CC BY
198
Ю.П. Васильева, Н.В. Скрипченко, А.А. Вильниц
Ультразвуковое исследование в диагностике и мониторинге поражения оболочек мозга при нейроинфекциях у детей (менингит, менингоэнцефалит)
ФГБУ «Детский научно-клинический центр инфекционных болезней Федерального медико-биологического агентства», г. Санкт-Петербург
Yu.P. Vasilieva, N.V. Skripchenko, A.A. Vilnitz
Ultrasonography in meninges damage detection and monitoring in children suffering from neuroinfections (meningitis, meningoencephalitis)
Federal State Budgetary Institution Pediatric Research and Clinical Center for Infectious Diseases Under the Federal Medical Biological Agency, Saint-Petersburg
Ключевые слова: ультразвук, дети, менингит, энцефалит, мониторинг, осложнения.
Совершенствование неинвазивных методов диагностики структурных изменений при нейроинфекциях у детей является актуальной проблемой. В статье представлены результаты научных исследований по оценке возможностей ультразвука в визуализации оболочек головного мозга при бактериальном гнойном менингите (ме-нингоэнцефалите) (БГМ/МЭ) детей. Под наблюдением находились 113 пациентов в возрасте от 1 до 24мес. (9,1±0,57 мес.), поступивших в отделение реанимации и интенсивной терапии. В ходе проведенного исследования описана ультразвуковая картина оболочек головного мозга у детей в норме и при БГМ/МЭ. Усовершенствован алгоритм ультразвукового мониторинга пациентов с БГМ/МЭ. Описаны ультразвуковые проявления осложненного течения болезни. Определены сроки ультразвукового выздоровления при осложненном течении БГМ/МЭ у детей. Заключение: УЗ-мониторинг детей до 2 лет с инфекционным поражением головного мозга эффективен как для ранней диагностики характера осложнений, тяжести поражения, так и для мониторинга ин-тратекальных восстановительных процессов.
Keywords: ultrasound, children, meningitis, encephalitis, monitoring, complications.
Improving methods of noninvasive detection for the structural changes in cases of neuroinfections in children, is an important issue. This article reviews results of scientific studies that apply of meninges ultrasonography visualization in cases of purulent bacterialmeningitis(meningoencephalitis) in children. We observed 113patients aged 1 month to 24 months (9.1±0.57m.), admitted to the ICU. In the course of the study we described ultrasound images typical for the healthy meningea and in case of purulent bacterial meningitis (meningoencephalitis) in children. We worked out the algorithm of ultrasonic monitoring for patients with purulent bacterial meningitis (meningoencephalitis). Ultrasound markers of complicated course of meningitis and estimated time of recovery ware established. Conclusion: Ultrasound monitoringofbrain infections in children under 2years of age, is an effective technique for early detection of complications, assessment of the disease severity and for the monitoring the intrathecal recovery processes.
Несмотря на массовую вакцинацию, проблема инфекционного поражения ЦНС у детей остается актуальной по сей день. При отсутствии лечения летальность при бактериальном гнойном менингите (менингоэнце-фалите) (БГМ/МЭ) составляет 100%. Даже при своевременно начатой адекватной тера-
пии летальность, резидуальный психоневрологический дефицит, особенно при возникновении заболевания у новорожденных и детей раннего возраста, остаются на высоком уровне [1; 6; 13].
Одним из основных факторов, определяющих благоприятный исход БГМ/МЭ, яв-
ляется ранняя диагностика интракраниаль-ных осложнений для своевременного проведения адекватной терапии. Экспертные методы структурной нейровизуализации (МРТ, КТ) в диагностике БГМ/МЭ у детей требуют проведения наркоза, поэтому в клинической практике, особенно в отделении реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ), их применение ограничено. Ультразвуковое исследование головного мозга ( нейросоногра-фия — НСГ) у детей раннего возраста является высокоинформативным и безопасным методом структурной нейровизуализа-ции, позволяющим без предварительной подготовки пациента провести исследование у постели больного в острый период заболевания [5; 6]. Отсутствие лучевой нагрузки позволяет использовать метод НСГ при проведении клинико-ультразвукового мониторинга течения БГМ/МЭ у детей в целях выявления формирующихся осложнений для своевременного проведения адекватной терапии, определения сроков диспансерного наблюдения [3; 5; 13].
