CC BY
47
УДК: 619:617-089.168-07:616.71-0015-089.84
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПАРАОССАЛЬНЫХ ТКАНЯХ И ПАРЕНХИМАТОЗНЫХ ОРГАНАХ ПРИ ИНТРАМЕДУЛЯРНОМ ОСТЕОСИНТЕЗЕ ИМПЛАНТАТАМИ С ПОКРЫТИЕМ НИТРИДАМИ ТИТАНА И ГАФНИЯ
Изосимова А.Э. - аспирант; Шакирова Ф.В. - д.в.н., доцент, зав. кафедрой;
*Ахтямов И.Ф. - д.м.н., профессор, зав. кафедрой; *Гатина Э.Б. - к.м.н., соискатель Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана *Казанский государственный медицинский университет тел.: (843) 273-96-07
Ключевые слова: кролик, имплантат, ортопедия, нитрид гафния, нитрид титана, паренхиматозные органы, гистология.
Key words: rabbit, implants, orthopedic, hafnium nitride, titanium nitride, parenchymal organs, histology.
Введение. В современной травматологии и ортопедии для осуществления стабильной фиксации фрагментов кости при переломах разработаны и активно внедряются погружные изделия - имплантаты. При этом учитываются не только механические свойства имплантата, но и его биологическая совместимость с тканями организма [1,6]. В связи с этим, особый интерес представляет изучение изменений, затрагивающих ткани непосредственно находящиеся в области контакта с имплантатом, проявление патоморфологических изменений, происходящих в паренхиматозных органах, а также возможность возникновения отдаленных последствий применения имплантатов в условиях эксперимента и реальной клинической ситуации [3,4,5].
Целью исследования было определение характера и степени морфологических изменений в параоссальных тканях в зоне непосредственного контакта с имплантатом и паренхиматозных органах кроликов при интрамедуллярном введении имплантатов с покрытием нитридами титана и гафния.
Материалы и методы исследований. Исследования проводились на кафедре ветеринарной хирургии ФГБОУ ВПО Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана.
Эксперименты были одобрены Локальным Этическим Комитетом при государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (протокол №5 от 25 июня 2013г.).
Образцы имплантатов были специально изготовлены для
экспериментов. В качестве имплантатов использовались спицы ёх2 мм, изготовленные на предприятии «Мединструмент», г. Казань из стали 12х18Н9Т и стали 12х18Н9Т с покрытием нитридами титана и гафния.
Экспериментальной моделью явились кролики в возрасте 6-10 месяцев в количестве 40 животных. Кролики были подобраны по принципу аналогов и разделены на 2 группы по 20 животных в каждой. Кролики содержались в одинаковых условиях, на одинаковом рационе, согласно рекомендациям по кормлению и содержанию лабораторных животных, а так же Приказа Минздрава СССР от 12.08.1977 № 755. При проведении опыта операцию осуществляли под общей анестезией (Кошйаг 2% 0,15 - 0,2 мл/кг, золетил 100 10 - 15 мг/кг). Всем экспериментальным животным проводили открытую остеоклазию большеберцовой кости в области средней и нижней трети диафиза с медиальной поверхности голени (Лопухин Ю.М. 1971) с последующим ретроградным введением имплантата в костномозговой канал. При этом конец имплантата находился в проксимальном отделе большеберцовой кости под кожей и подкожной клетчаткой.
Продолжительность экспериментальных исследований составила 180
дней.
Морфологические исследования.
Реактивные морфологические преобразования в зоне перелома определяли на 10-е, 30-е, 60-е и 180-е сутки течения опыта после эвтаназии животных. Патологоанатомическое исследование паренхиматозных органов проводили на 180 сутки эксперимента. Изучали морфологические изменения в параоссальных тканях, находящихся в зоне непосредственного контакта с имплантатом, а также в сердце, легких, печени, почках и селезенке. Для гистологического исследования выделенные участки тканей и органов фиксировали в 10 % нейтральном растворе формалина. Материал обрабатывали общепринятым методом [2] и заливали в парафин. На микротоме были изготовлены гистологические срезы толщиной 5-7 мкм, которые окрашивались гематоксилином и эозином.
Результаты исследований. Ткани вокруг спицы.
