CC BY
24
УДК 616.717/718-001.2-085.837.3
ВЛИЯНИЕ НИЗКОЧАСТОТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ НА ОСТЕОРЕПАРАЦИЮ ДЛИННЫХ КОСТЕЙ КОНЕЧНОСТЕЙ ПРИ КОМБИНИРОВАННЫХ РАДИАЦИОННО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПОРАЖЕНИЯХ
В.М. Шаповалов, К.Л. Надулич, С.В. Василевич, P.P. Гарипов
Военно-медицинская академия им, СМ, Кирова,
начальник - генерал-майор мед, службы, дм.н, профессор А.Б. Белевитин Санкт -Петербург
В результате выполненного авторами экспериментального исследования доказано, что низкочастотные акустические колебания оказывают стимулирующее влияние на процессы остеоренарации при комбинированных радиационно-механических поражениях. При этом наблюдается увеличение относительной доли зрелой костной ткани, уменьшение доли фиброзных структур, усиление зон васку ляризации регенерата, более благоприятное течение раневого процесса. Наиболее стимулирующее влияние на процессы остеоренарации оказывают модулированные низкочастотные акустические колебания (несущая частота 200 Гц с частотой наложенных звуковых колебаний 5 Гц).
The features of low-frequency acoustic fluctuations influence for reparative osteogenesis was studied on laboratory animals with combined radiation-mechanical defects. The experimental model of combined radiation-mechanical defect (damage of long t ubular bone in combinat ion with the ionizing emissions) in laboratory rats was developed. In the early and late postoperative period the condition of animals remained satisfactory, without local pathological reactions and complications. The course interaction by the low-frequency acoustic fluctuations (different ranges) ensured acceleration and improvement in the quality of regeneration. The greatest stimulating influence on the osteoreparation in combined radiation-mechanical defects showed the modulated low-frequency acoustic fluctuations (carrier frequency -5 Hz with the frequency of imposition of acoustic wave 200 Hz).
Введение
Проблема стимуляции репаративного остеогистогенеза в травматологии является весьма актуальной в связи с высокой частотой травматизма, в том числе с повреждениями опорно-дви-гателыюго аппарата. При возникновении вооруженного конфликта с применением оружия с радиационным компонентом, а также при техногенных ядерных авариях, придется оказывать помощь пострадавшим с комбинированными радиационно-механическими поражениями (КРМП). Изучить их особенности, сложный патогенез, особую тяжесть клинического течения и исходов - важная задача для практической медицины.
Регенерация костной ткани и исход восстановительного процесса поврежденной кости после комбинированного радиационно-механического поражения находятся в прямой зависимости от дозы ионизирующей радиации: чем выше доза, тем медленнее протекает процесс посттрав-матической остеорепарации.
В условиях воздействия лучевого фактора происходит извращение дифференцировки остеогенных клеточных элементов, частично утративших свои жизненные потенции [4].
Причинами замедления костной регенерации являются тяжелые повреждения и гибель камбиальных тканевых элементов кости, то есть клеток периоста и эндоста. Повреждению остеопо-тентных тканевых элементов способствует не только весьма вероятное непосредственное на них воздействие лучевого фактора, но и вся сумма при этом возникающих местных и общих нервно-трофических и гемодинамических расстройств [2, 4].
За последние годы много новых достижений обогатили проблему оптимизации остеорепарации. Прогресс медицинской техники и использование в клинической практике физиотерапевтических (стимулирующих) способов лечения переломов костей связаны с воздействием энергии на область повреждения. Изучение механизмов воздействия энергетических полей необходимо для совершенствования аппаратуры и для создания эффективных способов активного управления регенерацией. Среди различных способов стимуляции остеорепарацнн широкое применение получили ультразвуковая кавитация (диапазон акустических колебаний более 20000 Гц), воздействие электрического поля, гальваноэлектростимуляция, излучение опти-
ческих квантовых генераторов и инфракрасное лазерное излучение, диатермия [1, 5, 6].
Зарубежные исследователи рассматривают применение низкочастотных акустических колебаний в качестве возможных способов влияния на процессы остеорепарации [7, 8, 9]. В связи с этим цель исследования - экспериментальная оценка влияния низкочастотных акустических колебаний (различного диапазона) на процессы остеорепарации длинных трубчатых костей при комбинированных радиационно-механических поражениях.
Материал и методы
Для эксперимента взято 36 белых беспородных крыс (самцов) массой 180 - 220 г. Всем животным выполнили остеотомию бедренной кости в средней трети с последующим интрамедул-лярным остеосинтезом. После предварительного внутримышечного введения 0,7 мл 1 % раствора пропофола и 0,4 мл 0,25 % раствора дроперидо-ла под местной анестезией 0,5 % раствором новокаина осуществляли доступ к бедренной кости. Следующим этапом вводили имплантат (титановая проволока 1,0x25 мм ВТ-10) на всю длину мозговой полости кости через ее дистальный метаэпифиз. Бором производили остеотомию бедренной кости по всей окружности, после чего отломки кости сопоставляли. Рану послойно ушивали. Для профилактики инфекционных осложнений внутримышечно однократно вводили 500000 ЕД бензилпенициллина натриевую соль.