Целью исследования стала оценка возможностей ультразвукового метода в визуализации оболочек головного мозга при бактериальном гнойном менингите (менингоэнце-фалите) у детей.
Материалы и методы
Материалом для исследования послужили результаты НСГ 113 пациентов с БГМ/ МЭ различной этиологии (рис. 1), поступивших в ОРИТ (1-я группа), и 56 относительно здоровых детей контрольной группы, которым НСГ проводили в структуре диспансер-
ного неврологического наблюдения (табл. 1) (2-я группа).
Основным критерием включения пациентов в исследование был открытый большой родничок, позволяющий ультразвуку беспрепятственно проникать интракраниально и послойно лоцировать оболочки и подоболочеч-ные пространства, кору головного мозга у детей. Таким образом, исследование было проведено у детей с открытым большим родничком в возрасте от 1 до 24 мес. (9,1±0,57 мес.). В 1-ю группу вошли 46 девочек и 67 мальчиков, 62,8% которых имели отягощенный перинатальный анамнез в виде гестоза, хронической внутриутробной гипоксии и т.д.; 2-ю группу составили здоровые дети: 22 девочки и 34 мальчика, из них 80% — с отягощенным перинатальным анамнезом. В обеих группах были недоношенные дети: 1,7 и 7,1% соответственно (24—32 нед.).
Всем пациентам НСГ проводили на ультразвуковых аппаратах экспертного класса «Toshiba Xario», «Logiq E9», «Mindrey M7», оснащенных линейным, конвексным, секторным датчиками с частотным диапазоном
Таблица 1 Характеристика групп
Показатели Количество человек / %
1-я группа 2-я группа
Всего 113/100 56/100
Возраст, мес.:
0-3 20/17,7 41/73,2
4-6 30/26,5 11/19,6
7-9 19/16,8 3/5,4
10-12 11/9,7 1/1,8
13-24 33/29,2 0/0
1%. 3%
6%
5%
28%
, 32%
■ w ,
J ^ ;
& Неизвестная, n=37
■ Гемофильная, n=27
и Менингококковая, n=32
■ Пневмококковая, n=6
■ Стрептококковая, n=3
■ Иерсиниозная, n=1
■ Вирусная, n=7
Рис. 1. Этиология БГМ/МЭ
2,5—15 МГц. Исследование головного мозга включало сочетание В-режима с оценкой структуры; режима цветного допплеровско-го картирования (ЦДК). Исследование мягкой, арахноидальной, твердой мозговых оболочек и паренхимы головного мозга проводили через большой родничок линейным датчиком с частотой 5 МГц во фронтальной плоскости Р3 (маркер — отверстия Монро) [6] и далее датчик перемещали вдоль сагиттального шва кпереди в лобную область и кзади в теменную область. В сагиттальной плоскости датчик устанавливали в положении Б0 (маркер — Сильвиев водопровод) по средней линии вдоль сагиттального шва, далее датчик перемещали на 1—1,5 см парасагит-тально в обе стороны. Структуру мягкой оболочки оценивали в области поясной борозды в сагиттальной плоскости с двух сторон и верхней лобной борозды во фронтальной плоскости Р3. Измерение ликворсодер-жащих пространств и смещения проводили по стандартной методике ультрасонографии головного мозга младенца [6].
Результаты исследования и их обсуждение
В норме у всех здоровых детей контрольной группы (2-я группа) послойно визуализировались структуры, расположенные под большим родничком (рис. 2).