На 10 сутки исследований в экспериментальной и контрольной группе отмечалось наличие воспалительной реакции различной степени выраженности. Так, при использовании спиц из стали без напыления вокруг спицы имелась грануляционная ткань, трансформирующаяся в соединительную. Наряду с небольшими лейкоцитарно-макрофагальными инфильтратами встречались обширные лейкоцитарно-некротические участки с расплавлением ткани. Применение спиц из стали с покрытием также характеризовалось наличием разрастаний грануляционной ткани с началом трансформации в соединительнотканные волокна. Воспалительная реакция была менее выражена. В отдельных наблюдениях
обнаруживались небольшие очаги лейкоцитарно-макрофагальной инфильтрации.
На 30 сутки в большинстве наблюдений отмечалось наличие капсулы из соединительной ткани вокруг спиц из стали без покрытия.В то же время сохранялась умеренная воспалительная лимфогистиоцитарная клеточная инфильтрация. В отдельных случаях ткань, окружающая спицу без напыления, подвергалась обширному некрозу. Вокруг спиц с покрытием также имелась сформированная соединительнотканная капсула, но без признаков воспалительной реакции.
На 60 сутки в контрольной группе вокруг спиц из стали12х18Н9Т имелась капсула из соединительной ткани, в некоторых случаях с включением жировой клетчатки и очаговой лимфогистиоцитарной инфильтрации. Сохранялись, описанные на предыдущем сроке участки некроза. Что же касается спиц из стали с 12х18Н9Т напылением, то и вокруг них сохранялась сформированная на предыдущем этапе соединительнотканная капсула.
На 180 суткив отличие от опытной группы, в фиброзно-мышечной капсуле вокруг спицы значительно чаще встречались проявления воспалительной реакции: от небольших лимфогистиоцитарных или лимфоплазмоцитарных инфильтратов вплоть до абсцессов и обширных лейкоцитарно-некротических масс с деструкцией ткани. В опытной группе - в большинстве наблюдений вокруг спицы с покрытием имелась капсула, представленная фиброзно-мышечной тканью с включениями жировой клетчатки различного объема. В отдельных случаях имела место незначительная очаговая лимфогистиоцитарная инфильтрация.
При исследовании гистологических препаратов у животных были получены данные, свидетельствующие о наличии четкой взаимосвязи между состоянием мягких тканей вокруг спицы и морфологическими изменениями во внутренних органах. Так, в контрольной группе животных отмечались следующие изменения во внутренних органах:
Миокард - практически во всех наблюдениях определялись морфологические изменения сердечной мышцы различной степени выраженности. Так, имело место полнокровие капилляров и крупных сосудов, периваскулярный и интерстициальный отек с дискомплексацией мышечных волокон, дистрофия и неравномерное окрашивание кардиомиоцитов. В ряде случаев в строме и периваскулярно обнаруживались лимфогистиоцитарные инфильтраты.
Печень - в целом, гистологическая структура печени была сохранена. В то же время, часто имела место венозная гиперемия с расширением центральных вен и синусоидов. Наблюдалась зернистая, иногда вакуольная дистрофия гепатоцитов. В некоторых случаях определялись склеротические изменения, лимфогистиоцитарная инфильтрация и полнокровие сосудов портальных трактов.
Почки - в большинстве наблюдений отмечалось венозное полнокровие, зернистая дистрофия проксимальных канальцев, а иногда явления интерстициального нефрита и очагового склероза ткани почек.
Легкие - имело место венозное полнокровие различной степени, иногда значительно выраженное. В отдельных случаях определялась очаговая эмфизема.
Селезенка - для подавляющего числа случаев было характерно наличие венозной гиперемии, гиперплазии фолликулов с появлением светлых центров. Часто наблюдались склеротические процессы, особенно сосудистых стенок и периваскулярно, что сопровождалось уменьшением объема белой пульпы. В редких случаях обнаруживались абсцессы различного объема, иногда с расплавлением ткани.
Исследование паренхиматозных органов экспериментальной группы показало, что их гистологическая структура в большинстве случаев соответствовала норме. Иногда имелись определенные изменения, не имеющие грубого характера, но характеризующие определенную функциональную нагрузку органа. В целях чистоты эксперимента ниже мы приводим результаты, несколько отличающиеся от нормы, но ни в коей мере не определяющие общую гистологическую картину нормальной реакции внутренних органов на имплантацию данной спицы.
