CC BY
7Оригинальные статьи
УДК 615.837.3.015.4:612.753
В.1. Маколтець, С.В. Малишкта, 1.В. Вишнякова, К.М. Самойлова, А.М. Гребенюк
НИЗЬКО1НТЕНСИВНИЙ 1МПУЛЬСНИЙ УЛЬТРАЗВУК - ВПЛИВ НА ОСТЕОГЕНН1 КЛ1ТИНИ ТА ОСТЕО1НТЕГРАЦ1Ю 1МПЛАНТАТ1В (АНАЛ1ТИЧНИЙ ОГЛЯД Л1ТЕРАТУРИ)
ДУ «1нститут патологи хребта та суглобiв iM. проф. М.1. Ситенка НАМН Украши», м. Харюв
РЕЗЮМЕ
В статье представлен анализ литературных данных относительно влияния импульсного ультразвука различной интенсивности (0,4 и 0,7 Вт/см2) на остеогенные клетки, остеорепаративный процесс и остеоинтеграцию имплантатов в зависимости от интенсивности и частоты ультразвука, а также начального периода воздействия. Представлены положительные и отрицательные результаты воздействия ультразвука на кость. Ключовi слова: низькоштенсивний iмпульсний ультразвук, остеогенш клггини, остеорепаративний процес, остеоштегращя, iмплантати.
SUMMARY
The article presents an analysis of published data about influence of low-intensity pulsed ultrasound of different intensities (0.4 and 0.7 W/cm2) on osteogenic cells, osteoreparative process and osseointegration of implants depending on the intensity and frequency of the ultrasound, as well as the initial exposure period. The positive and negative effects of ultrasound on the bone presents in this article Key words: low-intensity pulsed ultrasound, osteogenic cells, osteoreparative process, osseointegration, implantats.
Ушкодження та захворювання опорно-рухово'! системи посщають одне з перших мюць серед причин непрацездатносп та призводять до шваль дносл людей рiзного вжу i '!х питома вага серед загально'! захворюваносп неухильно зростае. При проведенш на юстяку оперативних втручань реко-нструктивно-вщновного характеру широко вико-ристовуються рiзнi фiксуючi системи [2, 4, 6, 15]. Питання щодо '!х тривалого функцюнування та остеоштеграцй у кютку до теперiшнього часу ще не виршене i залишаеться актуальним. Швидке формування мiцного з'еднання мiж iмплантатом i кiсткою е запорукою позитивного результату реко-нструктивних операцiй.
Фiзико-хiмiчнi та бiологiчнi процеси, що вщбу-ваються на межi «юстка - iмплантат» забезпечують остеоiнтеграцiю бiоматерiалу i залежать як вiд йо-го характеристик, так i вiд само'! юстково! тканини [11, 12, 70]. Процес остеоштеграцй iмплантатiв оптимiзують шляхом змши елементного складу бiоматерiалiв, '!х фiзико-хiмiчних характеристик, модифiкацГí поверхнi та шше [10, 52, 74, 76, 103]. Для стимуляцй регенерацй юстки в дiлянцi розта-шування iмплантатiв застосовують рiзнi лiкарськi препарати, бюлопчно активнi речовини, а також бiофiзичнi стимулятори [39, 60, 76]. Одним iз широко використовуваних фiзiотерапевтичних чин-никiв при пошкодженнях юстково! тканини е ультразвук (УЗ). Терапевтична ефектившсть низькош-тенсивного УЗ обумовлена полiпшенням мжроци-ркуляцй, активащею тканинних ферментiв, пщви-щенням проникносп клiтинних мембран та iн. [29, 81]. Однак юнуе низка невиршених питань щодо прояву позитивно'! або негативно'! дй УЗ на пере-будову кютково! тканини в дшянщ контакту з iм-плантатом. Виршення зазначених питань е важли-вим i значущим, оскiльки тiльки стабшьний iм-плантат створюе оптимальнi умови для подальшо-
го формування мщного з'еднання мiж ним i юст-кою.
Мета огляду - на основi аналiзу та узагальнення даних шформацшних джерел розкрити особливос-тi впливу низькоiнтенсивного iмпульсного ультразвуку (Н1УЗ) на остеогеннi клггини, остеорепаративний процес та остеоштегращю металевих iм-плантатiв в залежност вiд застосовано'! штенсив-ностi та частоти.
Фiзична характеристика ультразвуку
Ультразвук (УЗ) являе собою мехашчш хвилепо-дiбнi коливальнi рухи частинок середовища на частотах вiд 16 до 20 кГц. Вш може поглинатися тканинами тварин та людини. З пщвищенням частоти та зменшенням довжини хвилi знижуеться його проникаюча здатнiсть. У фiзiотерапй викори-стаеться в основному апарати, що працюють на частотах вщ 0,75 МГц до 3,0 МГц. При частой до 1 МГц УЗ проникае в тканини на 5-6 см, а при час-топ 3МГц - лише на 1,2-2 см [42, 105]. Ультразвук поглинаеться тканинами нерiвномiрно. Для юстко-во'! тканини коефщент поглинання УЗ в 12-15 ра-зiв вищий, шж для м'язово'!, проте глибина прони-кнення в кiстку УЗ - мтмальна i становить всього 0,3 см [85].
Ультразвук характеризуемся штенсивнютю, це -кiлькiсть УЗ-енергй (у ватах), що проходить через 1 см2 площi випромшювача за 1 с. 1нтенсивнють УЗ, за лггературним даними кра'!н СНД, прийнято дши-ти на такi дози: низью 0,05 - 0,5 Вт/см2, середш -0,6-0,8 Вт/см i висою - 1-2 Вт/см2. У сучаснш анг-ломовнiй науковiй лiтературi розподш УЗ по штен-сивностi дещо iнший - 0,01 - 0,06 Вт/см2 - це низью дози; 0,07 - 0,5 Вт/см2 - середш та висок - вище 0,5 Вт/см2, а деяю дослщники вiдносять до високих доз навпъ iнтенсивнiсть в 0,12 Вт/см2 [29, 37].
Потужшсть УЗ залежить вщ iнтенсивностi та площi випромiнювача i вичислюеться як добуток
цих величин, що n0Tpi6H0 враховувати при вико-ристаннi приладiв з рiзними головками випромь нювача. У медицин застосовуеться безперервний i iмпульсний УЗ. Останнш вважаеться що мае «щадящий» режим впливу. BiH використаеться часть ше, тому що в бшьшш мiрi вiдповiдае фшолопч-ному ритму клггин людини.
УЗ виявляе низку ефекпв, якi проявляються при поглинанш та поширеннi його у рiзних середови-щах. Основними з них е - мехашчний, термiчний i фiзико-хiмiчний. Механiчний ефект обумовлений самою природою УЗ, що представляе собою хви-льовий рух газоподiбних, рiдких i твердих середо-вищ у зв'язку зi змiнним акустичним тиском пщ час стискання та розширення середовища, а також силами, що розвиваються внаслiдок значних при-скорень часточок. При "озвучуванш" об'екта через шар рщкого середовища в останньому мае мюце збудження УЗ коливань. яке супроводжуеться таким явищем, як кавггащя [5, 40, 89]. При цьому в окремих дшянках рщини утворюються розриви або порожнини, яю заповнюються парами рiдини або розчиненими в нш газами. Подальше стискання призводить до закриття («захлопывания») буль-башок, що утворюються. Перед закриттям в них утворюеться великий тиск. Тому в момент зник-нення бульбашок вiдбуваються потужнi гiдравлiчнi удари, яю мають велику руйнiвну силу [106]. В результат пiдвищуеться проникнiсть тканинних мембран, вщбуваеться перемiщення внутршньо-клггинних включень, що стимулюе функци кль тинних елементiв i клiтин в цшому. Завдяки цьому покращуеться крово- та лiмфоциркуляцiя, приско-рюються процеси дифузи в клiтинах, мае мюце пiдвищення проникностi клiтинних мембран. Утворення кавггацшних порожнин супроводжуеться також виникненням електричних зарядiв на поверхнях, що межують, i iонiзацiею молекул води, що розпадаеться на вшьш радикали - ОН- i Н, якi в хiмiчному вщношенш дуже активнi. Саме Гх високою активнютю обумовлена виражена окисна ( бактерицидна) дiя УЗ [32].
Бюлопчш ефекти кавiтацiГ виражаються в роз-ривах молекулярних зв'язкiв у бiополiмерах (депо-лiмеризацiя) i iнших життево важливих з'еднаннях, в активацГГ окислювально-вщновних реакцiй i син-тезi бшка, у пiдвищеннi загальноГ активностi кль тин, збiльшеннi експреси генiв, дифузи та мем-браннiй проникностГ [29, 30, 63], внаслiдок чого вщбуваеться прискорення процешв о6мГну речо-вин.