При ультразвуковом исследовании твердая и арахноидальная оболочки мозга, гистологически состоящие из фибробластов,
коллагена [4; 9], представляли единую ги-перэхогенную однородную полосу, прилежащую к кости черепа. Субарахноидальное пространство (САП) имело неоднородную эхоструктуру за счет арахноидаль-ных трабекул, свободно расположенных сосудов, а также перекинутых от поверхности коры к кости мостовых вен. Размеры САП в норме составили: диастаз кость-мозг (ДКМ) = 2,1±0,5 мм; межполушарная щель (МПЩ) — 1,7±0,8 мм, что соответствовало принятым нормам (табл. 2) [6]. Следует отметить, что 55% здоровых детей имели узкие САП (ДКМ) - от 1,0 до 1,8 мм, а 25% детей имели расширенные САП (5-8 мм), что свидетельствует о продолжающемся созревании процессов ликвородинамики.
Мягкая мозговая оболочка, покрывающая мозг и проникающая в борозды, имела вид гиперэхогенных полос разной формы и толщины за счет слоев соединительнотканных структур и сосудов. Известно, что гистологически мягкая мозговая оболочка отделяется от поверхности мозга субпиальным пространством [8; 9] . Мозговые артерии и их ветви располагаются в просвете ликвор-ных каналов, в которых они фиксированы посредством коллагеновых трабекул. По нашим данным, толщина мягкой мозговой оболочки в области поясной борозды при НСГ в норме составила 1,47±0,4 мм.
При БГМ/МЭ у детей воспаление оболочек происходит из-за проникновения возбудителя в ЦНС через сосудистые сплетения
Рис. 2. НСГ в норме
А. Проекция межполушарной щели (МПЩ), фронтальная плоскость сканирования F3, В-режим. Б. Проекция МПЩ, фронтальная плоскость сканирования F3, режим ЦДК. В. Сагиттальная плоскость сканирования S1. Черные наконечники - твердая и арахноидальная мозговые оболочки; белый ромб - субарахноидальное пространство (САП); белые стрелки - мягкая мозговая оболочка; черные стрелки - сосуды и трабекулы в САП; черная контурная стрелка - поясная борозда
Таблица 2
Нормальные параметры интракраниальных структур у детей раннего возраста (мм) [2; 6 10]
Показатель МПЩ ДКМ Большая затылочная Боковые III желудочек
Р3* Р3* цистерна Б0* желудочки ТЬ2* ТЫ*
До 1 мес. 2,8±0,2 4 <10 11±2 <5
Старше 1 мес. 2,0±0,1 4 <10 12±2 <5
Старше 1 года Не лоцируется Не лоцируется Не лоцируется 13±2 <5
Примечание: * — плоскости сканирования [5].
в результате бактериемии и сепсиса [1; 4; 7; 12; 13]. В острой фазе воспаление распространяется преимущественно на мостовые и корковые вены, которые повреждаются больше, чем артерии, что ведет к развитию ва-скулита, тромбофлебита в основном в малых и средних венах и сосудистой окклюзии, развитию корковой ишемии. При оценке структуры головного мозга методом НСГ в первые 2—3 суток заболевания были выявлены ультразвуковые признаки воспаления оболочек мозга — 95% пациентов имели утолщенные гиперэхогенные борозды с расширенными сосудами. Толщина поясной борозды при БГМ/МЭ составила 2,2±0,2 мм, что достоверно отличалось от размеров поясной борозды в группе здоровых детей (р>0,005) (рис. 2В, рис. 3).
Была выведена формула линейной дис-криминантной функции, позволяющая рассчитать вероятность выявления ультразвуковых признаков менингита в виде утолщения оболочек у пациентов детского возраста с открытым большим родничком:
• ЛДФ1 (без утолщения борозды) = —20,6 + + 28,0 х толщина борозды (мм);
• ЛДФ 2 (утолщение борозды) = —49,1 + + 43,8 х толщина борозды (мм).
