HEALING OF EXPERIMENTAL DEFECT IN A LONG BONE AFTER IMPLANTATION OF «COLLAPAN» OSTEOPLASTIC MATERIAL IN ITS CAVITY (COMPUTED TOMOGRAPHIC STUDY)

Full Text

Одной из важных проблем, с которой сталкиваются в своей практике врачи-ортопеды, является регенерация ткани в области костных дефектов, что определяет необходимость поиска средств, обеспечивающих их полное заживление [7]. Трансплантация костной ткани (КТ) для замещения костных дефектов имеет многовековую историю, за годы которой были достигнуты значительные успехи. Однако из-за высокой частоты осложнений, которые могут возникать после подобных операций, в последние годы возрастает интерес к кальций-фосфатным остеопластическим материалам (ОПМ) и их комбинациям с коллагеном [5, 8]. Сходство химического строения подобных материалов с КТ и инертность по отношению к биологическим тканям дают возможность широко использовать их для замещения утраченной КТ [2, 14]. Препарат «КоллапАн», который используют в клинической практике с 1995 г. [14], продемонстрировал высокую биосовместимость и превосходные характеристики при лечении костных дефектов в ортопедии, травматологии, хирургии позвоночника, стоматологии и челюстно-лицевой хирургии [1, 7, 10, 15]. Экспериментальные и клинические исследования, которые в большинстве случаев были проведены ванный в полость костного дефекта «КоллапАн» постепенно подвергается резорбции и замещению новообразованной КТ [9]. Так, по одним данным [4], это происходит через 6 мес, а по другим [3] - через 3 мес остаются лишь мелкие его частицы. Известно, что на скорость новообразования КТ и резорбции ОПМ влияют многие факторы, к которым относятся размер, геометрическая форма имплантата, а также размер дефекта и регенерационный потенциал КТ [14, 17, 18]. Все это свидетельствует о том, что для характеристики особенностей, скорости новообразования КТ и резорбции ОПМ необходимы экспериментальные модели костного дефекта, на которых в стандартних условиях можно изучать и сравнивать между собой различные ОПМ [3]. Цель настоящего исследования - с помощью компьютерной томографии изучить динамику заживления дефекта диафиза бедренной кости крыс после введения в него препарата «КоллапАн». Материал и методы. Эксперимент проведен на 30 белых лабораторных крысах-самцах 8-месячного возраста с массой 250±10 г при соблюдении правил «Европейской конвенции защиты позвоночных животных, которые используются в экспериментальных и других целях» [11]. Хирургическое вмешательство проводили под кетаминовым на губчатой КТ, показывают, что имплантиро-наркозом в условиях асептики. С помощью стоматологиче ского бора диаметром 2,5 мм при малых оборотах и с охлаждением создавали транскортикальный диафизарный дефект с обеих сторон, который без жесткой фиксации заполняли ОПМ «КоллапАн» (Интермедапатит, Россия, регистрационный номер ФСР 2011/10304). Последний является искусственным гранулированным биокомпозитным материалом, который сделан на основе особо чистого синтетического наноструктурированного гидроксиапатита, коллагена I типа крупного рогатого скота и антибиотика (линкомицин, гентамицин и др.) [9]. Далее на 15-, 30-, 60-еи 120-е сутки после операции проводили исследование бедренных костей с имплантированным ОПМ на 16-срезовом спиральном компьютерном томографе «TOSHIBA Activion» (Toshiba, Япония). При этом исследовали динамику биодеградации имплантата, а также выраженность послеоперационных осложнений через наличие или отсутствие разрежения материнской кости [6]. В единицах Хаунсфилда (HU) измеряли оптическую плотность регенерата с имплантатом и прилегающего к нему кортикального слоя материнской кости. Для оценки разницы названных показателей определяли относительную оптическую плотность регенерата по формуле: АПР (HU) ОПР= ×100%, АПМК (HU) где ОПР - относительная оптическая плотность регенерата (%); АПР - абсолютная оптическая плотность регенерата; АПМК - абсолютная оптическая плотность прилегающей к области дефекта материнской кости [13, 16]. Под материнской костью мы понимаем прилегающую к дефекту кость, которая располагается по краям дефекта и является источником остеогенных клеток, которые, в свою очередь, и обеспечивают сам процесс новообразования костной ткани в дефекте. Полученные цифровые данные обрабатывали статистически с вычислением среднего арифметического значения и его стандартной ошибки. Значимость различий между сравниваемыми показателями оценивали с помощью t-критерия Стьюдента с использованием пакета прикладных статистических компьютерных программ Excel. Различия считали значимыми при Р<0,05 [12]. Результаты исследования. На 15-е сутки хорошо визуализируется область дефекта бедренной кости с тенью ОПМ овальной формы, который заполняет не только дефект кортикального слоя кости, но и часть ее костномозговой полости (рис. 1). Имплантат имеет однородную консистенцию, граница между ним и материнской костью четко прослеживается, причем видно, что