Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Тrauma" Том 11, №1, 2010

Back to issue

Експериментальні аспекти застосування нових композитних матеріалів для пластики дефектів кісток

Authors: І. Г. Герцен - ДУ «Інститут травматології та ортопедії АМН України», Київ, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

В статті проаналізовані сучасні матеріали для пластики порожнинних дефектів кісток. Експериментально доведені перспективні напрямки по заміщенню дефектів кісток фосфорно-кальцієвим композитом.

В статье проанализированы современные материалы для пластики полостных дефектов костей. Экспериментально доказаны перспективные направления по замещению костных дефектов фосфорно-кальциевым композитом.

In article were analyzed modern materials for bone defects substitution. Perspective directions on replacement of bone defects with phosphorus-calcic are experimentally proved to composite.


Keywords

дефекти кісток, методи остеопластики, кальцій-фосатний композит

дефекты костей, методы остеопластики, кальций-фосфатный композит

bone defetcs, methods of osteoplasty, calcium-phosphates compositum

Відомо, що перша зареєстрована імплантація кісткової тканини була виконана в 1668 році [6]. Проте, незважаючи на багатовікову історію, проблема заміщення дефектів кісток не тільки не втратила актуальність, а й з науковими досягненнями набула нових напрямків. Це сприяло появі матеріалів з високими пластичними можливостями.

Необхідність застосування кісткових трансплантатів в ортопедії та травматології виникає при лікуванні різних ушкоджень і захворювань. Передусім це: посттравматичні дефекти кісток, уповільнене зрощення, псевдоартрози, пухлини і пухлиноподібні захворювання; кісткові дефекти внаслідок остеомієліту та дегенеративно-дистрофічних захворювань [3].

Пошуки оптимальних матеріалів для кісткової пластики тісно пов’язані з намаганнями розкрити механізми фізіологічної та репаративної регенерації, а також можливістю керувати фізико-хімічними властивостями імплантатів. Тому в дослідженнях з цієї проблеми тісно переплітаються не тільки хірургічні аспекти трансплантації, а й гістомор­фоло­гічні, лабораторні та експериментальні методи [1].

Аутокістка – матеріал, що найбільш часто використовується для остеопластики. Аутотрансплантати здатні забезпечити структурну підтримку, мають остеоіндуктивні та остеокондуктивні властивості, ремоделюються в результаті нормальних фізіологічних механізмів, перетворюючись на здорову кістку. На сьогоднішній день жоден з відомих матеріалів за своїми остеоіндуктивними (остеогенними) властивостями не відповідає аутокістці. Проте аутопластика кісткових дефектів має недоліки, пов’язані з унеможливленням заміщення великіх дефектів, додатковою хірургічною травмою: збільшення часу операції, складність взяття у дітей, відсутність повноцінної аутокістки при системному остеопорозі та ін.

Алогенна кістка, в тому числі її сучасний варіант – тутопласт, частково зберігає структурну міцність, остеоіндуктивні та остеокондуктивні властивості аутотрансплантата. Однак методика використання алотрансплантатів має ряд значних недоліків: потрібен відбір донорів, для одержання і збереження потрібне технічне та законодавче забезпечення, можливість запалення, відторгнення трансплантата, мала швидкість біодеградації матеріалу [3].

Перспективними імплантатами для кісткової хірургії на сьогодні є кальцій-фосфатні біоматеріали. Серед них в наш час широко застосовуються синтетичний та біологічний керамічні апатити [2]. Керамічний гідроксіапатит – штучно синтезовані кристали неорганічного матриксу кістки. Остеопатит керамічний – комбінований матеріал, що отримують шляхом поєднання склофази з біологічним апатитом тваринного походження. Дані матеріали наділені остеокондуктивними та біодеградаційнними властивостями і є абсолютно біосумісними.

Недоліками цих імплантатів є спірні остеоіндуктивні властивості, а також зменшення компресійної стійкості зі збільшенням пористості імплантата.

Вищезазначене обумовило широке розповсюдженню в кістково-пластичній хірургії композитних матеріалів. Це пов’язано з тим, що жоден з синтетичних компонентів, що використовуються при виготовленні імплантатів, не наділений усіма властивостями кісткової тканини. Цільні ж фрагменти біологічних матеріалів мають обмежений набір пластичних властивостей. Тому композити дають можливість отримати кістково-пластичний матеріал, який за хімічними та механічними властивостями наближається до «золотого стандарту» - аутоостеопластики.

Групою зарубіжних вчених [4] синтезований кальцій-фосфатний композит (КФК).

КФК – синтетичний замісник кісткової тканини, який повторює кристалічну структуру мінерального матриксу кістки та має здатність до біодеградації. Композит імплантується у вигляді пасти, яка під впливом температури тіла твердіє, набуваючи густини компактної кісткової тканини. Ця речовина має здатність до біорезорбції з утворенням нової кісткової тканини [5].

Мета роботи - в експерименті визначити можливості заміщення дефектів кісток фосфорно-кальцієвим композитом та провести порівняльну характеристику імплантаційних властивостей кальцій-фосфатного композиту з синтетичним та біологічним апатитами.

Матеріал та методи

Експериментальне дослідження виконане на 72 дорослих кроликах породи шиншила масою 2,7-2,9 кг. Оперативне втручання виконували в стерильних умовах (операційна віваріуму) під комбінованою анестезією. Внутрішньом’язово вводили 2 мл 3% розчину кетаміну, місцево – 5 мл 0,5% розчину новокаїну. Дефект кістки нами змодельований шляхом перфорації проксимального епіметафіза великогомілкової кістки хірургічним кортикальним свердлом діаметром 3 мм. Отвір мав довжину близько 6 мм і проходив через обидва кортикальні шари кістки. Порожнину, що штучно утворили, у тварин першої групи заповнювали фосфорно-кальцієвим композитом (21 кролик). У тварин другої групи - 21 кролик - біологічним гідроксіапатитом (пористий ОСТАП); у тварин третьої групи - 21 кролик - синтетичним гідроксіапатитом (пористий КЕРГАП).