Таким образом, метод НСГ обладает диагностической способностью с высокой степенью чувствительности при БГМ/МЭ у детей с открытым большим родничком и может быть рекомендован для использования в практике, особенно в случаях, когда применение диагностической люмбальной пункции затруднительно (отек головного мозга, септический шок и др.). В результате НСГ-мониторинга ультразвуковые признаки утолщения поясной борозды сохранялись до 10—32 дней.
В результате сравнения размеров наружных (ДКМ, МПЩ, цистерны) и внутренних (желудочковая система) ликвор-ных пространств значимых различий в группах выявлено не было. Следовательно, при БГМ размеры САП и желудочковой системы могут иметь нормальные размеры или быть увеличены. И только в случаях развития отека головного мозга с дислокационным синдромом наблюдается сужение САП, желудочковой системы.
До настоящего времени остается спорным мнение о существовании иных естественных пространств в полости черепа в норме, кроме как субарахноидального, суб-пиального пространства. Немалая часть исследователей утверждают, что наличие жидкого содержимого в непосредственной близости от места соединения твердой и паутинной оболочек возможно только в результате патологических изменений — субдуральных гематом и гигром. Однако ряд ученых предполагают присутствие в норме субдурального пространства (СДП), заполненного небольшим количеством жидкости [9; 11]. В нашем исследовании неожиданным для нас стало обнаружение ультразвуковых признаков СДП у 4 здоровых пациентов 2-й группы (рис. 4).
Рис. 3. НСГ пациента Г., 10 мес.
Диагноз: гнойный менингоэнцефалит гемофильной этиологии. Сагиттальная плоскость сканирования S1. Стрелка - утолщение мягкой мозговой оболочки в проекции поясной борозды
Рис. 4. НСГ пациента П. К., 5 мес.
А. Проекция МПЩ, фронтальная плоскость сканирования Б3, В-режим. Б. Проекция МПЩ, фронтальная плоскость сканирования Б3, режим ЦДК. Диагноз: гипоксически-ишемическое поражение ЦНС. Синдром двигательных нарушений. Психомоторное развитие соответствует сроку гестации. Недоношенность 36 нед. Стрелка - расширенное субдуральное пространство
Размеры СДП были малы — 2,0; 3,6; 3,7 и 2,5 мм. Однако сочетание B-режима и режима ЦДК позволило выявить характерные для СДП ультразвуковые признаки: анэхогенное содержимое, феномен пограничного усиления сигнала на границе сред — жидкостное содержимое СДП и соединительнотканные структуры арахноидальной оболочки, отсутствие кровотока.
Лоцируемое нами небольшое скопление жидкости в субдуральном пространстве подтверждает мнение патологоанатомов о наличии жидкого содержимого в непосредственной близости от места соединения твердой и паутинной оболочек при отсутствии воспаления и травматического повреждения, отсутствии сращения твердой и арахноидальной оболочек у детей первого года жизни [8; 9]. Обращал на себя внимание возраст детей: при ультразвуковом мониторинге у 3 детей (из 4) расширение субдураль-ного пространства было выявлено в возрасте 4—5 мес. с дальнейшим исчезновением к 8—9 мес. Все дети были недоношенными с разным сроком недоношенности. Такая динамика изменений, вероятнее всего, связана с этапами созревания мозга, механизмами ликворорезорбции.
B результате исследования нами был усовершенствован алгоритм ультразвуковой диагностики и мониторинга нейроин-фекций у детей (рис. 5), разработка которого была начата Т.В. Злотниковой (2002) под руководством М.Н. Сорокиной [5].
