Особенности репаративной регенерации костной ткани при введении перфторана различными способами

Актуальность исследования. Рост показателей общего травматизма на протяжении последних 10−15 лет происходит на фоне роста частоты и тяжести осложнений травматических повреждений костей скелета. Во многих случаях это связано с нарушениями остеорепарации и зависит от объема повреждения и механизма самой травмы, природы травмирующего агента, развития инфекционных осложнений и ряда других факторов [9]. Несмотря на очевидный прогресс хирургической техники и медицинских технологий, появление новых средств и методов фармакологической коррекции [109, 162], частота нарушений консолидации отломков костей и возникновения ложных суставов остаётся на высоком уровне [3, 62, 71, 76, 84, 138, 175]. Так, по данным Ю. Г. Шапошникова (1997) причиной инвалидизации, наступившей вследствие травмы аппарата движения, в 70% случаях являются осложнения течения заживления переломов, а по данным ряда авторов [63, 86, 94, 177] от 6 до 25% случаев диафизарных переломов длинных трубчатых костей средних сегментов скелета свободных конечностей костей осложняются развитием ложных суставов. Совокупность перечисленных обстоятельств определяет актуальность изучения особенностей репаративной регенерации тканей в зоне травмы и, в частности, реактивности пластинчатой костной ткани. Разработка новых способов оптимизации репаративной регенерации костной ткани остается актуальной проблемой теоретической морфологии, решение которой имеет важное значение для травматологии [22, 24, 82, 103].

Известно, что особенностью течения процесса репаративной регенерации костной ткани является последовательная смена этапов. От момента альтерации до образования морфологически зрелой костной ткани, заполняющей костный дефект и восстановления функции кости, проходит достаточно много времени. При этом стадийность репаративного процесса и временная протяженность каждой стадии зависят от многих условий: объем и механизм повреждения, функциональные нарушения отдельных регуляторных систем и их сочетанные дисфункции [1, 7, 10, 18, 51], степень повреждения транспортных систем и выраженность отека и гипоксии. Одно из главных мест в этом, далеко не полном перечне обстоятельств, обусловливающих особенности течения репаративной регенерации костной ткани занимает сохранность и пролиферативная активность пула остеогенных клеточных элементов [25, 28, 30, 39, 91].

При точной репозиции и хорошей фиксации костных отломков, сохранности кровоснабжения зоны повреждения кости у молодых пациентов с неотягощенным анамнезом репаративный процесс имеет благоприятное течение и исход. Пожилой возраст, обширные костные дефекты, нарушение кровоснабжения зоны перелома, наследственные заболевания соединительной ткани, ослабление организма, связанное с перенесенными заболеваниями и т. п. снижают способность организма к остеогенезу. Восстановление поврежденных костей в этих случаях может оказаться неполноценным или замедленным [62, 86].

Решение указанной проблемы возможно посредством оптимизации состояния внутритканевой среды непосредственно в зоне регенерации, а также активации остеогенеза с выходом за пределы генетического алгоритма остеогенных клеток и их предшественников, характерного для естественного течения репаративной регенерации. При этом необходимо учитывать, что основным механизмом как физиологической, так и репаративной костной регенерации является пролиферация и дифференцировка предшественников остеогенных клеток, находящихся в периосте и эндосте [28, 39, 42, 43]. Перечисленные структуры как раз и повреждаются в наибольшей степени при диафизарных переломах длинных трубчатых костей. Поэтому частота посттравматических осложнений, связанных с нарушением репаративного остеогенеза, остается достаточно высокой. В первую очередь потому, что в условиях гипоксии в области повреждения происходит дифференцировка остеогенных клеток в хондробласты с последующим формированием ложного сустава даже и при надежной фиксации репонированных отломков. Это побуждает к постоянному поиску средств и способов нормализации кровотока в зоне травмы с целью купирования гипоксии в области перелома с целью оптимизации формирования костной мозоли [70].

В этой связи перспективно использование функциональных возможностей кровезаменителей с газотранспортной функцией, в частности перфторана. Среди биолбгических эффектов при введении перфторана разработчики препарата отмечают улучшение показателей гемодинамики, в том числе мембраностабилизирующий и кардиопротекторный эффекты. Улучшение реологических показателей крови происходит за счет повышения эластичности мембраны эритроцитов. Перфторан предназначен для возмещения острой и хронической гиповолемии при травматическом, геморрагическом, ожоговом и инфекционно-токсическом шоке, черепно-мозговой травме, операционной и послеоперационной гиповолемиидля лечения нарушений микроциркуляции и периферического кровообращения (изменении тканевого метаболизма и газообмена, гнойно-септическом состоянии, инфекции, нарушении мозгового кровообращения, жировой эмболии) — а также применяется при регионарной перфузии, лаваже легких, для промывания гнойных ран брюшной и других полостейдля противоишемической защиты донорских органов [35].

Цель исследования: изучить. особенности репаративной регенерации костной ткани после экспериментального моделирования высокоэнергетического перелома при различных способах введения кровезаменителя с газотранспортной функцией «Перфторан».

Задачи исследования:

1. Изучить динамику восстановления пластинчатой костной ткани компактного костного вещества после моделирования высокоэнергетического перелома диафиза бедренной кости белой крысы.

2. Провести сравнительное рентгенографическое исследование особенностей консолидации костных отломков и формирования костной мозоли на сроках 3, 7, 15, 21, 30, 45 и 60 суток после моделирования высокоэнергетического перелома диафиза бедренной кости белой крысы и введения перфторана различными способами (местно, внутрибрюшинной и интрамедуллярно).

3. Изучить морфологические отличия воспалительного инфильтрата в межотломковой зоне на сроках 3 и 7 суток после моделирования высокоэнергетического перелома диафиза бедренной кости белой крысы и введения перфторана различными способами (местно, внутрибрюшинной и интрамедуллярно).

