CC BY
68
ЗООТЕХНИЯ И ВЕТЕРИНАРИЯ
УДК:619:611.018.46:617.001:615.2:612.199/612.415:636.92 СОСТОЯНИЕ ГОМЕОСТАЗА ПРИ ИМПЛАНТАЦИИ ОСТЕОФИКСАТОРОВ
С МОДЕЛИРОВАННЫМ МЕТОДОМ
ИНДУКЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ
В.В. Деревянченко, ассистент А.А. Ряднов, доктор биологических наук, профессор
О.В. Терещенко, старший преподаватель Волгоградский государственный аграрный университет В.В. Анников, доктор ветеринарных наук, профессор Саратовский государственный аграрный университет им. Н.ИВавилова
Разработанное методом индукционно-термической обработки покрытие на основе диоксида титана для остеофиксаторов, с точки зрения авторов, позволяет обеспечить высокую степень консолидации костных отломков и исключение таких факторов, как воспалительные процессы в зоне контакта фиксаторов с костью, остеомиелиты, «металлоз». Авторами на основании динамики гематологических показателей установлено, что покрытие из наноструктурированного диоксида титана не вызывает депрессии гемопоэза и острой воспалительной реакции. На основании биохимических показателей сыворотки крови отмечено, что данное покрытие не обладает гепато- и нефротоксичностью.
Ключевые слова: ветеринария, остеофиксаторы, кролики, перелом, морфологические и биохимические показатели крови.
Аппараты внешней фиксации стержневого типа характеризуются простотой установки, малой инвазивностью, легкостью демонтажа [2, 3, 5]. Неоспоримым остается стабильность и жесткость фиксации костных отломков, достигаемых при установке аппарата. Это позволяет снизить процент постоперационных осложнений [2].
Однако и это не позволяет полностью избежать неудач, которые связаны, в том числе с качеством остеофиксаторов [1]. Остеофиксаторы должны обладать биосовместимостью во избежание отторжения и развития воспалительных явлений в месте контакта фиксатора с костью, а также явлений «металлоза» [1, 6, 4].
Микро- и нанострукткрированная поверхность остеофиксаторов позволяет увеличить площадь соприкосновения с костной тканью для восстановления ее архитектоники. В то же время остается не ясным вопрос влияния данных покрытий на морфофункциональное состояние организма в целом [4].
Целью данного исследования стала оценка динамики гематологических и биохимических показателей крови при имплантации остеофиксаторов с покрытием на основе наномодифицированного диоксида титана.
Для достижения поставленной цели было сформировано две группы кроликов по принципу аналогов по пять голов в каждой. Был смоделирован флексионный перелом бедренной кости, через трое суток установлен аппарат внешней стержневой фиксации. Животным первой (контрольной) группы устанавливали остеофиксаторы с термооксидным покрытием (сплав 12Х18Н9Т), а животным второй (опытной) -остеофиксаторы на основе наноструктирированного диоксида титана. Материалом для исследования послужили пробы крови (п=60). В своей работе мы использовали клинический, гематологический, биохимический и статистический методы исследования. Полученные данные были подвергнуты статистической обработке с помощью программы 81ай8йка 6.
В первые сутки после операции клиническая картина у всех животных существенно не отличалась. При этом отмечалось угнетение общего состояния,
нежелание передвигаться по клетке, незначительная гипертермия (39,9-40,1 °С). При осмотре оперированной конечности отмечали отечность мягких тканей, гиперемию кожи. При пальпации местная температура была повышена, животные негативно реагировали на компрессию в зоне перелома, что свидетельствует о болевой реакции. На седьмые сутки исследования аппетит у животных контрольной и опытной групп нормализовался, температура тела находилась в рамках рефренных величин (39,3-39,6°С). При осмотре травмированной конечности у животных контрольной группы выявляли слабо выраженную отечность и гиперемию, незначительную экссудацию из-под остеофиксаторов. У животных же опытной группы признаков воспаления не наблюдалось, микроподвижность фиксаторов не выявлена, опороспособность была восстановлена. На 30-е сутки исследования у всех животных отмечали свободное передвижение, явлений боли не выявлено. Экссудативно-воспалительных явлений не обнаружено.
На момент начала исследования достоверных различий в показателях периферической крови у животных обеих групп выявлено не было. На следующие сутки после операции внешней фиксации произошло снижение количественного показателя эритроцитов. В первой группе до 5,10±0,22х1012/л, во второй группе -6,62±0,10х10 /л. Уменьшение количества красных кровяных клеток повлекло за собой снижение гемоглобина (до 107,20±4,00 г/л и 146,80±2,99 г/л в контроле и опыте соответственно) и гематокрита (до 38,42±1,12 % и 44,26±0,72 % в контроле и опыте соответственно). Уровень лейкоцитов у животных обеих групп повысился в первой группе на 9,26x10%, во второй - на 7,96х109/л. Колебания СОЭ, эозинофилов, палочкоядерных нейтрофилов, моноцитов и базофилов были незначительными. Количество же зрелых белых кровяных клеток увеличилось, что соответствует первой стадии травматической болезни.