Согласно принятому в НИИ детских инфекций алгоритму ультразвуковой диагностики нейроинфекций у детей всем пациентам с клинической картиной и лабораторным подтверждением БГМ/МЭ НСГ-мониторинг проводится ежедневно для выявления осложненного течения. Ультразвуковые признаки отека головного мозга, уменьшения размеров ликворсодержащих путей, большой затылочной цистерны являются противопоказанием для проведения диагностической люмбаль-ной пункции. При гладком течении НСГ-мониторинг осуществляется 1 раз в неделю до клинико-лабораторного выздоровления, далее 1 раз в месяц до ультразвукового выздоровления. При выявлении УЗ-признаков осложненного течения, но стабильном течении и положительной динамике далее продолжается мониторинг по предложенной схеме. При прогрессирующем течении осложнений проводятся экспертные методы структурной нейровизуализации (КТ, МРТ) с последующим НСГ-мониторингом до ультразвукового выздоровления.
В настоящем исследовании НСГ-мониторинг состояния оболочек головного мозга у пациентов с БГМ/МЭ осуществляли от 7 дней до 11 мес.
В результате НСГ-мониторинга у 21,7% детей с осложненным течением на второй неделе заболевания, в сроки от 3 до 16 дней (9,7±1,2), было выявлено формирование суб-дурального выпота (СДВ) (рис. 6). На рисунке 6 представлены основные ультразвуко-
НСГ-скрининг при поступлении
НСГ-признаки менингита, энцефалита
Опухоль
Отек головного мозга
Гематома
Дислокационный синдром
Абсцесс
Без
патологических изменений
Дуплексное сканирование церебрального кровотока.
УЗИ зрительного нерва.
I
НСГ-мониторинг ежедневно
Перевод на нейрохирургическ ое отделение
Лабораторное подтверждение менингита, энцефалита
НСГ-мониторинг каждые 1-3 дня
Субдуральный выпот Вентрикулит
Окклюзионная гидроцефалия Инфаркт мозга
Отек головного мозга
Дислокационный синдром
Очаговые изменения паренхимы мозга
Кистозно-слипчивые изменения оболочек
Смерть мозга
Стабильное течение с положительной динамикой
НСГ -мониторинг до стабилизации, выздоровления
Прогрессирующее течение
КТ, МРТ
Рис. 5. Алгоритм ультразвуковой диагностики и мониторинга при БГМ/МЭ у детей
вые признаки СДВ: расширение ДКМ за счет анэхогенного содержимого (ромб), Т-образная форма компремированных борозд (черная стрелка), компрессия гомо латерального бокового желудочка (белая стрелка), отсутствие кровотока по данным ЦДК (рис. 6В).
Размеры СДВ, полученные при исследовании через большой родничок, колебались от 6 до 8 мм (6,5±0,25 мм). В 58% случаев отмечалось двустороннее формирование СДВ в лобно-теменно-височных областях. При оценке наружных ликворных
пространств у 28% при локализации СДВ в теменно-височной области размеры ДКМ были в пределах нормы, что подтвердило необходимость полипозиционного исследования не только через большой родничок, но и через височное ультразвуковое окно. В результате НСГ-мониторинга сохранение ультразвуковых признаков СДВ наблюдалось 89,5±24,3 дня (12 дней - 7 мес.).
В результате НСГ-мониторинга у 12% пациентов с осложненным течением на 12±2,2 день болезни были выявлены
г л ч^да в?ЗИИЕ
Г ^
А .4
Рис. 6. Субдуральный выпот. Фронтальная плоскость сканирования Г3
А, Б. Односторонний СДВ, В-режим. В. Двусторонний СДВ, В-режим + режим ЦДК
кистозно-слипчивые изменения в мягкой и арахноидальной оболочках головного мозга (рис. 7).