Проходження УЗ у рГзних середовищах супроводжуеться Гх на^ванням внаслщок перетворення акустичног енерги у теплову при поглинанш УЗ. КрГм того, утворення тепла обумовлене фГзичними явищами, як викликають так званий ефект повер-хонь, що межують. Вш полягае у посиленнi дГГ УЗ на межi двох середовищ [57]. Особливо важливо враховувати цей факт при ди УЗ на истку, хрящ та iмплантати, де утворюеться розподш мГж двома середовищами. Передбачаеться, що навпъ низька iнтенсивнiсть УЗ може, викликати пщвищення те-мператури в межах одного градуса, що впливае на деяю ферменти сполучноГ тканини, чутливГ до змь ни температури, наприклад матриксна металопро-тешаза або колагеназа [24]. В той же час Hui Xue
(2013) у спещальному дослiдженнi температурного впливу Н1УЗ (30 мВт/см2 по 20 хв впродовж 14 дiб) на альвеолярну кютку показав, що на поверхш кiстки температура пщ час «озвучення» максимально пщвищувалась (лазерний iнфрачервоний термометр) на 2,66оС, проте швидко зменшувалась пiсля припинення ди УЗ [101]. Нiяких деструктив-них змiн у остеобластах кютки автори не виявили. Вiдмiчено пщвищення рiвня кiсткового морфоге-нетичного бшка на 5 добу тсля «озвучення» (з тком пiдвищення на 7-у добу) та активащю мж-роциркуляци у дiлянцi озвучення. Дослiдженнями Shu Zhang et al. (2012) в культурi клiтин остеобла-стичного диферону було встановлено, що дiя Н1УЗ на культуру клiтин супроводжуеться незначним пщвищенням температури - 0,1о С, що не призво-дило до загибелi клiтин та не змшювало темпiв пролiферацГí клiтин у дослщних культурах при порiвняннi з контрольною [104]. Бюмехашчними методами автори визначили мехашчну напругу у рiдкому живильному середовищ^ яку створюють акустичнi потоки УЗ. Вона становить 0,186 дн/см2. Не було встановлено негативно'í ди мехашчно! на-пруги на стан культивованих клiтин. У дослiдних культурах вiдмiчалось пiдвищенням вмiсту каль-щю в клiтинах та збiльшення щшьносп фiбрил цитоскелету.
Механiзми бюлопчно! ди ультразвуку
Мехашзми бiологiчно'í дй УЗ на кюткову й хря-щову тканини не розкрит i дотепер, хоча е чис-леннi дослiдження, проведет in vitro та in vivo в культурi остеогенних клггин та клтчних умовах, що доводять позитивний вплив УЗ на р1зш стади вщбудовного процесу ушкоджено! истки. [22, 31, 62, 77]. В основному, автори пов'язують вплив УЗ на клггани з мехашчною дiею УЗ хвиль на клгган-ш мембрани, цитоплазматичш органели, структу-ри цитоскелету, що модулюе внутрГшньоклГтинний сигнал трансдукци каскаду клгганних, фермента-тивних i шших взаемодш, а також наступно! транскрипци гешв [26, 27, 41, 58, 99].
В той же час е повщомлення i про вщсутшсть позитивного впливу УЗ на остеорепаращю як в експериментГ, так i в клгшщ [1, 3, 34]. У досль дженнГ Sadraie S. (2011) на моделГ перелому стегна у кролиюв з застосуванням бюмехашчних, морфо-логГчних та Гмуноморфолопчних методГв автори не одержали будь-якого ефекту вГд використання Н1УЗ (з частотою 1,0 МГц та штенсившстю 100 мВт/см2). Процедуру «озвучення виконували вздовж всього термшу дослщження (8 тижшв), починаючи з 3-1 доби тсля операци по 15 хв./добу [79]. У подГбному дослГдженнГ виконаному на щурах не було виявлено рГзнищ у концентраци луж-но! фосфатази i кальцГю у сироватщ кровГ щурГв з переломом стегново! кГстки при використаннГ HI-УЗ з частотою 1,0 Мгц та дещо вищою штенсивш-стю - 200 мВт/см2. Вплив продовжували п'ять тижшв з експозищею 10 хв./добу. Проте рентгеноло-пчними методами було встановлено, що у дослщних щурГв регенерат був представлений юстковою тканиною бшьшо! зршостГ, н1ж у тварин контрольно! групи [38].
Ефектившсть впливу рiзних режимних пока-зникчв УЗ на остеогенш клiтини та остеорепа-ративний процес
Необхщно вщмггити, що данi лiтератури мютять iнформацiю про використання в експеримент та клiнiчних умовах УЗ рГзно! частоти - вiд 1 МГц до 3 МГц, шгенсивносп - вщ 0,01 до 2 Вт/см2, з рГз-ною тривалiстю процедури (вщ 5 до 25 хв.); при застосуваннi УЗ в рiзнi термiни пiсля операцй, тобто на рiзних стадiях остеорепаративного про-цесу, впродовж рiзних термiнiв терапй (вщ 7 процедур до довготривалого термiну терапй) [36, 65, 94]. Тому це ускладнюе розумiння мехашзму дГ! УЗ на остеорепаративний процес та свщчить про необхiднiсть подальших дослiджень у цьому на-прямку.
Залежмстъ впливу eid ттенсивност1 УЗ. БГль-шiсть закордонних дослiдникiв схиляеться до думки, що оптимальною штенсивнютю УЗ для використання його як стимулятора отеорепарацй е 30 мВт/см2 (з частотою 1,0 - 1,5 МГц) при тривало-ст дй 20 хвилин. Саме такий вплив значно приско-рював формування кютки в дiлянцi перелому (сти-мулював диференцiацiю остеобластiв i дозрiвання хондроцитiв) шляхом раннього синтезу позаклггин-них матриксних бiлкiв i збГльшував механiчнi влас-тивостi кiсткового регенерату [30, 51, 98].
Електронно-мжроскошчш дослщження також пiдтверджують позитивну дiю бГльш низькоiнтен-сивного (до 0,6 Вт/см2) УЗ на формування кютко-вого регенерату. Так, в умовах дй УЗ з штенсивнютю 30 мВт/см у клГгинах кюткового регенерату спостершалось збiльшення щiльностi таких орга-нел, як розвинута гранулярна ендоплазматична сГтка зi значною щiльнiстю рибосом, котрГ беруть участь у бiосинтезi бГлюв. Остеогенна диференщ-ацiя клiтин вщбувалась швидше, нiж у контролi [68].
Активащя пролiферацii остеогенних клiтин, при-скорення 1х диференцiацii у остеобласти, пщви-щення продукцй iнтерлейкiну-8, фактору росту фiбробластiв, лужно! фосфатази та не колагенових бшюв вiдмiчались у дослщженнях, де культуру клiтин «озвучували» УЗ з частотою 1,0 кГц та Гн-тенсивнiстю 30 мВт/см2 впродовж всього термiну культивування (14 дiб) по 5 - 7 хв./добу (у рiзних авторiв) [48, 63, 71, 73, 92, 93].
Подiбнi результати, щодо стимуляцй пролГфера-цй та бiосинтетечноi активностi клгган, були оде-ржанi i в культурГ перiостальних клГтин людей при використанш УЗ аналогГчного режиму [62]. Авто-ри звертали увагу на значне пщвищення експресй васкулярного ендотелГального фактора росту через тиждень культивування клГтин (20 хв./добу). ПГсля чотирьох тижшв культивування було зафГксовано рГзке пГдвищення формування вузликГв кальцГю.
Позитивна д1я низько Гнтенсивного УЗ (Н1УЗ вище згаданого режиму) спостерГгалась i при «озвученнГ» органно! культури зачатюв кГнцГвок 17 добових ембрГонГв мишей, якГ культивувались впродовж 7 дГб. Був встановлений прискорений рГст метадорзального дГафГза, який по вГдношенню до контролю був бгльшим у три рази (530 мкм проти 180 мкм) [73]. Автори пов'язують таку сти-муляцш з безпосередньою дГею УЗ на пролГфера-цГю та диференщащю попередникГв остеогенних клГтин, а також на осифкацш хряща.
У дослщженш Angle S. et al. (2011) було проведено порГвняльний аналГз впливу УЗ рГзно! штен-
сивностi на культуру стромальних клггин кютково-го мозку щурiв [16]. Автори використали УЗ з ш-тенсивнiстю 2, 15 та 30 мВт/см2, при частой 1,5 МГц. Культури озвучували 5 дiб по 10 хв./добу. Через 5 дiб було зафжсовано пiдвищення остео-бластично! диференцiацй клiтин за показниками активност лужно'1 фосфатази, яка пiдвищувалась у культурах, «озвучених» з iнтенсивнiстю 2, 15 та 30 мВт/см2, вщповщно на 79 %, 147 % та 209 %. Pi-вень мiнералiзацй був найвищим 225 % у культур^ яку «озвучували» УЗ з штенсивнютю 2 мВт/см . У разi застосування iнтенсивностi 15 та 30 мВт/см2, пщвищення вище зазначеного показника станови-ло, вщповщно - 120 % та 82 %. Автори пщкрес-люють, що значний прирют рiвня мшералГзацй при застосуванш УЗ з такою низькою штенсивню-тю, дае пiдстави для рекомендацй його використання у клтчних умовах при лiкуваннi переломiв кiсток у людей.