плотность ОПМ меньше плотности материнской кости. Последняя на 15-е сутки наблюдения признаков разрежения не имеет. На 30-е сутки эксперимента граница между ОПМ и материнской костью на уровне кортикального слоя кости уже не четкая и практически не прослеживается. Место имплантации определяется лишь за счет оставшейся части ОПМ в костномозговой полости и небольшого углубления в наружной части кортикального слоя кости. Оптическая плотность на 15-е сутки места имплантации ОПМ «КоллапАн» составляет 1165±31 HU, а прилегающей к месту травмы материнской кости - 1630±61 HU, на 30-е сутки она значимо увеличивается на 35,15 и 9,99% (Р<0,05), составляя 1575,2±67 и 1793±22 HU соответственно. Относительная оптическая плотность места имплантации составила 71,5% на 15-е сутки и 87,8% - на 30-е сутки эксперимента. На 60-е сутки в одних случаях место имплантации ОПМ имеет снаружи уже восстановленный кортикальный слой и визуализируется только благодаря небольшому его утолщению со стороны костномозговой полости (рис. 2). В других случаях имеется небольшое углубление в наружной части кортикального слоя кости с хорошо выраженной эндостальной мозолью. Последняя образуется на месте ОПМ, повторяет его контуры, имеет четкие границы и почти такую же плотность, как и материнская кость (рис. 3). Признаки разрежения материнской кости не определяются. Оптическая плотность места имплантации ОПМ «КоллапАн» составляет 1757±86 HU, а прилегающей к месту травмы материнской кости - 1791±29 HU, что на 11,55% (Р<0,05) больше в первом и почти без изменений во втором случае. Относительная оптическая плотность места имплантации на 10,4% больше таковой на 30-е сутки эксперимента, но все еще составляет 98% от оптической плотности материнской кости. На 120-е сутки эксперимента снаружи происходит полное восстановление кортикального слоя бедренной кости, который уравнивается по плотности и форме с материнской костью. Однако место имплантации ОПМ еще хорошо визуализируется благодаря едва заметному утолщению кортикального слоя со стороны костномозговой полости или из-за большой эндостальной мозоли, которая образовалась на месте ОПМ (рис. 4). Последняя по плотности уравнивается с материнской костью, которая признаков разрежения не имеет. Оптическая плотность места имплантации ОПМ и прилегающей к месту травмы материнской кости значимо не изменяется по сравнению с таковой на 60-е сутки эксперимента и составляет 1777±6 и 1714±44 HU соответственно (Р>0,05). Обсуждение полученных данных. При исследовании с помощью компьютерного томографа компактного вещества (диафиза) бедренных костей крыс после имплантации в их дефект ОПМ «КоллапАн» установлено, что последний обладает высокой биосовместимостью, о чем свидетельствует отсутствие признаков разрежения материнской кости во все сроки наблюдения. Эти результаты согласуются с данными большинства исследователей [1, 3, 4, 7, 8, 10, 14, 15]. В ранние сроки наблюдения (15-е сутки) нет заметных рентгенологических проявлений интеграционного и резорбционного процесса ОПМ, поскольку еще четко прослеживаются контуры имплантата в костномозговой полости, а также граница между ним и материнской костью со стороны кортикального слоя кости. С 30-х суток эксперимента появляются и далее нарастают признаки новообразования и созревания КТ регенерата, при этом в костномозговом пространстве это происходит четко по контурам ОПМ. В результате дефект в кортикальном слое кости сначала уменьшается, а на 120-е сутки исчезает. Одновременно нарастает абсолютная и, как следствие, относительная оптическая плотность промежуточной и эндостальной части регенерата. Последняя на 120-е сутки наблюдения превышает 100%, что, по данным денситометрического исследования, можно оценить как полное восстановление целостности кости. Г. Н. Берченко и соавт. [3] в своем исследовании также наблюдали уже с 30-х суток эксперимента формирование в дефекте бедренной кости широкого пласта новообразованной КТ с постепенно лизируемыми частицами «КоллапАн», а на 90-е сутки - почти полное восстановление дефекта, с мелкими остатками имплантата. По результатам настоящего исследования в последний срок наблюдения (120-е сутки) рентгенологически происходит 100% восстановление целостности кортикального слоя кости, о чем свидетельствует отсутствие деформаций на наружной ее поверхности и выравнивание плотности с материнской костью. Однако в конце эксперимента отсутствует полное восстановление первоначальной формы кости, поскольку остается плотная, полусферической формы эндостальная мозоль, которая образовалась четко по контурам ОПМ. Таким образом, выявленная рентгенологическая динамика заживления дефекта кости свидетельствует о высокой биосовместимости материала «КоллапАн», его хорошей интеграции с КТ, а также о способности ОПМ к резорбции в срок свыше 4 мес.

About the authors

A. V. Koren’kov

Sumy State University

Email: korenkov-alexsey@mail.ru

References

Supplementary files