Миокард - в большинстве наблюдений строение сердечной мышцы соответствовало норме с умеренным полнокровием капилляров.
Печень - гистологическая структура печени соответствовала норме. В отдельных случаях наблюдались холестатические явления с расширением желчных протоков и наличием «озер желчи».
Почки - структура почек соответствовала норме. Легкие - также определялась зависимость от состояния мягких тканей вокруг спицы. При отсутствии в них изменений гистологическая структура легких соответствовала норме. При их наличии, наряду с венозной гиперемией встречались случаи межуточного воспаления с утолщением межальвеолярных перегородок и их инфильтрацией нейтрофилами.
Селезенка - определенной зависимости от состояния фиброзно-мышечной капсулы вокруг спицы не наблюдалось. В большинстве наблюдений имело место венозное полнокровие и гиперплазия лимфоидных фолликулов с появлением светлых центров. Иногда лимфоидные фолликулы сливались друг с другом, формируя «гантелеподобные структуры».
Заключение. 1. Вконтрольной группе наблюдений более выражены изменения со стороны тканей, окружающих спицы, а также в паренхиматозных органах в виде расстройств кровообращения, дистрофических и воспалительных процессов.
2. При наличии в опытной группе случаев воспалительной реакции вокруг спицы, обнаруживаются патологические процессы во внутренних
органах.
3. Установлена четкая взаимосвязь между состоянием мягких тканей вокруг спицы и наличием морфологических изменений внутренних органов.
ЛИТЕРАТУРА: 1. Абдуллин И.Ш., Миронов М.М., Гарипова Г.И. Бактерицидные и биологически стойкие покрытия для медицинских имплантатов и инструментов // Мед.техника.-2004.-.№4. С. 20-22. 2. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия // Руководство. — М.: Медицина, 1990. - 384 с. 3. Ватников, Ю.А. Особенности морфо-функциональной реакции некоторых внутренних органов на костную травму текст. / Ю.А. Ватников, Н.А. Трошина // Материалы VIII Московского Международного ветеринарного конгресса М., 2000.-С. 9293. 4. Вильяме Д.Р., Роуф Р. Имплантаты в хирургии / Пер. с англ.-М.: Медицина, 1978.-552 с. 5. Мюллер М.Е. Руководство по внутреннему остеосинтезу/ М.Е. Мюллер, Алльговер М., Шнейдер Р. и др. // Методика, рекомендованная группой АО. -Швейцария, 1996. - 167с. 6. Yao Chen, Tapas Laha, KanteshBalani and Arvind Agarwal Nanomechanical properties of hafnium nitride coating // Scripta Materialia 58 (2008) - p. 1121-1124.
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПАРАОеСАЛЬНЫХ ТКАНЯХ И ПАРЕНХИМАТОЗНЫХ ОРГАНАХ ПРИ ИНТРАМЕДУЛЯРНОМ ОСТЕОСИНТЕЗЕ ИМПЛАНТАТАМИ С ПОКРЫТИЕМ НИТРИДАМИ ТИТАНА И ГАФНИЯ
Изосимова А.Э., Шакирова Ф.В., Ахтямов И.Ф., Гатина Э.Б.
Резюме
В результате исследования установлено, что использование стальных имплантатов с покрытием нитридами титана и гафния, не оказывает существенного влияния на паренхиматозные органы кроликов и не вызывает выраженной воспалительной реакции в тканях по сравнению с имплантатами без покрытия.
MORPHOFUNCTIONAL CHANGES IN PARAOSSEOUS TISSUES AND PARENCHYMATOUS ORGANS DURING THE INTRAMEDULLARY OSTEOSYNTHESIS WITH IMPLANTS COATED WITH TITANIUM NITRIDE AND
HAFNIUM NITRIDE
Izosimova A.E., Shakirova F.V., Akhtyamov I.F., Gatina E.B.
Summary
In the result of the research it has established that the use of steel implants coated with titanium nitride and hafnium nitride, has no significant negative effect on parenchymal organs of rabbits and does not lead to severe inflammatory reactions in the tissues compared with uncoated implants.