Стимулюючий ефект дй УЗ дещо бшьшо! штен-сивностi (50 мВт/см2, частота 1МГц) був зафжсо-ваний Ki Taek Lim (2013) в культурi клгган остео-бластичного диферону. Культуру клгган «озвучували» з експозищею 10 хв./добу впродовж двох тижшв. Автори вщмггали значне пщвищення про-лГферацй клГтин, статистично бгльшу генну екс-пресiю CD29, CD44, COL1 та пГдвищення активности лужно'1 фосфатази вже через один тиждень впливу [64]. Через 3 тижня у дослщних культурах добре було видно сформован вузлики кальщю. ПодГбш даш, в плаш збгльшення пролГферативно! активносп клГтин, були одержан у дослщженш Lenniber Man (2012) культивованих остеобластич-них клГтин в умовах «озвучування» УЗ тГе'1 ж частотою, але вищо'1 (в 5 раз, вщносно попереднього повщомлення) штенсивносл (250 мВт/см2) впродовж 30 хв. [69]. Культивували клггани двГ доби на колагенових пщложках. Через двГ доби автор вщ-мггав у дослщних культурах не тГльки пГдвищення пролГферацй клГтин, але й виражену мГгращю клГтин по пщложщ, що можна розщнювати як позитивну якють впливу УЗ, бо дае надго на приско-рення загоення кюткових дефекпв. Виражена сти-мулящя мезенхГмальних клГтин у остеобластично-му напрямку була вщмГчена при озвученнГ культивованих клГтин УЗ з штенсивнютю 0,5 В/см2 [72].
Ультразвуковий вплив на культивоваш клггани та остеорепаращю дослщжували при застосуванш i бгльш високих штенсивностей. З використанням електронно-мжроскошчного методу було встанов-лено, що застосування УЗ високо'1 штенсивносп (вщ 0,8 до 2 Вт/см2) супроводжувалось розвитком у клгганах регенерату ознак деструкцй, що особливо проявлялось на мгшхондр1ях - виявлялись мгтохондрй з деструктивними змшами у мембранах та крютах, у цитоплазмГ клГтин виявлялась значна кшькють вакуолей [3]. Негативна дГя УЗ високо'1 штенсивност була зафксована i при дослщженнях органно'1 культури Именно! кютки ми-шенят, яку впродовж культивування «озвучували» УЗ з штенсивнютю 0,1 та 2,0 Вт/см2 з частотою 3 МГц по 5 хв./добу [78]. Автори встановили, що УЗ з штенсивнютю 2 Вт/см2 значно пригшчував синтез остеобластами колагену та неколагенових бГл-юв. Спостершалося також пГдвищення температу-ри на 1,8оС. При використанш УЗ з штенсивнютю
0,1 Вт/см2 - змши температури на поверхш истки не B^MÎ4an^ а концентраци колагену та неколаге-нових бшюв були статистично вищими за показ-ники в контрольнiй культура
У дослiдженнi культури клiтин хондроблас™ при il «озвученш» з штенсившстю 200, 500 та 700 мВт/см2 (частота 1,5МГц) вiдмiчалась активацiя бюсинтезу клiтинами колагену II типу та протеог-лiканiв тiльки в разi використання УЗ з штенсивш-стю 200 мВт/см [50]. Ультразвук з штенсившстю 500 мВт/см2 пригшчував бюсинтез вказаних макромолекул, а при штенсивносп 700мВт/см2 бюси-нтез клггинами практично припинявся. Автори роблять висновок, що штенсившсть у 500 мВт/см2 е пороговим для досягнення його активiзуючоï дй.
При дослiдженнi впливу УЗ з штенсившстю вщ 1,0 до 2,0 Вт/см2 на формування кюткового регенерату було вiдмiчено (незалежно вiд термiну впливу) зменшення об'ему кiстковоï мозолi, поява осередюв некрозу у регенератi та формування в ньому фiброзноï тканини, тобто спостерйались явища пригнiчення остеогенезу [80].
Деяю автори вiдмiчають значення частоти УЗ у виявленш позитивно!' чи негативно'1 дй на остеоге-нез. Так, при порiвняннi впливу Н1УЗ однаково'1 iнтенсивностi (30 Вт/см2) але рiзноï частоти (1 Мгц та 3 Мгц) на змодельований кютковий дефект у кролиюв впродовж 2, 4 та 8 тижшв було встановлено, що статистично значимi вщмшносп у пло-щах знов сформовано'1 кiстки у дефектi спостерь галися при використаннi УЗ обох частот вже через два тижш i зберйалися на всiх термшах досль дження. Проте у разi використання УЗ з частотою 1 МГц показники були статистично бшьшими як вщ контрольних показникiв, так i вщ дослiдних з застосуванням УЗ з частотою 3 МГц [86].
1нпбуюча дiя УЗ з частотою 1 МГц та штенсившстю 125 мВт\см2 була вiдмiчена при дослщженш культури клiтин попередниюв остеокластiв [21]. Пiсля трьох дiб «озвучення» культури автори фж-сували пригшчення темпiв диференцiацiï клiтин у остеокласти. При цьому пщвищувалась експрешя катепсша К i матриксних металопротешаз 9, зме-ншувався рiвень мРНК.
Ультразвук високо'1 частоти (3 МГц) з штенсившстю 240 мВт/см2 було застосовано Sang Hun Kim et al. (2010) в клтчних умовах для додаткового лжування переломiв (sinus lift, sinus floor elevation) у 21 пащента [53]. Автори вiдмiчають лише незна-чне (на 4 %) збшьшення новоутворено'1 кютково'1 тканини в дiлянцi перелому (контроль -15,2 + 3,1% iдослiд - 19,0 + 2,8%).
В експеримент на кроликах було дослiджено вплив Н1УЗ низько'1 частоти - 22, 44 та 60 кГц з штенсившстю 0,4 Вт/см2 на денситометричш показники кютково'1 тканини альвеолярного вщростка [7]. Автори встановили, що при вшх застосованих частотах д1я УЗ призводила до зниження денсито-метричних показниюв кiстковоï тканини. Зi збшь-шенням кiлькостi процедур зниження щшьносп кiстковоï тканини збiльшувалось. Так, тсля 5, 10 та 15 процедур дй УЗ з частотою 22 кГц щшьнють зо-вшшньо'1 компактно!' пластинки альвеолярно'1 кiстки зменшилась, вiдповiдно у 1,09, 1,15 та 1,19 рази.
Залежтстъ ефекту aid термШв застосування УЗ. Важливим питанням залишаеться вибiр опти-
мального перюду дй' УЗ на оптимiзацiю чи стиму-ляцiю остеорепаративного процесу, бо в лiтературi поки що нема едино'1 думки щодо цього. Експери-ментальнi та клiнiчнi дослiдження свщчать, що вибiр оптимального перiоду впливу УЗ при лку-ваннi переломiв кiсток вiдiграе одну з ключових ролей у одержанш позитивних результата. € дослщження, де показано, що УЗ низько'1 штенсив-носп прискорюе процес регенерацй, коли застосовуеться в перюд запалення або ранньо'1 пролiфера-тивно'1 фази [8, 58], а використання ультразвукового впливу на бшьш шзшх пролiферативних стадiях призводить до формування хряща [75, 97].
У дослщженш, де Н1УЗ (160 мВт/см2, 15 хв./день з рiзною кшьюстю сеансiв вщ 6 до 28) застосову-вали з 7-ï доби пiсля операцй (тобто зi стадй' фор-мування тканинних структур регенерату та дифе-ренцшвання рiзних видiв сполучних тканин), а також з 14 та 28 доби (стад1я формування юстково-го регенерату та його реоргашзащя) на кiстковi дефекти у тiменнiй кютщ щурiв було встановлено (використовувались пстоморфометричш методи та мiкрокомп'ютерна томограф1я), що позитивна д1я УЗ на формування кюткового регенерату (об'ем сформовано'1 юстково'1 тканини, ïï зрiлiсть) зале-жить вщ початкового перiоду та тривалосп застосування УЗ [20]. Найбшьш виражений (статистично значимий) ефект спостерйався при застосуван-нi УЗ на першому тижнi пiсля травми. У iншi перi-оди 14-28 доба - вщмшносп мiж показниками дослщних та контрольних тварин були статистично не значимими.
Дослщження К. Tobita. et al. (2011) також пщтве-рдили ствердження про позитивну дш Н1УЗ, за-стосованого на раннш стадй' остеорепаративного процесу [90]. Автори вивчали дго ШУЗ, застосо-ваного з 5-ï доби шсля операцй', на зрощення вели-когомiлково'í кiстки кроликiв при використанш морфологiчних, морфометричних та денситомет-ричних методiв дослiдження. Було зафiксоване значне перевищення у дослщних тварин об'ему кюткового регенерату та його зршосп при порiв-нянш з контролем. У редукцй ендостального регенерату та вщновленш мозкового простору не було вiдмiчено рiзницi мiж контрольними та дослщни-ми тваринами. Мшеральна щiльнiсть кiстково'í тканини регенерату на кшцевий термiн дослi-дження була статистично бшьшою у дослiдних тварин.