Ультразвуковыми признаками кистоз-но-слипчивых изменений оболочек головного мозга являются: утолщенные неоднородные борозды, в просвете которых визуализируются расширенные сосуды; САП в виде «пчелиных сот» (на фоне гиперэхогенного гетероэхогенного САП лоцируются множественные разных размеров полости округлой и овальной формы с анэхогенным содержимым размером 2-7 мм). Известно, что САП имеет систему ликворных каналов и систему субарахноидальных ячеек. Каналы распространяются по бороздам больших полушарий, переходят на извилины, ветвясь и ана-стомозируя между собой. Они служат руслом цереброспинальной жидкости, движение которой в них замедлено [4; 7; 8; 11]. Вероятно, эти полости формируются вследствие закупорки гнойным экссудатом, фибрином субарахноидальных ячеек и каналов. В результате НСГ-мониторинга только через 95,3±18,4 дня (1-11 мес.) можно было говорить об «ультразвуковом выздоровлении».
Выводы
1. Выявляемые при скрининговой НСГ ультразвуковые признаки наличия жидкости в субдуральном пространстве у здоровых детей подтверждают концепцию существования субдурального пространства
в норме у детей первого года жизни с разной степенью недоношенности, что связано, вероятнее всего, с этапами созревания головного мозга, механизмов ликво-рорезорбции.
2. Выявление в ходе НСГ при БГМ/МЭ у детей с открытым большим родничком утолщения поясной борозды и расчет формулы линейной дискриминантной функции позволяют повысить точность диагностики нейроинфекции в условиях невозможности проведения люмбальной пункции - экспертного метода диагностики БГМ/МЭ.
3. Выявление в ходе НСГ при БГМ/МЭ у детей с открытым большим родничком сочетания сужения размеров МПЩ, ДКМ, размеров боковых желудочков и большой затылочной цистерны является противопоказанием для проведения диагностической люмбальной пункции.
4. Проведение НСГ-мониторинга позволяет выявить формирование осложненного течения БГМ/МЭ на разных сроках заболевания (СДВ на 9,7±1,2 сутки, кистозно-слипчивые изменения оболочек на 12±2,2 сутки) , что позволяет своевременно выбрать целесообразную тактику обследования и лечения.
5. Ультразвуковой мониторинг позволяет наряду с клиническим выздоровлением определить ультразвуковые критерии выздоровления, влияющие на сроки диспансериза-
Л 4 * ^ * V 1 о ^ i \ фх Т ЖЕ- ' П * ч * - -— » —
- -г ' 9 — & " ' -дмя^' Лс ^^ ■ - - }
А Б Ж - *У(9 в " ^ - •• "
Рис. 7. Кистозно-слипчивые изменения оболочек головного мозга (белые стрелки). Фронтальная плоскость сканирования F3
А. В-режим. Б, В. В-режим + режим ЦДК. В. Сочетание кистозно-слипчивых изменений оболочек головного
мозга и СДВ (черные стрелки)
ции и определяющие индивидуальную тактику клинического наблюдения (при гладком течении — до 1 мес., при СДВ — до 7 мес., при наличии кистозно-слипчивых изменений оболочек — до 11 мес.).
Литература
1. Васильева Ю.П., Команцев В.Н., Скрип-ченко Н.В. УЗИ-диагностика бактериальных гнойных менингитов / / Нейро-инфекции у детей / Под ред. Н.В. Скрип-ченко. СПб.: Тактик-Студио, 2015. C. 282-297.
2. Клиническое руководство по ультразвуковой диагностике в педиатрии / Под ред. М.И. Пыкова, К.В. Ватолина. М.: Видар, 1998.
3. Вильниц A.A., Скрипченко Н.В., Васильева Ю.П. Клинико-ультразвуковая диагностика интракраниальных осложнений при бактериальных гнойных менингитах у детей раннего возраста // Пути снижения детской смертности от инфекционных и паразитарных заболеваний: российский опыт: Материалы II Международного форума / Под. ред. Ю.В. Лобзина. СПб.: Человек и его здоровье, 2012. С. 5-22.
4. Власюк В.В. Патология головного мозга у детей — при инфекциях, гипоксически-ишемических поражениях и пороках развития. СПб.: ЛЕМА, 2012.