Через трое суток после операции происходило увеличение количества эритроцитов во всех группах - 8,77±2,77х1012/л и 11,60±3,53х1012/л в контрольной и опытной соответственно. В группе контроля также прослеживается увеличение гематокрита, но незначительное падение уровня гемоглобина. У животных же опытной группы увеличение количества гемоглобина составило 3,32 г/л, гематокрита - на 30,64 %. Также заметным стало резкое увеличение количества лейкоцитов у всех кроликов: на 13,32х109/л в контроле и на 11,75х109/л в опыте. Данный факт говорит в пользу начала второй фазы регенерации костной ткани в месте перелома. В обеих группах уровень СОЭ резко увеличился, составив в контроле 27,67±5,96 мм/ч, в опыте - 21,67±5,96 мм/ч. Анализ лейкограммы подтвердил наличие воспалительных явлений, что свидетельствует о локализации и минимизации постоперационных последствий. Об этом говорит и увеличение количества сегментоядерных нейтрофилов, моноцитов, базофилов и лимфоцитов в обеих группах.
Через семь суток исследования в контрольной группе воспаление продолжало сохраняться, о чем свидетельствуют продолжающееся увеличение количественного уровня лейкоцитов (35,10±10,51х109/л), высокий уровень СОЭ (18,33±4,80 мм/ч). Количество эритроцитов и гематокрита продолжило снижаться на 3,03х10/л и 27,1 % соответственно. В крови отмечено увеличение зрелых форм нейтрофилов (на 9,66 %). У животных опытной группы количество лейкоцитов и уровень СОЭ снизились, составив 15,97±4,84х109/л и 15,33±3,64 мм/ч соответственно. Процентное содержание сегментоядерных нейтрофилов снизилось на 3,66 %. Уровень базофилов, моноцитов и лимфоцитов также снизился.
Анализ гематологических показателей животных через 14 суток исследования показал снижение уровня лейкоцитов на 5,45х109/л, СОЭ - на 10,33 мм/ч, процент сегментоядерных нейтрофилов составил 33,00±10,62 %. Показатели эритроцитов,
гемоглобина и гематокрита находились в рамках физиологических величин. В группе контроля происходило снижение уровня воспаления лишь через две недели исследования, о чем свидетельствуют уровень лейкоцитов - 17,48±1,64* 109/л, СОЭ -8,94±2,87 мм/ч, а также возвращение в рамки референтных величин количества зрелых нейтрофилов (26,00±8,04 %). Количество макрофагов находилось в физиологической норме. Угнетения кроветворения отсутствовало у всех животных.
К моменту окончания исследования (30 сутки) показатели крови у животных обеих групп находились в рамках референтных величин. Признаков угнетения костномозгового кроветворения и воспаления при анализе показателей выявлено не было.
До начала эксперимента уровень аланинаминотрансферазы (АЛТ) составил в первой группе 41,46±3,15 U/L, аспартатаминотрансферазы (АСТ) 33,82±2,37 U/L, во второй - 44,92±3,47 U/L, 42,52±3,22 U/L соответственно. На 3-е сутки концентрация АЛТ увеличилась в первой группе до 119,23±36,55 U/L АСТ до 90,90±29,88 U/L, во второй АЛТ до 110,27±28,89 U/L, АСТ до 42,13±12,53 U/L. В данном случае очевидно влияние костной травмы, поскольку выполнялся флексионный перелом бедренной кости, который неизбежно сопровождается повреждением мягких тканей. В конце опыта показатели АЛТ и АСТ составили в группе контроля 48,76±6,93 U/L и 59,40±7,47 U/L соответственно. В опытной же группе показатели были ниже, что может свидетельствовать об отсутствии воспаления в области контакта остеофиксаторов с мягкими тканями у животных второй группы.
До постановки эксперимента уровень билирубина в контрольной группе составил 4,1±1,33 мкмоль/л, в опыте - 2,04±0,45 мкмоль/л. В дальнейшем в группе контроля прослеживалось резкое увеличение данного показателя до 28,42±18,28 мкмоль/л. В последующем уровень данного показателя незначительно изменялся, оставаясь в пределах физиологических величин (5,62±1,32 мкмоль/л на 30-е сутки исследования). В опытной группе количественный показатель билирубина находился в рамках физиологических величин в течение всего эксперимента - 7,77±2,05 мкмоль/л на 3 сутки исследования, 3,0±0,5 мкмоль/л на 30-е сутки эксперимента.