Подiбнi результати були одержанi W-L. Lam et al. (2012) в експерименп на щурах, де моделювали перелом стегна i застосовували дго низькоштен-сивного УЗ на початковш стадй' формування регенерату. За допомогою морфометричних методiв та аналiзу мшерально'1 щшьносп кiстково'í тканини було встановлено, що площi кiсткового регенерату були на всi термiни дослщження бшьшими в порь вняннi з контролем. Була бшьшою i мшеральна щшьнють регенерату та навколишньо'1 истки [61].
У дослщженнях Shuliang Wu (2009) Н1УЗ застосовували з першо'1 доби пiсля моделювання перелому великогомшково'1 кiстки у щурiв з остеопоро-зом (оварiоектомiя) [100]. Автори засвщчили ви-ражений позитивний вплив УЗ на зрощення перелому. За допомогою комплексу методiв було встановлено, що у дослщних тварин тсля 4 тижшв
регенерат був представлений бшьш зршою кютко-вою тканиною, а також характеризувався статис-тично значимо вищими мехашчними характеристиками.
В умовах моделювання перелому стегново'1 кют-ки щурiв та використання Н1УЗ (частота 1,0 кГц та штенсившсть 30 мВт/см2) з 3-ï доби пiсля операцй впродовж 5 дшв на тиждень (20 хв/день) у дослщних тварин, на вщмшу вщ контрольних, було зафь ксовано пiдвищення синтезу цитоюшв та актива-цiя остеогенно'1 диференцiацГí мезенхiмальних кль тин у ранньому тсляоперацшному перiодi [23]. На кшцевий термiн дослiдження (4 тижш) методами рентгенологiчного аналiзу, мiкрокомп'ютерноï то-мографй та гiстоморфометрГí було встановлено, що регенерат у дослщно'1 групи щурiв був представлений зршою пластинчастою кiсткою, площа яко'1 була бгльшою за площу у контрольних тварин.
При використанш УЗ на бшьш тзшх стадiях ос-теорепаративного процесу деяк автори не спосте-рiгали позитивного впливу УЗ. Так, в експеримен-тах на кролях пюля створення односторонньо'1 ос-теотомй при застосування УЗ на стадй формування та реорганiзацГí тканинно-специфiчних структур (17-21 доба) не було вiдмiчено стимулюючо'1 дй УЗ [44]. Зршють сформованого кiсткового регенерату у дослщнш i контрольнiй групi не вiдрiзнялась. Не було статистично значимо'1 рiзницi i в площах знов сформовано'1 кiстковоï тканини в регенератi.
Не було одержано вiрогiдних вiдмiнностей на кь нцевий термiн дослiдження у морфолопчних, бю-хiмiчних та бюмехашчних результатах пiсля дй' на дшянку перелому стегна щурiв УЗ штенсивнютю 100 мВт/см2 впродовж 6 та 8 тижшв по 15 хв. на добу при порiвнянi з контрольною групою [79].
Деяю автори стверджують, що УЗ чинить пози-тивну дiю на остеорепаративний процес на будь якш його стадй [17, 26, 81, 97]. Так, у дослщженш V. Lovric (2013) Н1УЗ застосовували у перiод всьо-го термiну лiкування внутрiшньо суглобового перелому [67]. Автори зафжсували пiдвищення вмю-ту колагену I типу у ранньому тсляоперацшному перюд^ а у подальшому - зростання мiнеральноï щiльностi кiстковоï тканини сформованого регенерату.
Важливим, особливо в клтчних умовах, е до-слщження дй' УЗ на остеорепарацiю навколо Гм-плантатiв та фiксуючих засобiв, якi широко вико-ристовуються при реконструктивно-вщновних оперативних втручаннях.
Вплив ультразвуку на остеоштегращю iM-плантатiв
Остеоттегращя. Швидке формування мщного з'еднання мiж iмплантатом i кюткою, що е запору-кою позитивного результату реконструктивних операцш, може бути досягнуте, як вважають чис-леннi дослiдники, не стГльки механiчною фксащ-ею, як за рахунок бюлопчно!' фiксацi'í або остеоштеграцй, котра реалiзуеться через утворення навколо iмплантату достатньо'1 кшькосп зрiло'í кiстки [11, 33, 43]. Термш "остеоштегращя" вперше був введений P.I. Branemark et al. у 1977 р. для визна-чення прямого (безпосереднього) контакту Гм-плантата з кюткою, вщ якого, як вважав автор, за-лежить устшний результат iмплантацi'í бюматерь алiв [18].
Вщновлення кiстки навколо iмплантатiв охоплюе декшька етапiв, якi схожi з процесами, що вщбу-ваються при регенерацй кiстки пiсля перелому. В процес включаються рiзнi типи клгтин, фактори росту, цитокiни, якi дготь на окремих етапах остеоштеграцй - запалення, васкуляризацiя, формування кютки i, в кшцевому рахунку, ïï ремоделю-вання [6, 9]. При цьому iмплантат виступае в якос-тi пiдкладки для вщновлення кютково'1 тканини навколо нього. Процес включае синтез остеобластами неколагенових бшюв та 1'х адсорбцiю повер-хнею iмплантату, адгезiю до поверхш iмплантату остеобластiв i мезенхiмальних клгтин, а також 1'х пролiферацiю i диференщащю в остеобласти. У подальшому остеобласти починають синтезувати колагеновi бглки, тобто формувати колагеновий матрикс. Остеогенез навколо Гмплантату може йти вщ материнсько'1 кютки у напрямку до iмплантату (дистанцiйний остеогенез) або у напрямку до материнсько'1 кютки при використанш трансплантапв (контактний остеогенез).
Васкуляризащя - необхiдний i важливий етап остеоштеграцй, бо вш впливае на диференщащю та мiнералiзацiю тканини. Експериментальш до слiдження показали, що УЗ позитивно впливае на ангюгенез. В умовах дй' УЗ збшьшуеться потж кровГ, що пов'язано з пщтримкою природного го-меостатичного стану тканин з нормальною температурою. Це приводить до полшшення трофжи та обмшних процесiв у дшянщ ушкодження, що при-скорюе регенераторнi процеси [31].
У культур! клГтин було встановлено, що УЗ пщ-вищуе експресго рГвня судинного ендотелГального фактора росту в остеобластах та перюстальних клГтинах [62, 78, 96]. Дослщженнями Zhi-min Ying (2012) також було встановлено виражену позитив-ну дго Н1УЗ на активащю ангюгенезу при його застосуванш у лГкуванш внутршньо-суглобових переломГв [102].
Ремоделювання кютки необхщне для консолща-цй' кютки з Гмплантатом. У середньому в людини процес остеоштеграцй металевих Гмплантапв може тривати кГлька мюящв [47, 54]. Встановлено, що на остеоштегращю Гмплантапв в кютку впливае ряд факторГв, яю можна роздглити на кшька груп: Гмплантат-залежш фактори (дизайн Гмплан-тату, його хГмГчний склад бюсумюнють, шертнють, бюактивнють), характер поверхш (шорстка або гладка), наявнють пор i 1'х структура (нескрГзш або наскрГзш пори, 1'х орГентащя); стан кюткового ложа господаря (характер травми, структурно - мета-болГчш особливосп кютки i регенераторний поте-нщал, штенсивнють мГкроциркуляцй, розмГри дефекту i щшьнють клГтин в дшянщ Гмплантацй); мехашчна стабшьнють (первинна стабшьнють Гм-плантату, вщсутнють мжрорухливостГ) i додаткова стимуляц1я (остеокондуктивш покриття з макромолекулами кюткового матриксу, кютковими мор-фогенетичними бглками, факторами росту; бюфь зичш стимулятори; системне управлшня) [6, 60, 76].
Останшм часом активГзувалися дослщження, спрямоваш на стимулящю остеоштеграцй внутрь шньокюткових Гмплантапв з використанням УЗ в якост фактора, який позитивно впливае на репара-тивний остеогенез (аутолопчш [25] i алогенш [81]
трансплантати; штучш бiоматерiали з ß-трикальцш фосфату [95], гiдроксилапатиту [49], бюскла [28], тантала [88], титана [48, 87, 94], та кюткового цементу [19, 35].
Стан тплантату е важливим питанням у ви-вченш впливу Н1УЗ на остеоштеграцго Гмпланта-тiв в умовах дй мехашчних, теплових i кавггацш-них ефекпв Н1УЗ. Розробки, що стосуються дано-го питання, свiдчать про вщсутнють негативного впливу УЗ на iмплантати. Так, дослiдженнями T. Iwai et al. (2007) в експеримент in vitro при наси-ченнi водою зразюв гiдроксилапатиту (ГА), в умовах впливу Н1УЗ (впродовж двох тижшв по 20 хв) було встановлено, що УЗ не порушуе структуру ГА та не викликае його резорбцго [49]. Автори вико-ристали для дослщження рентгенструктурний ана-лiз i скануючу електронну мжроскопго.
Вплив низькоiнтенсивного iмпульсного ультразвуку (Н11УЗ) безпосередньо на iмплантати iз три-кальцiйфосфатноï (ТКФ) керамки було вивчено в експеримент при iмплантацiï зразкiв у дефекти лiктьовоï кiстки кроликiв [95]. Радiографiчним методом через 12 тижшв пюля операцй' була виявле-на незначна резорбщя бiоматерiалу як у дослщнш, так i контрольнiй грут тварин, де не застосовува-ли УЗ. Однак статистично значимих вщмшностей у показниках резорбцй в групах тварин не було встановлено, що свщчить про те, що УЗ не чинить негативного впливу на резорбцго бiоматерiалу.