5. Злотникова Т. В. Алгоритмы клинико-нейросонографической диагностики и лечение бактериальных гнойных менингитов у детей: Автореф. дисс. ... канд. мед. наук. СПб., 2002.
6. Иова А.С., Гармашов Ю.А., Андрущен-ко Н.В. Ультрасонография в нейропеди-атрии. СПб., 1997.
7. Скрипченко Н.В., Вильниц А.А., Команцев В.Н., Иванова М.В. Бактериальные менингиты у детей: Медицинское пособие. СПб., 2012.
8. Donald N., Olalekan I., Olugbenga T. Ultrasound evaluation of brain infections and its complications in Nigerian infants // Tropical Doctor. 2010. Vol. 40. P. 178-180.
9. Duane H.E., Louis H.H., Ossama А. The 'subdural' space. A new look at an outdated concept // Neurosurgery. 1993. Vol. 32. No. 1. P. 111-120.
10. Frederickson R.G. The subdural space interpreted as a cellular layer of meninges // The Anatomical Record. 1991. Vol. 230. P. 38-51.
11. Volpe J.J. Bacterial and fungal intracranial infections // Neurology of the newborn / Ed. by J.J. Volpe. Saunders, Philadelphia, 2001. P. 774-810.
12. van Wezel-Meijler G. Neonatal Cranial Ultrasonography: Guidelines for the Procedure and Atlas of Normal Ultrasound Anatomy. Berlin. 2007.
13. Yikilmaz A., Taylor G. Sonographic findings in bacterial meningitis in neonates and young infants // Pediatric Radiology. 2008. Vol. 38. P. 129-137.
Контакты:
Васильева Юлия Петровна,
старший научный сотрудник отдела функциональных и лучевых методов диагностики ФГБУ «Детский научно-клинический центр инфекционных болезней» ФМБА России, кандидат медицинских наук. Тел. раб.: (812) 234-38-23. E-mail: [email protected]
На правах рекламы
Изделия внутренней и внешней фиксации для остеосинтеза с кальций-фосфатным покрытием
Керамические материалы на основе различных фосфатов кальция активно используются в современной медицине в виде тонких покрытий на поверхности титановых имплантатов.
Благодаря пористой структуре кальций-фосфатных (Са-Р) покрытий кость врастает в поверхность имплантата и фиксирует его. При этом фазовый состав Са-Р-покрытий должен быть аналогичен минеральному составу костной ткани. На сегодняшний день существует множество разнообразных способов формирования Са-Р-покрытий на поверхности металлов, в частности шликерный и плазменный. Однако наиболее качественные СаР-покрытия формируются микродуговым методом в водных растворах электролитов.
В лаборатории инновационных технологий СКТБ «Биофизприбор» (Санкт-Петербургского филиала ФГУП «Экспериментальные производственные мастерские» ФМБА России) были разработаны составы электролитов и режимы микродугового нанесения тонких Са-Р-покрытий на поверхности пластин для остеосинтеза в целях придания пластинам биоактивных свойств.
Проведенный рентгенофазовый анализ (РФА) показал, что непосредственно после нанесения Са-Р-покрытия, независимо от состава электролита и структурного состояния подложки, находились в рентгеноаморфном состо-
янии, т.е. размер частиц не превышал 100 нм. Повторный РФА Са-Р-покрыггий, подвергнутые термообработке при 1073 К, показал, что они имели следующий фазовый состав: фосфат кальция, двойной фосфат титана-кальция, ти-танат кальция и пирофосфат титана (рис. 1).
На рисунке 2 представлены изображения растровой электронной микроскопии поверхности Са-Р-покрытий, сформированных на поверхности пластин в модифицированном электролите. Структурными элементами покрытий являются сферолиты, чешуйчато-осколочные элементы и поры. Средние размеры структурных элементов Са-Р-покрытий приведены в таблице 2.
