body fluids // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. —
2008. — Vol. 31. Issue 2. — P. 247-253.
43. Laing P.G., Ferguson Jr.A.B., Hodge E.S. Tissue reaction in rabbit muscles exposed to metallic implants // J.Biomed. Mater. Res. — 1967. — Vol. 1. — P. 135-149.
44. Lorich D.G., Brighton C.T., Gupta R. et al. Biochemical pathway mediating the response of bone cells to capacitive coupling // Clin Orthop. — 1998. — Vol. 350. — P. 246-256.
45. Nagai M., Ota M. Pulsating electromagnetic field stimulates mRNA expression of bone morphogenetic protein-2 and —4. // J Dent Res. — 1994. — Vol. 73. — P. 1601-1605.
46. Nelson F.R.T., Brighton C.T., Ryaby J., Simon B. J. et al. Use of physical forces in bone healing // Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. — 2003. — Vol. 11, N 5. — P. 344-354.
47. Onibere R., Khanna A. The role of the electrical stimulation in fracture healing // The internet journal of orthopedic surgery. —
2009. — Vol. 11, N 2. [Электронный документ] http://archive. ispub.com/journal/the-internet-journal-of-orthopedic-surgery/ volume-11-number-2/the-role-of-electrical-stimulation-in-fracture-healing.html#sthash.uF1P6bgr.dpbs (дата обращения 3.02.2013)
48. Ozgu^lu E., Qetin A., Qetin M., Calp E. Additional effect of pulsed electromagnetic field therapy on knee osteoarthritis treatment: a randomized, placebo-controlled study // Clin Rheumatol. — 2010. — Vol. 29. — P. 927-931.
49. Pawluk, R.J., Becker, R.O. Effects of electric currents on bone formation in vivo // Nature. — 1964. — Vol. 204. — P. 652.
50. Pourbaix M. Electrochemical corrosion of metallic biomaterials // Biomaterials. — 1984. — Vol. 5. — P.122-134.
51. Punt B.J., den Hoed P.T., Fontijne W.P.J. Pulsed electromagnetic fields in the treatment of nonunion // Eur J Orthop Surg Traumatol. — 2008. — Vol. 18. — P. 127-133.
52. Rugh J.T. The bactericidal action of various metals upon certain organisms in relation on metallic internal fixations of tissues // J Bone Joint Surg Am. — 1928. — Vol. 10 (4). — P. 722-723.
53. Ryaby J.T. Clinical effects of electromagnetic and electric fields on fracture healing // Clin Orthop. — 1998. — Vol. 355. — P. S205-S215.
54. Scott G., King J.B. A prospective, double-blind trial of electrical capacitive coupling in the treatment of non-union of long bones // J Bone Joint Surg Am. — 1994. — Vol. 76. — P. 820-826.
55. Sollazzo V., Palmieri A., Pezzetti F., Massari L. et al. Effects of pulsed electromagnetic fields on human osteoblastlike cells (MG-63) // Clin Orthop Relat Res. — 2010. — Vol. 468. — P. 22602277.
56. Steinemann S.G. Corrosion of surgical implants-in vivo and in vitro tests evaluation of biomaterials. — J. Wiley&Sons Ltd., 1980. — P. 1-34.
57. TiMAX. Technical Assessment of Materials for Fracture Fixation. Materials for fracture fixation: [Электронный документ] http://www.pei.ie/PEI/media/PEI-media/PDFs/PDFs_ Ortho/PDFs_Ortho_Products/PDFs_Ortho_Products_DePuy/ DePuy%20TiMax%20Technical%20Assessment.pdf (дата обращения 3.02.2013)
58. Tsai M.T., Li W.J., Tuan R.S., Chang W.H. Modulation of osteogenesis in human mesenchymal stem cells by specific pulsed electromagnetic field stimulation// Journal of orthopaedic research : official publication of the Orthopaedic Research Society. — 2009. — Vol. 27(9). — P. 1169-1174.
59. Tsai M.T., Chang W.H., Chang K., Hou R.J., et al. Pulsed electromagnetic fields affect osteoblast proliferation and differentiation in bone tissue engineering // Bioelectromagnetics. — 2007. — Vol. 28(7). — P. 519-528.
60. Venable C.S., Stuck W.G., Beach A. The effects on bone of the presence of metals; based upon electrolysis // Ann. Surgery. — 1937. — Vol. 105. N 6. — P. 917-938.
61. Wilson C.L. Experimental attepts to stimulate bone // J Bone Joint Surg Am.- 1970. — Vol. 52-A. N 5. — P.1033-1040.
62. Wilson C.L. Experimental increase in leg lenth. A preliminary report. In surgical forum. Proceedings of the forum sessions, Thirty-seventh clinical congress of the American College of surgeons. — San Francisco, California, 1951. — P. 438-443.
63. Wilson C.L., Percy E.C. Experimental studies on epiphyseal stimulation // J Bone Joint Surg Am. — 1956. — Vol. 38-A. N 5. — P.1096-1104.
64. Woo D.G., Shim M.S., Park J.S., Yang H.N. et al. The effect of electrical stimulation on the differentiation of hESCs adhered onto fibronectin-coated gold nanoparticles // Biomaterials. —
2009. — Vol. 30(29) . — P. 5631-5638.
65. Yasuda I. Peizoelectricity of living bone // J Kyoto Pref Univ Med . — 1953. — Vol. 53. — P. 325.
66. Yasuda I., Noguchi K., Sato T. Dynamic callus and electric callus // The Journal of Bone and Joint Surgery. — 1955. — Vol.
37. — P. 1292-1293.
67. Yoshida T., Kim W.C., Kubo T. Bone fracture and the healing mechanisms. Fracture treatment using electrical stimulation // Clinical calcium. — 2009. — Vol. 19(5) . — P. 709717.
68. Zhuang H., Wang W., Seldes R.M., Tahernia A.D., et al. Electrical stimulation induces the level of TGF-beta 1 mRNA in osteoblastic cells by a mechanism involving calcium/ calmodulin pathway // Biochem Biophys Res Commun. — 1997. — Vol. 237. — P. 225-229.
69. Zierold A.A. Reaction of bone to various metals // Arch Surg. — 1924. — Vol. 9 (2). — P. 365-412.
Информация об авторах: Усольцев Иван Владимирович — аспирант, 664003 г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1, тел. (3952) 290344, e-mail: Scrrs.irk@gmail.com; Леонова Светлана Николаевна — к.м.н., заведующая отделением, ведущий научный сотрудник; Никифоров Сергей Борисович — д.м.н., старший научный сотрудник; Пушкарев Борис Георгиевич — д.м.н., профессор, старший научный сотрудник.