частотой 5 Гц формой меандра, на 2 - воздействовали частотой 50 Гц, форма импульса меандр, у 3 - частота приметаемых колебаний составила 1 Гц. Воздействие акустическими колебаниями с модулированной частотой (несущая частота 200 Гц с частотой наложенных колебаний 5 Гц) было использовано у 4 группы животных. Начиная со второго дня после операции, на животных 1-4 групп ежедневно в течение 25 мин воздействовали низкочастотными акустическими колебаниями. Продолжительность курса - 30 суток. На животных 5 группы (контрольная на 30 сут) воздействие низкочастотными акустическими колебаниями не проводили. Время наблюдения до выведения из опыта составило 30 суток. Животные 6 группы (контрольная на 45 сут) воздействию низкочастотных акустических колебаний также не подвергались. Из эксперимента они были выведены через 45 суток (табл. 1).
После выведения животных из опыта оценку динамики репаративного остеогенеза производили путем изучения выделенного материала посредством рентгенографии с последующей денситометрией. Далее осуществляли морфологическую оценку регенерата.
На полученных рентгенограммах оценивали оптическую плотность зоны регенерата методом цитоморфометрии с помощью программного обеспечения PhotoM версия 1.21 (freeware) Л. Chernigovskii (2000 - 2001).
Таблица 1
Распределение животных в группах по виду воздействия низкочастотными акустическими колебаниями
Группа Частота НАК, Гц Время ежедневного воздействия НАК, мин Время наблюдения за животными, сутки Уровень шумового давления, Дб
1 5 25 30 95
2 50 25 30 95
3 1 25 30 95
4 200 Гц+ 5 Гц 25 30 95
5 - - 30 -
6 - - 45 -
Для моделирования комбинированного радиационно-механического поражения сразу после завершения операции все животные подвергались равномерному гамма облучению в дозе 3,0 Гр. Данная модель радиационно-механического поражения относится к средней степени тяжести двухфакторного комбинированного радиационного поражения (летальная доза — ЛД = ш/30) [3].
Животные были разделены на 6 групп по 6 крыс в каждой. У животных 1 группы для воздействия использовали акустические колебания
Для гистологического исследования экспериментального материала костную ткань фиксировали в 10 % нейтральном формалине и декаль-цинировали в 25 % растворе органической кислоты «трилон Б>>. Обзорное морфологическое и морфометрическое исследования проводили на препаратах, окрашенных гематокислином и эозином, пикрофусином по ван Гизону.
Морфометрический подсчет площади тканевых структур (фиброзная ткань, зрелые костные балки, незрелые костные балки, кроветворная мозговая ткань, сосуды кортикальной пластин-
но-механических поражениях наблюдается увеличение относительной доли зрелой костной ткани, уменьшение доли фиброзных структур, усиление зон васкуляризации регенерата, более благоприятное течение раневого процесса.
3. Наибольшее стимулирующее влияние на процессы остеорепарации при комбинированных радиационно-механических поражениях оказывают модулированные низкочастотные акустические колебания (несущая частота - 200 Гц с частотой наложенных звуковых колебаний 5 Гц).
Литература
1. Военная травматология и ортопедия : учебник /
В.А. Аверкиев [и др.]. — СПб.: ВМедА, 2004. — Гл. 4.
- С. 89 - 120.
2. Грицанов, А.И. Некоторые вопросы течения и лечения закрытых переломов у пораженных проникающей радиацией (экспериментальное исследование): автореф. дис. ... канд. мед. наук / Грицанов А.И. — А.: ВМедА им. С.М. Кирова, 1967. — 16 с.
3. Основы медицинской радиобиологии / Н.В. Бугомо [и др.]. — СПб.: ООО «Издательство Фолиант», 2004.
- Гл. 4. - С. 111 - 186.
4. Сиповский, П.В. К вопросу о влиянии ионизирующей радиации на процесс остеогенеза / П.В. Сиповский // Лучевая болезнь и комбинированные поражения. — А., 1958. — С. 181 — 193.
5. Ткаченко, С.С. Некоторые вопросы применения ультразвука, электрического поля и излучения ОКГ в лечении переломов длинных трубчатых костей /
С.С. Ткаченко, В.В. Руцкий // Актуальные вопросы лечения переломов длинных трубчатых костей: тез. и реф. докл. на науч. конф., посвящ. 75-летию каф. воен. травматологии и ортопедии ВМА им. С.М.Ки-рова. — А., 1975. — С. 3 — 5.
6. Ткаченко, С.С. Электростимуляция остеорепарации / С.С. Ткаченко, В.В. Руцкий. — Л.: Медицина, 1989.
- 207 с.
7. Edmund, Y.S. Biophysical stimulation of bone fracture repair, regeneration and remodeling / Y.S. Edmund // Eur. Cell.'Mater. - 2003. - Vol. 6.'- P. 72 - 85.
8. Guldberg, R.E. Mechanical stimulation of tissue repair in the
hydraulic bone chamber / R.E. Guldberg, N.J. Cardwell, X.E. Guo//J. Appl. Physiol. — 1997. — Vol. 12, N 8. — P. 12 - 95.
9. In vitro acoustic waves propagation in human and bovine
cancellous bone / L. Cardoso [et al.] // J. Bone Mineral Res. - 2003. - Vol. 18, N 10. - P. 1803.