Адгезионная прочность исследуемых СаР-покрытий, измеренная по оригинальной методике, в среднем составила 0,99. Отметим, что при Y=1 адгезия максимальна, при Y=0 минимальна. На рисунке 3 приведено оптическое изображение отпечатка индентора на Са-Р-покрытии, на котором видно, что покрыгтие в результате укола индентора деформировалось равномерно, зона деформации при этом невелика, сколов и отслоения покрыгтия не вышвлено.
Основополагающим фактором успешного применения любого материала в медицине является предварительное тестирование в условиях in vitro и in vivo. Исследования токсикологических свойств и санитарно-химические испытания были проведены в испытательной лаборатории доклинических исследований «Биомир» АНО «Институт медико-биологических исследований и техно-
Рис. 1. Рентгеновская дифрактограмма Са-Р-покрытия после термообработки при 1073°К
Рис. 2. Са-Р-покрытие, нанесенное на титановый имплантат
Морфология поверхности Са-Р-покрытий Таблица 1
Покрытие Размер, мкм Поверхностная пористость, %
Сферолиты Чешуйчато-осколочные элементы Поры
Са-Р-покрытие 8-10 3-7 5-10 35-40
Таблица 2 Содержание тяжелых металлов
Металл Содержание, мг/л ПДК, мг/л
Барий < 0,010 0,100
Медь < 0,050 1,000
Свинец < 0,001 0,030
Олово < 0,050 1,00
Хром < 0,010 0,100
Кадмий < 0,0005 0,001
Железо < 0,010 0,300
Цинк < 0,050 1,000
Никель < 0,100 0,100
логий». По результатам исследований было выдано заключение № 073.580.Р.14.
Исследование экстрактов из образцов СаР-покрытий методом атомно-абсорбционной спектрометрии показало, что содержание тяжелых металлов значительно ниже предельно допустимых концентраций (ПДК) (табл. 3).
Проведенные исследования на цито-токсичность in vitro цитотоксического действия не выявили (табл. 3).
Испытания in vivo также не выявили симптомов острой токсичности и изменений внутренних органов испытуемых мышей (табл. 4).
На рисунке 4 представлены образцы готовых титановых пластин для остеосинтеза с Са-Р-покрытиями.
Согласно полученным в ходе исследований результатам было сделано следующее заключение: изделия внутренней и внешней фиксации
Таблица 3 Испытания in vitro
Показатель Полученное значение Допустимое значение
Цитотоксичность (степень реакции клеток) 0 < 0-1
Лизис клеток 0 < 30%
Степень гемолиза 0 < 2,0%
Таблица 4 Испытания in vivo
Показатель Полученное значение
Индекс первичного раздражения в баллах 0
Сенсибилизирующее действие Не выявлено
Оценка кожной реакции (не более 1 балла в сравнении с контролем) 0
для остеосинтеза с Са-Р-покрытием не обладают цитотоксическим , гемолитическим, раздражающим, сенсибилизирующим, мест-нораздражающим и токсическим действием и соответствуют требованиям, предъявляемым к изделиям, постоянно контактирующим с внутренней средой организма.
По результатам проведенных испытаний Федеральной службой по надзору в сфере здравоохранения (Росздравнадзор) было выдано Регистрационное удостоверение на медицинское изделие № РЗН 2015/3157. Согласно данному удостоверению Изделия внутренней и внешней фиксации для остеосинтеза с Са-Р-покрытием по ТУ-9438-003-45866562-2013 допущены к обращению на территории РФ.
Данные изделия предназначены для использования в ортопедии, травматологии, хирургии и стоматологии.
СПб филиал ФГУП «ЭПМ» ФМБА России Тел. : +7 (812) 430 93 33. ююю.ЫоАгрпЪот.ги
Рис. 3. Са-Р-покрытие, нанесенное в базовом электролите, при определении адгезии
Рис. 4. Са-Р-покрытие, нанесенное на поверхность титановых пластин для остеосинтеза