При iмплантацi'í танталових зразкiв у стегновi кiстки собак i "озвученш" дГлянки iмплантацi'í Гм-пульсним УЗ, iнтенсивнiстю 30 мВт/см2 впродовж 6 тижшв i при дослщженш рентгенструктурним аналiзом вилучених iз кiстки iмплантатiв автори не зафжсували негативного впливу УЗ на iмплантати [88].
Не спостерiгалось будь-яких вщмшностей у ста-нi фiксаторiв (морфолопя поверхнi, фГзико-механiчнi характеристики) на 22 добу пюля лГку-вання переломiв нижньо'1 щелепи 30 кролиюв, фж-сованих накiстковоми мiнiпластинками з мшшу-рупами та «озвученими» УЗ з штенсившстю 30 мВт/см2 (частота 1,5МГц) впродовж 22 дiб з експо-зищею 20 хв./в день [36].
Остеоттегращя металевих iMnnuHmumie. Вплив УЗ на остеоштеграцго iмплантатiв вивчали in vitro та in vivo, застосовуючи УЗ з рiзних термь шв пiсля операцй' та впродовж рiзних перiодiв ль кування - вщ 1тижня до всього термшу лiкування - 2 мiсяцi.
Так, в експеримент in vitro M. Kobayashi et al. (2010) помютили зразки бiоактивного титанового сплаву (Ti-6Al-4V) у водний насичений розчин гщроксиапатиту (ГА) iз трикальцiйфосфатом (ТКФ), а поим дiяли на зразки Н11УЗ по 20 хв. впродовж 3 дшв, одного та двох тижшв (штенсив-нiсть 0,03 Вт/см2, при потужносп 1,5 Гц ) [56]. Джерело УЗ знаходилося на вщсташ 10, 30 i 50 мм вщ зразюв сплаву. У контролi зразки сплаву не "озвучували". Вже через один тиждень поверхня зразюв у контрольнш i дослiднiй групах була по-крита кальцiй-фосатним шаром. Однак, на вщмшу вiд зразюв не «озвучених» УЗ, товщина новоутво-реного шару у дослiдних зразках була вiрогiдно бiльшою, що було пщтверджено методами скану-ючо'1 електронно'1 мiкроскопi'í, дисперсiйно'í спект-
роскопй, дифракцшним аналiзом, а також при ви-мiрюваннi маси зразкiв до та тсля експерименту. При цьому найвищi показники товщини (вiрогiдно бiльшi у порiвняннi з контролем) кальцш-фосфатного шару були отримаш через 2 тижш в дослщних зразках, «озвучених» з вщсташ 50 мм. Автори пов'язують стимулюючу дго УЗ на проце-си енуклеацй та кристалiзацi'í апатиту на поверхш титанових зразюв зi специфiчними ефектами УЗ хвиль - iмпульсними рухами мiкрохвиль i ефектами кавггацй.
Позитивний вплив Н11УЗ (потужнють 1 МГц i штенсивнють 0,15-0,30 Вт/см ) на остеоштеграцго титанових зразюв, iмплантованих у метафiзарну частина великогомiлково'í кiстки кролиюв, було зафiксовано у комплексному дослщженш S.K. Hsu et al. (2011) [48]. Автори вщмггили пщвищення мжроциркуляцй в дшянщ iмплантацi'í (Color Doppler ультрасонографiя), а також ними були встановлеш високi темпи пролiферацi'í клггин ос-теобластичного диферону, утворення колагену I типу, а також бшьшо'1 площ1 сформовано'1 кГстково!' тканини безпосередньо на поверхш титану (гюто-морфометричений та 1ммунногютох1м1чний ана-лГз), яка перевищувала показники контрольних тварин на 27 %.
Под1бш результати одержали й M. Tanzer et al. (1996) при iмплантацi'í пористих зразюв титану в стегновi кГстки обох кшщвок собак [87]. Одна кш-цiвка служила контролем, а шша - дослГдом, котра «озвучувалась» Н1УЗ з iнтенсивнiстю 30 Вт/см2 та частотою 1 МГц впродовж 2, 3, 4 тижшв. Аналiз показав, що при використанш УЗ площа кютково'1 тканини у порах Тмплантату була на 18 % вище (р<0,02) у торшГ 2-3 тижнГв стимуляцй. ПГсля 4 тижнГв цГ показники були дещо нижч1 й становили 16 %, що вказуе на вираженють ультразвукового впливу в першГ 2-3 тижш. Саме в цей перюд пщ впливом ультразвуку вщм1чена активац1я мГкроци-ркуляцй', прискорення пролГферацй' клГтин i утворення навколо Гмплантату фГбрил колагену I типу, що сприяе пщвищенню темпГв формування кютки.
ПГзнГше M. Tanzer et al. (2001) повторили експе-римент з використанням пористих штрамедуляр-них ГмплантатГв Гз танталу, введених у дГлянку дГ-афГза стегнових кюток собак. Автори встановили, що Гмпульсний УЗ аналогГчно!' ГнтенсивностГ впродовж 6 тижшв збгльшував на 119 % (р<0,001) вростання кГстки в пори Гмплантату [88]. Негативного впливу УЗ на Гмплантати автори не вщмгтили.
МеханГко-морфометричнГ тести, застосованГ Y. Ustun et al. ( 2008 ) при вивченш процесГв остеош-теграцй титанових зразкГв, Гмплантованих у вели-когомГлкову кГстку кроликГв i пщданих «озвучен-ню» УЗ з частотою 1,5 МГц та штенсившстю 30 мВт/см2, протягом 6 тижшв з експозищею - 20 хв / день, пщтверджують висновки про позитивний вплив Н1УЗ на остеоштеграцго титанових Гмплан-татГв, бо показники мщносп кГсткового з'еднання з Гмплантатом в групГ тварин з використанням УЗ були на 12% вищГ, шж у контролГ [94]. Гютомор-фометричний аналГз, проведений дослГдниками, включав 6 показниюв структурно - функцюналь-ного стану кГстково!' тканини, що дозволило об'ек-тивно оцГнити остеоштеграцго. Було встановлено, що в ранньому тсля - операцшному перюд1 (1-2
тижш) пюля оперативного втручання при використанш УЗ в дшянщ Гмплантацй титанових зразюв обсяг новостворено'1 кютково'1 тканини i щшьнють кюткових трабекул були вищГ шж у контролГ вщповщно на 28,5 i 19,7 %. У бшьш тзньому перюдГ вщмГчено пщвищення контакта кютки з Гмпланта-том (на 9,5 %) по його периметру, а також шдексу остеоштеграцй. Автори вщзначають, що запов-нення кютковою тканиною простору навколо Гм-плантату спостершалося в бшьш раннш остеоште-грацшний перюд (фаза запалення i початок формування кютково'1 мозолГ), шж у контроль Це е важливим для досягнення стабшьносл Гмпланта-тГв.
БГльш швидке формування кютково'1 тканини навколо титанового мжрогвинта шсля дй Н1УЗ (частота 1,5МГц та штенсивнють 30 мВт/см2) з 3-ï доби, впродовж всього термшу лГкування супрово-джувалось статистично значимо бгльшою стабгль-нютю його у кютщ при порГвнянш з контрольними щурами [59]. ПодГбш результати були одержан i при дослщженш титанових гвинтГв, Гмплантова-них у стегнову кютку кролиюв [66]. Застосування мжрокомп'ютерно!' томографй та гютоморфологь чних методГв дозволило встановити, що формування зршо'1 кютково'1 тканини навколо Гмплантапв вщбуваеться рашше у дослщних щурГв, де дГяли на дшянку Гмплантацй УЗ з штенсивнютю 50 мВт/см2 та частотою 1 МГц саме на раннш стадй остеоре-парацй. Мехашчш тести також свщчили про статистично значиму рГзницю у показниках сили ви-ймання Гмплантапв Гз кютки . Вони були бгльшими у дослщно'1 групи щурГв.
Дослщженнями Seo Y. K. (2012) була проведена оцшка остеоштеграцй титанових Гмплантапв, вве-дених в гомшкову кютку щурГв, пщ впливом Н1УЗ впродовж 7 дГб (частота 1,5 МГц, штенсивнють 30 мВт/см2) [84]. Автори встановили, що стимулююча дш на прискорення остеорепаративного процесу, за показниками площГ знов сформовано'1 кютково'1 тканини навколо Гмплантапв, спостершалася лише у перший та другий тиждень, а через 4 тижш статистично значимих вщмшностей стосовно показ-ниюв другого тижня уже не було вщмГчено. Автори роблять висновок, що Н1УЗ надае позитивний вплив лише на раншх стадГях остеорепаративного процесу.