4. Исследовать отличительные морфологические особенности формирования костной мозоли на сроках 15, 21, 30, 45 и 60 суток после моделирования высокоэнергетического перелома диафиза бедренной кости белой крысы и введения перфторана различными способами (местно, внутрибрюшинной и интрамедуллярно).

Научная новизна. На значительном экспериментальном материале при высокоэнергетических переломах диафизов длинных трубчатых костей доказана целесообразность применения перфторана с целью оптимизации репаративиой регенерации пластинчатой костной ткани компактного костного вещества диафизарной локализации.

Впервые для оптимизации репаративной регенерации пластинчатой костной ткани диафизов длинных трубчатых костей применено введение кровезаменителя с газотранспортной функцией в костно-мозговой канал.

С помощью рентгенологического и комплекса морфологических методов в ходе сравнительного экспериментального исследования доказана эффективность внутрикостного (интрамедуллярного) способа введения препарата по сравнению с’внутрибрюшинным (системным) и местным (в область перелома) способами.

Практическая значимость работы. Создано техническое устройство (полый перфорированный стержень для экспериментального внутрикостного остеосинтеза длинных трубчатых костей мелких животных и введения лекарственных препаратов в костномозговой канал), могущее стать прототипом для разработки аналогичных по функциональным возможностям устройств для применения их на людях.

Разработан новый способ применения известного лекарственного вещества по новому назначению, предполагающий адресную доставку кровезаменителя с газотранспортной функцией непосредственно в зону перелома, позволяющий избежать дополнительной травматизации и уменьшить дозу вводимого препарата.

Показано, что внутрикостное (интрамедуллярное) введение кровезаменителя с газотранспортной функцией перфторан при высокоэнергетических переломах диафизов длинных трубчатых костей оптимизирует репаративный остеогенез. Иные способы введения перфторана (внутрибрюшинный и местный — в межотломковое пространство) существенно не влияют на течение репаративных процессов в зоне перелома.

Реализация работы. Основные положения, выносимые на защиту, выводы и практические рекомендации внедрены в лекционный курс и практическую часть учебного курса кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии Ивановской государственной медицинской академии, кафедр морфологического профиля и кафедры травматологии и ортопедии с курсом военно-полевой хирургии Курского государственного медицинского университета, а также кафедры анатомии и гистологии Белгородского государственного университета (приложение 1).

Апробация работы. Основные результаты, полученные в ходе исследования были представлены на итоговых научных сессиях Курского государственного медицинского университета и ЦентральноЧерноземного научного центра РАМН (Курск, 2007, 2008, 2009), конференции молодых учёных КГМУ (Курск, 2007), межкафедральной конференции морфологических кафедр КГМУ (Курск, 2009), Научно-практической конференции с международным участием, посвященной 85-летию со дня рождения доктора медицинских наук, профессора Степанова Петра Федоровича (Смоленск, 2009).

Публикации: по материалам диссертации опубликовано 6 статей, в том числе 2 — в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Получено 1 свидетельство на полезную модель и 1 положительное решение на выдачу патента РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 118 странице основного текста, иллюстрирована 6 таблицами и 36 рисунками, среди которых микрофотографии гистологических препаратов, графики и гистограммы. Работа состоит из введения, глав «обзор литературы», «материал и методы исследования», главы «результаты собственных исследований», заключения, выводов, практических рекомендаций и приложения. Указатель использованной.

Выводы.

1. При высокоэнергетическом переломе диафиза бедренной кости, сопровождающемся разрушением эндоста и периоста Четырехразовое интрамедуллярное введение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан на протяжении первых 7 суток после травмы достоверно повышает относительное количество макрофагов в 1,8 раза и в 2 раза снижает количество нейтрофилов.

Введение

перфторана в полость брюшины также статистически достоверно снижает количество нейтрофилов в инфильтрате в 1,3 раза по сравнению с контролем и, в отличие от интрамедуллярного способа введения, достоверно повышает количество лимфоцитов в 4 раза.

2.

Введение

Перфторана в межотломковую зону на протяжении 7 суток после моделирования высокоэнергетического перелома не приводит к статистически достоверным по сравнению с контролем качественным и количественным. изменениям популяции клеток воспалительного инфильтрата.

3. Интрамедуллярное введение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан оптимизирует формирование костной мозоли в наибольшей степени по сравнению с внутрибрюшинным и местным способами введения. Это подтверждается уменьшением толщины формирующейся костной мозоли соответственно в 3,1 и 2,3 раза.

4. Интрамедуллярное введение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан по сравнению с внутрибрюшинным и местным способами его введения снижает частоту замедления консолидации костных отломков и частоту формирования ложных суставов.

88 ч.

5. Интрамедуллярное введение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан ускоряет разрешение экссудативной фазы воспаления в области высокоэнергетического перелома трубчатой кости, ускоряет и оптимизирует течение пролиферативной фазы воспаления.

Практические рекомендации.

1. При разработке новых методов стимуляции и оптимизации репаративной регенерации костной ткани при высокоэнергетических переломах, сопровождающихся разрушением периоста и эндоста I следует учитывать зависимость направления дифференцировки остеогенных клеток от качества репозиции, надежности иммобилизации и уровня оксигенации остеогенных клеток в формирующейся костной мозоли.

2. Целесообразно применение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан для оптимизации репаративной регенерации костной ткани при высокоэнергетических переломах трубчатых костей.

3. Наиболее предпочтительным способом введения кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан при высокоэнергетических переломах трубчатых костей является его инъекция непосредственно в полость костномозгового канала через полости в штифтах для интрамедуллярного остеосинтеза.