Дев’яти прооперованим тваринам остеопластику не виконували - група контролю. Післяопераційну рану пошарово зашивали шовковими нитками. Іммобілізацію прооперованої кінцівки не проводили. Строки спостереження за кроликами становили: 7, 14, 28, 60, 90, 180 та 360 діб після оперативного втручання. Досліджували по 3 кролика на кожний строк спостереження (таблиця).

Експерименти на тваринах проводили відповідно до правил «Європейської конвенції захисту хребетних тварин, що використовуються в експериментальних та інших наукових цілях». У динаміці спостерігали загальні реакції тварин, а також були виконані рентгенологічні та гістоморфологічні методи дослідження.

Результати та обговорення

В експерименті не визначено загальних та місцевих проявів реактивності на фосфорно-кальцієвий композит, а також на ОСТАП та КЕРГАП. Аналіз даних рентгенологічного дослідження показує відносно швидшу остеоінтеграцію в зоні імплантованого кальцій-фосфатного композиту (межа «імплантат-кістка» у першій групі не відмічалась вже на 14 добу після операції).

Морфологічні дослідження показали, що навколо імплантованого в дефект матеріалу КФК виникало активне ендостальне та періостальне кісткоутворення, яке супроводжувалось формуванням молодих кісткових перекладок. Останні щільно прилягали до імплантата.

З 60-ї доби спостерігали крайову резорбцію імплантата. Резорбційні порожнини заповнювались новоутвореною кістковою тканиною або ретикулярним кістковим мозком. З часом, через 180 та особливо через 360 діб (рис. а) – регенерат набував будови компактної кісткової тканини. Ендостальний регенерат практично повністю перебудовувався з формуванням у кістковій порожнині жовтого кісткового мозку.

Аналіз морфологічних даних в інших досліджуваних групах показав відносно сповільнену біодеградацію. Навіть через 360 діб після імплантації визначали наявність гранул ОСТАПу та КЕРГАПу в кістці (рис. б,в). Реакція кісткової тканини на травму була аналогічною тій, що ми спостерігали при пластиці КФК.

Висновки

Встановлено, що імплантований в губчасту кісткову тканину кальцій-фосфатний композит також, як і синтетичний (КЕРГАП) та біологічний (ОСТАП) апатити, не викликає після імплантації патологічної реакції в оточуючій кістковій тканині і кістковому мозку, не порушує кісткоутворюючу функцію ендоста, поступово піддає біодеградації та заміщенню новою кістковою тканиною.

Порівняльний аналіз даних рентгенологічного та гістологічного досліджень свідчить, що кальцій-фосфатний композит піддається більш активній перебудові (на 180-й день після імплантації він не виявляється або визначаються тільки його залишки). Біодеградація ОСТАПу та КЕРГАПу відбувається дещо повільніше, ніж кальцій-фосфатного композиту.


Bibliography

  1. Лузин В.И., Ивченко В.К., Ивченко Д.В., Скоробогатов А.Н., Панкратьев А.А. // Травма, Т. 6, №3, 2005, - С. 272-277.
  2. Слуцкий Л.И. // Биологические вопросы биоматериаловедения, 2002, С. 95-109.
  3. Філипенко В.А., Зиман З.З., Мезенцев В.А. // Збірник наукових праць 12 з¢ізду ортопедів-траваматологів України, Донецьк, 2001. - С. 144-147.
  4. Driessens FCM, Boltong M.G., Wenz R./ 12th Conference of the European Society of Biomechanics, Dublin, Ireland, 27-30th August 2000.
  5. Ooms EM, Wolke JGC, van der Waerden JPSM, Jansen JA. // Trabecular bone Response to injectable Ca-P Cement, 2002, 61: 9-18.
  6. Operative orthopaedics. / Edited M.W. Chapman. – 2 edition – J.B. Lippincott Company, Philadelphia, 1993. – Vol. 1. – P.1-1030.

Similar articles

Authors: Гузенко С.О., Куций М.М., Хмельницька міська дитяча лікарня
"Тrauma" Том 13, №1, 2012
Date: 2012.05.04
Categories: Traumatology and orthopedics
Polylactide-based biomaterial and its use as bone implants (analytical literature review)
Authors: Дєдух Н.В. (1), Макаров В.Б. (2), Павлов А.Д. (3)
1 - ДУ «Інститут геронтології імені Д.Ф. Чеботарьова НАМН України», м. Київ, Україна
2 - ДЗ «Спеціалізована багатопрофільна лікарня № 1 МОЗ України», м. Дніпро, Україна
3 - Харківська медична академія післядипломної освіти, м. Харків, Україна

"Pain. Joints. Spine." Том 9, №1, 2019
Date: 2019.05.22
Categories: Rheumatology, Traumatology and orthopedics
Sections: Specialist manual
Surgical treatment of tumors of the proximal humerus (literature review)
Authors: Вирва О.Є., Міхановський Д.О.
ДЗ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

"Тrauma" Том 18, №6, 2017
Date: 2018.02.09
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Specialist manual
Керамопластика при лікуванні гігантоклітинних пухлин кісток
Authors: Д.В. Івченко - Луганський державний медичний університет МОЗ України, Луганськ, Україна
"Тrauma" Том 9, №4, 2008
Date: 2011.09.01
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Specialist manual

Back to issue