У дослщженш, виконаному авторами даного огляду, вивчалась дГя Н1УЗ з штенсивнютю 0,4 Вт/см та 0,7 Вт/см2 (частота 880 кГц), застосова-ного з 3 та 7 доби пюля Гмплантацй титанових зра-зюв у дистальний метафГз стегново'1 кютки щурГв [13, 14]. Була встановлена позитивна дГя УЗ вико-ристаних режимГв на перебш остеорепаративного процесу навколо Гмплантапв та 1'х остеоштегращю в умовах визначення показниюв активно'1 остео-бластично'1 поверхш, площГ новоутворено'1 кютково'1 тканини навколо Гмплантапв та шдексу остеоштеграцй. За визначеними показниками бшьш ви-ражена позитивна дГя була зафГксована для Н1УЗ з штенсивнютю 0,4 Вт/см2, використаного з 3-ï доби пюля операцй.
Вплив ШУЗ було вивчено i при використанш на-кюткових фГксаторГв. Так, в експеримент на 40 вГвцях були змодельоваш кос переломи великого-мшково!" кюток, яю фжсували зовшшшми титано-
вими пластинками [44]. Тварини були роздшеш на двГ групи - контрольна група ( 20 овець) i дослщна (20 овець), яких додатково лжували Н1УЗ на дГля-нку перелому (штенсивнють 30 мВт/см2 з частотою 1,5 МГц протягом 75 дшв по 20 хв./на день). Автори показали, що УЗ значно скорочував термь ни зрощення: 79 дшв - у груш з УЗ i 103 дш - у груш без використання УЗ. На 75 день, коли закш-чили «озвучування» переломГв, мшеральна щшьнють кортикально'1 кютки в дослщГ дорГвнювала 781 ± 52 мг/мл, а в контролГ - 543 ± 44 мг/мл. При цьому мехашчна мщнють зрощення дорГвнювала в дослщнш груш 1928 ± 167 Н, а в контролГ - 1493 ± 112 Н.
ПодГбш результати, щодо мехашчно'1 мщносп зрощення, були зафжсоваш i при вивченш результата лГкування переломГв нижньо'1 щелепи 30 кро-лиюв, фГксованих накютковими мшшластинками з мшшурупами [36]. У половини кролиюв зона перелому з фжсатором була пщдана впливу УЗ ана-лопчного, у вище згаданому повщомленш, режиму. З використанням денситометричного аналГзу, морфометричного i гютолопчного методГв досль дження автори показали, що на 22 день регенерат у дослщних тварин був бшьш зршим, а площГ плас-тинчасто'1 кютково'1 тканини в регенерат! були до-стовГрно бГльшими. Показники кГстково!' денсито-метрй' також були достовГрно вищими у тварин з УЗ впливом. Автори не виявили будь-якого негативного впливу Н1УЗ на ф1зико-мехашчш власти-востГ фГксаторГв. НаявнГсть металевих пластин i шурупГв у кютщ не впливало на ефект дй' УЗ.
Кмшчне застосування Н1УЗ
Кшькють публГкацГй, щодо дослГджень дй' УЗ для штенсифжацй остеоГнтеграцй' ГмплантатГв у клтчних умовах, е невеликою. Так, скорочення термтв лГкування з 114 ± 10,4 (у контрольнГй гру-пГ хворих) до 86 ± 5,8 (у дослГднГй групГ Гз застосу-ванням Н1УЗ) спостерГгали J.D. Heckman et al. (1994) при лжуванш 77 пацГентГв Гз закритими та вщкритими переломами стегна. Фксували перелом гГпсовою пов'язкою. 1нтенсивнють Н11З стано-вила 30 мВт/см2, потужнють 1,5 МГц. ЛГкування Н1УЗ починали на 7-й день пюля перелому i про-довжували 20 тижшв [46]. K.S. Leung et al. (2004) дослщжували 30 пащен^в з щентичними переломами стегново'1 кГстки Гз внутрГшньо-кГстковими та зовшшшми-кютковими фГксаторами, половина з яких з першо'1 доби лГкувалася i Н1УЗ в вищезазна-ченому режимГ [62]. "Озвучування" виконували по 20 хв на день впродовж 90 дшв. Результати лку-вання аналГзували клГнГчними та рентгенолопчни-ми методами, Гз використанням денситометричних та бюх1м1чних дослГджень. У груш з використанням УЗ були отримаш за термшами зрощення, якь стю регенерату, що сформувався, а також за станом навколишньо'1 кютки статистично значимо кращГ клтчш результати, що було пщтверджено всГма використаними методами.
ПодГбнГ результати були одержаш при виконанш рандомГзованого контрольованого дослГдження щодо лГкування свГжих та застарГлих переломГв довгих трубчастих кюток з використання Н1УЗ (частота 1 МГц, штенсивнють 30 Вт/см2) [99]. Автори стверджують про прискорення у дослщнш груш пащенпв термтв зрощення кюток вщ 24 до
42 %, в залежностг вгд давностг перелому та його тяжкостi. У гншому дослiдженнi виконаному Y. Kinamy (2013) при лiкуваннi 78 пащенпв з переломами довгих кгсток (тип С) з застосуванням HI-УЗ, аналоггчного режиму, також було зафгксовано прискорення термiнiв зростання кгсток на 30 % [55]. Стабгльтсть iмплантатiв була статистично значимо вищою у дослiднiй групi пацгентгв.
Збгльшення мшерально! щiльностi кiсткового регенерату при використаннг НИУЗ з гнтенсивнгстю 30 мВт/см та частотою 1МГЦ було зафгксовано при лiкуваннi пащен^в з переломами стегново! кiстки i застосуваннi апаратiв зовнiшньоi фiксацГí [91]. У пацгентгв контрольно'! групи (якг лгкувались без застосування УЗ) мгнеральна щгльнгсть кгстко-вого регенерату пгсля 4-х тижнгв лгкування стано-вила 0,13 ± 0,01 г/см2, а у пацгентгв дослгдно! групи - 0,20 ± 0,012 г/см2.
Про збгльшення мгнерально'! щгльностг кгстки у 51 пацгента пгсля зрощення перелому на тлг ди ни-зькогнтенсивного УЗ (гнтенсивнгсть 30 мВт/см2 та частота 1,5 МГц) впродовж 16 тижнгв по 20 хв. повгдомляе г М. Schofer [82].
Як свгдчать дат лгтератури в клгнгчних умовах практично завжди використовували УЗ з гнтенсив-нгстю 30 мВт/см2 та частотою 1,5 МГц, ргдше -1,0 МГц. Вгдомг лише окремг розробки, де застосову-вали УЗ гншого режиму. Так, М. Harris (1992) ви-користали УЗ з частотою 3 МГц та гнтенсивнгстю 1 Вт/см2 впродовж 40 дгб з експозицгею 15 хв./добу [45]. Автор стверджуе, що було одержано приско-рення зрощення перелому щелепи у 48 % пацген-тгв.
Поряд з позитивними результатами впливу на остеогнтеграцгю металевих гмплантатгв в умовах ди Н1УЗ е й гншг дат. Так, A. Етатг et al. (1999) не вгдмгчав скорочення термгнгв лгкування хворих з переломами великогомглкових кгсток, зафгксова-них гнтрамедудярними штифтами, в умовах ди HI-1УЗ [34].
Не було вгдмгчено стимуляци формування кгст-кового регенерату у пацгентгв з переломами щеле-пи з використанням у лгкуваннг УЗ з частотою 1,5 МГц та гнтенсивнгстю 30 мВт/см2 впродовж 46 дгб [83].
Таким чином, аналгз лгтературних даних щодо впливу Н1УЗ на остеогеннг клгтини, остеорепара-цгю, особливостг формування контакту мгж кгст-кою та гмплантатами, тобто остеогнтеграцгю, свгд-чить про актуальнгсть вивчення цього питання. Одержат переважною бгльшгстю дослгдникгв ре-зультати, як в експериментг, так г в клгнгцг, вказу-ють саме на позитивний вплив Н1УЗ на культиво-ванг остеогеннг клгтини, клгтини регенерату та фо-рмування тканинно-специфгчних структур у регенерат г на перебудову кгстки на межг контакту з гмплантатами. Н1УЗ стимулював пролгферацгю остеогенних клгтин, !х диференцгацгю у остеобла-сти, активгзував бгосинтетичну активнгсть клгтин у
Л iTe
1. Амелин А.З., Лоцова Е.И. // Ортопед., травматол. - 1980. - № 11. - С. 24-27.
2. Барыш А.Е., Бузницкий Р.И. // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2013. - №2. - С. 58-63.
3. Бик Я.Г. // Вопр. курортологии, физиотерапии и лечебной физкультуры. - 1982. - № 4. - С. 47-49.
культурГ та у регенерат^ що проявлялось пщви-щенням вмюту колагенових i неколагенових бшюв, активносп лужно! фосфатази, генно! експреси кю-ткового морфо генетичного бГлка та шш. Приско-рювались процеси мiнералiзацii. Таку позитивну дГю бшьшють дослГдникГв пов'язують з УЗ саме низько! iнтенсивностi - до 0,6 Вт/см2 та частотою до 1,5 МГц.