До начала эксперимента уровень щелочной фосфатазы составил в первой группе 130,60±18,89 U/L, во второй - 184,80±18,16 U/L; на 3 сутки 238,67±63,90 U/L и 205,33±62,50 U/L соответственно. К окончанию эксперимента в контрольной группе 82,94±27,51 U/L, в опытной - 78,06±4,74 U/L. Это может свидетельствовать об отсутствии острых воспалительных процессов в зоне переломов и установки остеофиксаторов.
В процессе эксперимента уровень креатинина и мочевины в обеих группах выходил за рамки физиологических показателей, но к завершению вернулся в пределы нормы. До начала эксперимента в первой (контрольной) группе 16,40±4,48 и 10,08±1,61 ммоль/л, а опытной - 12,66±2,22 и 10,24±0,47 ммоль/л соответственно; через три дня в первой группе - 212,03±61,26 и 28,30±10,72 ммоль/л, а во второй группе - 169,60±51,76 и 10,50±3,53 ммоль/л соответственно. К концу эксперимента показатели креатинина и мочевины составили в первой группе 160,42±3,96 и 8,06±1,18 ммоль/л, во второй группе - 70,84±2,28 и 8,12±0,82 ммоль/л. Эти данные могут свидетельствовать об отсутствии угнетения фильтрационной способности почек покрытиями из наноструктурированного диоксида титана у животных опытной группы.
До начала эксперимента в контрольной группе количественный показатель общего кальция и фосфора составил 4,16±0,60 и 2,76±0,11 ммоль/л соответственно, а в опытной 4,76±0,56 и 3,12±0,13 ммоль/л. Это связано с переломом кости и лизисом костных отломков. На третьи сутки уровень общего кальция в контрольной группе достиг 4,62±0,38 ммоль/л, в опытной - 3,80±0,19 ммоль/л, что связано со сменой
остеокластических процессов в зоне перелома. На момент окончания эксперимента уровень кальция и фосфора составил в контрольной группе 3,56±0,09 и 3,26±0,43 ммоль/л соответственно, а в опытной - 4,06±0,21 и 2,82±0,21 ммоль/л соответственно. Нормализация содержания общего кальция и фосфора свидетельствует как о состоятельности метода чрескостного остеосинтеза, так и активных костеобразовательных процессах в костной ткани в зоне перелома.
Анализируя динамику основных микроэлементов в крови животных обеих групп, можно заключить, что наномодифицированный диоксид титана не влияет отрицательно на уровень калия и железа в периферической крови.
Таким образом, представленный материал наглядно показывает, что использование остеофиксаторов на основе наномодифицированного диоксида титана для фиксации костных отломков позволяет избежать угнетения костномозгового кроветворения, минимизировать развитие воспалительных процессов в месте консолидации костных отломков уже на ранних сроках, не вызывает нефро- и гепатотоксичности.
Библиографический список
1. Анников, В.В. Анатомо-хирургические аспекты оптимизации репаративного остеогенеза в условиях внешней фиксации аппаратами стержневого типа [Текст]: дис. ...д-ра вет. наук / В.В. Анников. - Саратов, 2006. - 365с.
2. Анников, В.В. Внеочаговый стержневой остеосинтез трубчатых костей и оптимизация репаративного остеогенеза (практическое руководство) [Текст]/ В.В. Анников. - Саратов, 2010. - 104 с.
3. Бейдик, О.В. Моделирование наружного чрескостного остеосинтеза [Текст]/ О.В. Бейдик и др. - Саратов, 2002.-198 с.
4. Потенциометрическое исследование коррозионной активности поверхности чрескостных остеофиксаторов из стали 12Х18Н9Т в модельной биокоррозионной среде [Текст]/ И.В. Родионов, В.В. Анников, А.А. Фомин, Ю.В. Пигарева, И.Г. Корчагина // Приднепровский научный вестник. - 2012 - № 12 (134). - С. 36-45.
5. Родионов, И.В. Физико-химические основы технологии формирования электрохимических оксидных покрытий на изделиях медицинского назначения [Текст]: дис. .д-ра техн. наук / И.В. Родионов. - Саратов, 2011. - 317 с.
6. Фазовый состав и коррозионное поведение биопокрытий чрескостных фиксаторов из стали 12X18H9T, полученных термическим оксидированием [Текст]/ И.В. Родионов, К.Г. Бутовский, В.В. Анников, Т.С. Хапрова // Наноструктурные функциональные покрытия и материалы для промышленности. Наноструктурные материалы: сб. докладов 2-го междунар. научно-технич. симпозиума Харьковской нанотехнологической ассамблеи. - Украина, Харьков, 2007. - Т. 1. - С.134-138.
7.Fomin, A.A. Nanocrystalline structure of the surface layer of plasma-sprayed hydroxyapatite coatings obtained upon preliminary induction heat treatment of metal base /Fomin A. A., Steinhauer A.B., Lyasnikov V.N., Wenig S.B., Zakharevich A.M. // Technical Physics Letters. - 2012. - Vol. 38. -№ 5. - Р. 481-483.
E-mail: radnov@mail.ru