В експериментах in vitro та in vivo встановлено, що Н1УЗ не чинить негативного впливу на Гмплан-тати введет в истку. Активiзацiю остеорепараци навколо iмплантатiв спостерiгали в бшьшш мГрГ при використаннi УЗ у ранньому тсляоперацшно-му перiодi. Термши «озвучення» дГлянок Гмплан-таци чи мюця самого перелому у лiтературi пред-ставленi рГзнГ - впродовж перших 1-2 тижтв, або всього перюду лiкування. В клГнГчних умовах УЗ застосовували з iнтенсивнiстю 30 - 50 мВт/см2 i частотою 1,0 або 1,5 МГц.
БГльша частина експериментальних дослщжень проведена на здорових тканинах тварин, необтя-жених патолопчним процесом, в той час як у кль тчних умовах замют матерiали часто Гмпланту-ють в юсткове ложе, де мае мюце патологiчний процес, що диктуе необхiднiсть вивчення впливу Н1УЗ на остеоштегращю бiоматерiалiв, Гмпланто-ваних у истку з рГзного роду патолопчним процесом (остеопороз, злояюст утворення, метаболiчнi порушення та Гн.). Необхщно також враховувати, що з вжом число мезенхГмальних i стромальних клгган кГсткового мозку знижуеться, а отже, менш вираженим стае ефект остеошдукци. Тому в пацГе-нтГв старшого вГку, а також в ошб з ослабленими остеогенними потенц1ями реакц1я на вплив Н1УЗ може бути шшою, що також вимагае детального вивчення. Недостатньо дослщжений i тепловий ефект НИУЗ, що особливо важливо при викорис-тант металевих фксаторГв.
Для рГшення питання про можливють застосування НПУЗ у клГнГчних умовах при наявносл внутрГшньоюсткових i зовнГшнГх фГксаторГв необ-хщш подальшГ експериментальнГ дослГдження, спрямованГ на оптимГзащю параметрГв УЗ впливу, розробку спещального протоколу терапевтичного застосування НИУЗ в ортопеди та травматологи з урахуванням визначених оптимальних режимГв Н1УЗ, часових параметрГв (початок впливу i його тривалють) на рГзнГ дГлянки кГстяка та виду Гм-плантату.
Отже, аналГз джерел лГтератури свГдчить про те, що ще юнуе цГла низка невирГшених питань щодо прояву ди УЗ на остеорепаративний процес та на оптимГзацГю перебудови кютки навколо Гмпланта-тГв Гз рГзних бГоматерГалГв. ВирГшення питань, пов'язаних Гз визначенням оптимальних параметрГв ди УЗ на остеорепаращю - штенсивносп УЗ, термГнГв його застосування стосовно стади репараций тривалостГ ди УЗ та ГншГ, е важливим i зна-чущим.
ратура
4. Головаха М.Л., Черный В.Н., Яцун Е.В. [и др.] // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2013. - №2. - С. 45-50.
5. Горфинкель И.В., Франкфурт А.Л. // Хирургия. - 1988. - № 2. -с. 151-155.
6. Дедух Н.В., Малишкта С.В. // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2010. - № 1. - С. 45-49.
7. Ивашенко С.В., Остапович А.А., Мартынович А.А. // Современная стоматология. - 2012. - № 2. - С. 88 - 90.
8. Ивашенко С.В., Рыжковская Е.Л., Егоров А.С., Ивашенко Е.С. // Медицинский журнал: научно-практический журнал. - 2010. - №
1. - С. 44-49.
9. Ирьянов Ю.М., Силантьева Т.А. // Гений ортопедии. - 2007. - №
2. - С. 111-116.
10. Карлов А.В., Хлусов И.А. // Гений ортопедии. - 2003. - № 3. - С. 46 - 51.
11. Корж Н.А., Малышкина С.В., Кладченко Л.А. // Ортопедия, травматологи и протезирование, 2005.- №4.- С.118-127.
12. Корж Н.А., Радченко В.А., Кладченко Л.А. // Ортопед., травма-тол. и протез. - 2003. - № 1. - С. 41-47.
13. Маколтець В.1., Малишкта С.В., Школьченко О.А. [та тш.] // Збiрник наукових праць XVI з'!зду ортопедiв травматолопв Украши, Харюв, 3 - 5 жовтня. - 2013. - С. 572 - 573.
14. Малишкта С.В., Маколтець В.1., Вишнякова 1.В. [та тш.] // Таврический медико-биологический вест ник. - 2013. - Т. 16. -№ 1, ч. 1 (61). - С. 147 - 151.
15. Шимон В.М. , Малишкта С.В. , Дедух Ш.В. // Укр. медичний альманах.- 2010. - № 5. - С. 239-244.
16. Angle S.R, Sena K, Sumner D.R., Virdi A.S. // Ultrasonics. - 2011. -Vol. 51. - № 3. - Р. 281 - 288.
17. Azuma Y., Ito M., Harada Y. [et al.] // J. Bone Miner Res. - 2001. -Vol. 16, № 4. - P. 671-680.
18. Branemark P.I., Hansson B.O. [et al.] // Adell. Scand. J. Plast. Reconstr. Surg. - 1977. - Vol. 16. - P. 1-132.
19. Cai X.Z., Yan S.G., Wu H.B. [et al.] / Antimicrobial agents and chemotherapy. - 2007. - Vol. 51. - № 9. - Р. 3199-3204.
20. Chen K., Hao J., Noritake K. [et al] // OJRM. - 2013. - Vol.2. -No.1.
21. Chen S.-H., Wu C.-C., Wang S.-H., Li W.-T. // Ultrasonics Symposium. - 2012. - P.607 - 610.
22. Chen Y.J., Wang C.J., Yang K.D. [et al.] // FEBS Lett. - 2003. - Vol. 554. - P. 154—158.
23. Cheung W., Chin W., Wei F. [et al] // Ultrasound in Med and Biol. -2012. - P. 1-9.
24. Claes L., Willie B. // Prog Biophys Mol Biol. - 2007. - Vol. 93. - P. 384 - 398.
25. Cook S.D., Salkeld S.L., Patron L.P. [et al.] // Am. J. Sports. Med. -2008. - Vol. 36. - № 9. - Р. 1733-1741.
26. de AlbornozM.P., Khanna A., Longo U.G. [et al.] // Br. Med. Bull. -2011. - Vol. 100. - P. 39-57.
27. de Brito Vieira W.H., Aguiar K.A., da Silva K.M. [et al.] // Ultrasound J. - 2012. - Vol. 4, № 1. - P. 11.
28. de Oliveira P., Fernandes K.R., Sperandio E. F. // Rev Bras Orthop.
- 2012. - V. 47. - № 1. - P. 102-107.
29. Della Rocca G. J. // Indian. J. Orthop. - 2009. - Vol. 43. - № 2. - Р. 121-126.
30. Dijkman B. G., Sprague S., Bhandari M. // Indian J. Orthop. - 2009.
- Vol.43. - №2. - Р. 141-148.
31. Dimitriou R., Babis G.C. // J. Musculoskelet. Neuronal. Interact. -2007. - Vol. 7. - № 3. - Р. 253-265.
32. DysonM. // Physiotherapy. - 1987. - Vol. 73. - P. 116 - 120.
33. Eisenbarth E., Velten D., Schenk-Meuser K. [et al.] // Biomol. Eng. -2002. - № 19. - P. 243-249.
34. Emami A., Petren-Mallmin M., Larsson S. // J. Orthop. Trauma. -1999. - Vol. 13. - P. 252-257.
35. Ensing G.T., Roeder B.L., Nelson J.L. [et al.] // J. Appl. Microbiol. -
2005. - Vol. 99. № 3. - Р. 443-448.
36. Erdogan O., Esen E., Ustun Y. [et al.] // J. Oral. Maxillofac. Surg. -
2006. - Vol. 64, № 2. - P. 180-188.
37. Erdogan O., Esen E. // J Ultrasound Med. - 2009. - Vol. 28. - P. 765
- 776.
38. Fontes—Pereira A., de Costa Teixeira R., A. Barbarosa de Oliveira [et al] // Acta orthop. Bras. - 2013. - Vol. 21. - № 1.
39. Forfang W.B.D., You B.H., Song I.-H. // European International Journal of Science and Technology. - 2013. - Vol. 2. - № 1. - Р. 1 -6.
40. Frizell L.A., SuslickK.S. // New York: VCH Publishers. - 1988. - P. 287 - 303.
41. Fung C.-H., Cheung W.-H., Pounder N.M. [et al.] // Ultrasound Med. Biol. - 2012. - Vol. 38, № 5. - P. 745-752.
42. Gann N. // Clin Manage. - 1991. - Vol. 11. - P. 64 - 69.
43. GeesinkR.G.T. // Clin. Orthop. - 2002. - № 395. - P. 53-65.
44. Hantes M.E., Mavrodontidis A.N., Zalavras C.G. [et al.] // J. Bone Joint Surg. - 2004. - Vol. 86-A. - P. 2275-2282.
45. HarrisM. // Br J Oral Maxillofac Surg. - 1992. - Vol. 30. - P. 313 -318.
46. Heckman J.D., Ryaby J.P., McCabe J. [et al.] // J. Bone Joint Surg. -1994. - Vol. 76-A. - № 1. - P. 26-34.
47. Hofmann A.A., Bloebaum R.D., Bachus K.N. // Acta Orthop. Scand. -1997. - Vol. 68. - P. 161-166.
48. Hsu S.K., Huang W.T., Liu B.S. [et al.] // Ultrasound Med Biol. -
2011. - Vol. 37. - № 3. - P. 403-416.
49. Iwai T., Harada Y., Imura K. [et al.] // J. Bone Miner. Metab. -
2007. - Vol. 25. - № 6. - P. 392-399.
50. JangK.W. // Masters thesis, University of Iowa. - 2011.
51. John P.S., Poulose C.S., George B // Indian J. Orthop. - 2008. - Vol. 42, № 4. - P. 444-447.
52. Juehennec J., Goyenvalle E., Lopez-Heredia M. [et al] // Clin oral implant res. - 2008. -Vol. 19. - № 11. - P. 1103 - 1110.
53. Kim S.H., Hong K.S. // J Periodontal Implant Sci. - 2010. - Vol. 40.
- P. 271 - 275.
54. Kim Y.H., Kim V.E. // J. Bone Joint Surg. - 1993. - Vol. 75-B, № 1.
- P. 6-13.
55. Kinamy Y, Noda T, Ozaki T. // J Orthop Sci. - 2013. - Vol. 18. - № 3. - P. 410 - 418.
56. Kobayashi M., Noda K., Tatematsu N. // J of Biomechanical science and engineering. - 2010. - Vol. 5. - № 4. - P. 449-460.
57. Kossof G. // World J Surg. - 2000. - Vol. 24. - P. 134 - 142.
58. Kumagai K., Takeuchi R., Ishikawa H. [et al.] // J. Orthop. Res. -
2012. - Vol. 30, № 9. - P. 1516-1521.
59. Kyoko M., Mitsuru M., Mizuki I. [et al] // European Journal of Orthodontics. - 2013. - V. 35. - № 5. - P. 689-697.
60. Laffarque P., Hildebrand H.F., Rtaimate M. [et al.] / Bone. -1999. -Vol.25. - № 2. - P.55-58.
61. Lam W.-L., Guo X., Leung K.-S., Kwong K.S.C. // Br. Ed. Soc. Bone Joint Surg. - 2012. - Vol. 94-B, № 10. - P. 1433-1438.
62. Leung K.S., Cheung W.H., Zhang C. [et al.] // Clin. Orthop. Relat. Res. - 2004. - Vol. 418. - P. 253-259.
63. Li J.K., Chang W.H., Lin J.C. [et al.] // Biomaterials. - 2003. - Vol. 24. - P. 2379-2385.
64. Lim K., Kim J., Seonwoo H. [et al] // BioMed Research International.
- 2013.
65. Lirani-Galväo A.P., Jorgetti V., da Silva O.L. // Photomed. Laser Surg. - 2006. - Vol. 24. - P. 735-740.
66. Liu Q., Liu X., Liu B. [et al.] // Br. J. Oral. Maxillofac. Surg. - 2012.
- Vol. 50. - №3. - P. 244-250.
67. Lovric V., Ledger M., Goldberg J. [et al.] // Knee Surg Sport Traumatol Arthrosc. - 2013. - V. 21. - № 2. - P. 466-475.
68. Malizos K.N., Hantes M.E., Protopappas V., Papachristos A. // Injury Int. Care Injured. - 2008. - Vol. 37S. - P. 56-62.
69. Man J., Richard M., Cooper P. R. [et al] // Journal of Bone and Mineral Metabolism. - 2012. - Vol. 30. - Issue 5. - P. 602-607.
70. Mustafa K., Wroblewski J., Lopez B.S. [et al] // Clinical Oral Implants Research. - 2009. - Vol. 12. - P. 515 - 525.
71. Nakao J., Fujii Y., Kusuyama J. [et. al.]// Bone. -2013.
72. Nakashima M., Tachibana K., Iohara K. [et al.] // Hum Gene Ther. -2003. - Vol. 14. - P. 591 - 597.
73. Nolte P.A., van der Krans A., Patka P. [et al.] // J. Trauma. - 2010. -Vol. 51. - P. 693-703.
74. Peng L., Bian W., Liang F. // Chinese Jornal of Traumatology. -
2008. - Vol. 11. - № 3. - P. 179-185.
75. Pilla A.A., Mont M., Nasser P.R. [et al.] // J. Orthop. Trauma. -1990. - Vol. 4. - P. 246-253.
76. Rammelt S., Heck C., Bernhardt R. [et al] // Orthopaedic Research Society. - 2007. - Vol. 25. - № 8. - P. 1052-1061.
77. Rego E.B., Takata T., TAnne K., Tanaka E. // The Open Dentistry Journal. - 2012. - Vol. 6. - Suppl. 1. - P. 220 - 225.
78. Reher P., Elbeshir el-N.I., Harvey W. [et al.] // Ultrasound Med Biol.
- 1997. - Vol. 23. - P. 1251-1258.
79. Sadraie S.H., Kaka Gh.R., Mofid M. [et al.] // Iran. Red Crescent Med. J. - 2011. - Vol. 13, № 1. - P. 34-41.
80. Saito M., Fujii K., Tanaka T., Soshi S. // Calcif. Tissue Int. - 2004. -Vol. 75. - P. 384-395.
81. Santoni B.G., Ehrhart N., Turner A.S., Wheeler D.L // Journal of Orthopaedic Surgery and Research. - 2008. - Vol. 3. - № 20.
82. Schofer M.D, Block J.E., Aigner J., Schmelz A. // BMC Musculoskeletal Disorders. - 2010. - Vol. 11. - P. 229.
83. Schortinghuis J., Bronckers A.L., Gravendeel J. [et al.] // Int J Oral Maxillofac Surg. - 2008. - Vol. 37. - P. 1014 - 1021.
84. Seo Y.K., Kim U.K., Park S.J. [et al.] // J Korean Assoc Maxillofac Plast Reconstr Surg. - 2012. - Vol. 34. - № 3. - P. 163 - 172.
85. Speed C.A. // Rheumatology. - 2001. - Vol. 40. - P. 1331 - 1336.
86. TakebeH, Nakanishi Y., Hirose Y, OchiM. // Clin Oral Implants/ - 2013.
87. Tanzer M., Harvey E., Kay A. [et al.] // J. Orthop. Res. - 1996. Vol. 14. - P. 901-906.
88. Tanzer M., Kantor S., Bobyn J.D. // J. Orthop. Res. - 2001. - Vol. 19. - P. 195-199.
89. ter Haar G., Daniels S., Eastaugh K.C., Hill C.R. // Br J Cancer Suppl. - 1982. - Vol. 5. - P. 151 - 155.
90. Tobita K., Ohnishi I., Matsumoto T.[et al] // J.Bone J.Surgery. -2011. - Vol. 93 B, P. 525-530.
91. Tsumaki N., Kakiuchi M., Sasaki J. [et al.] // J. Bone Joint Surg. Am. - 2004. - Vol. 86-A. - № 11. - P. 2399-2405.
92. Uddin S., Cheng J., Lin W., Qin Y. // Biochemical and Biophysical Research Communication. - 2009. - V. 378. - № 3. - P. 569-573.
93. Unsworth J., Kaneez S., Harris S. [et al.] // Ultrasound Med Biol. -2007. - Vol. 33. - P. 1468-1474.
94. Ustun Y., Erdogan O., Kurkcua M. [et al.] // European Journal of Dentistry. - 2008 - Vol.2. - P. 254 - 262.
95. Walsh W.R., Langdown A.J., Auld J.W. [et al.] // J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater. - 2008. - Vol. 86. - №1. - Р. 74-81.
96. Wang F.S., Kuo Y.R., Wang C.J. [et al.] // Bone. - 2004. - Vol. 35. -P. 114-123.
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013
97. Wang S.J., Lewallen D.G., Bolander M.E. [et al.] // J. Orthop. Res. -1994. - Vol. 12. - P. 40-47.
98. Warden S.J., Metcalf B.R., Kiss Z.S. [et al.] // Rheumatology. -2008. - Vol. 47. - P. 467-471.
99. Watanabe Y., Matsushita T., Bhandari M. [et al.]. // J. Orthop. Trauma. - 2010. - Suppl. 1. - P. 56-61.
100. Wu S.,Y. Kawahara, T. Manabe [et al.] // Pathobiology. - 2009. -Vol. 76. - P. 99 - 107.
101. Xue H., Zheng J., Cui Z. [et al] // PLOS ONE. - 2013. - Vol. 8. -Issue. - 7. - P.1-10.
102. Ying Z., Lin T., Yan S. // Journal of Zhejiang University SCIENCE. -2012. - V. 13. - № 12. - Р. 955 - 963.
103. Zagury R., Harari N.D., Conz M.B. [et al.] // Implant Dent. - 2007. -Vol. 16. - № 3. - P. 290 - 296.
104. Zhang S., Cheng J. // PLoS ONE. - 2012 -Vol. 7. - Issue 6. - P. 1-10.
105. Ziskin M., McDiarmid T., Miclovitz S. // Philadelphia; F.A. Davis. -1990.
106. ZiskinM.C. // Radiographics. - 1993. - Vol. 13. - P. 705 - 709.
Поступила 19.08.2013
