Стимуляция остеогенеза при оперативном лечении собак с переломами трубчатых костей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства и продовольствия

Республики Беларусь

Учреждение образования «Витебская ордена «Знак Почета»

государственная академия ветеринарной медицины»

Реферат

на тему:

Стимуляция остеогенеза при оперативном лечении собак

с переломами трубчатых костей

ВВЕДЕНИЕ

Переломы костей являются одними из самых распространенных морфологических и функциональных нарушений опорно-двигательного аппарата у животных (Э.И. Веремей, В.М. Лакисов, 1992). Согласно статистическому анализу записей амбулаторного приема животных в хирургической клинике ВГАВМ за период 2002-2004 гг., переломы трубчатых костей у собак составляют 32,8% общего числа механических травм.

Несмотря на значительные достижения в практической травматологии, лечение переломов костей у домашних животных, в силу трудностей иммобилизации конечностей и особенностей анатомии, представляет собой значительную проблему. На сегодняшний день основные трудности терапии переломов связаны с тем, что процессы консолидации и восстановления функций поврежденной кости протекают медленно, нередко осложняясь остеомиелитами и периоститами, псевдоартрозами, контрактурами суставов, деформациями и укорочением костей, атрофией мышц и т.д. Неблагоприятные исходы заживления переломов костей в виде замедления сращения и образования ложных суставов встречаются нередко и частота их, по данным различных авторов, колеблется от 15 до 45% [Самошкин, 2004]. В большинстве случаев нарушения остеорепаративных процессов происходят вследствие совокупности ряда обстоятельств, среди которых основную роль играют: тяжесть повреждения кости и мягких тканей, нарушение кровоснабжения отломков, недостаточная адаптация их и нестабильная фиксация.

Под репаративной регенерацией костной ткани (остеорепарацией) понимают сложный процесс, вызванный разрушением костных структур, количественно превосходящим допустимые пределы физиологической регенерации, и направленный на восстановление анатомической целостности и обеспечение функции кости. Известно множество самых разнообразных способов стимуляции остеорепарации, и их количество постоянно возрастает. Наряду с общепризнанными и широко применяемыми с давних времен методами общеукрепляющей физио- и медикаментозной терапии, для стимуляции репаративного остеогенеза в настоящее время используются новые мощные факторы биологического, физического и химического воздействия - нуклеиновые кислоты, гормоны, анаболические стероидные препараты, растительные экстракты, электрическое и магнитное поля, энергия ультразвука, оксибаротерапия, лазеротерапия и т.д. Однако сам факт наличия множества предлагаемых методов стимуляции репаративного остеогенеза свидетельствует о малой их эффективности и неудовлетворенности травматологов имеющимися способами ускорения заживления переломов костей.

В медицинской ортопедии и травматологии, как стимулирующий фактор, полностью оправдала себя костная пластика (С.С.Ткаченко, В.В.Руцкий, 1989; Чобану И.П. и др., 1989; Якунина Л.Н., 1989; Hauschka P.V. at all., 1986; Gepstein R. at all., 1987). Наиболее выраженными остеоиндуктивными свойствами и способностью активировать репаративный остеогенез обладает деминерализованная костная ткань, вызывающая костеобразование из незрелой соединительной ткани (Нейлан И.З. и др., 1988; И.Г.Брус, Б.М.Топор, О.Е.Беденкова, 1989; Makaraha H. at all., 1989; Ragni P., 1989; Thieli U. at all., 1990). Об этом, в частности, свидетельствует тот факт, что индуктивная активность костного матрикса при эктопической пересадке колеблется от 87,5 до 100% (В.И.Савельев, С.Н.Сивков, 1986; Urist M.P., 1965; Linden G.T., 1975; Reddi A.H., 1981). Несмотря на то, что феномен индукции костеобразования при помощи деминерализованной костной ткани известен давно, механизмы индукции долго оставались неясными. В настоящее время считается точно установленным, что индуктивная активность деминерализованной костной ткани обусловлена морфогенетическим белком кости, о существовании которого впервые сообщил M.P.Urist (1968). Костный морфогенетический белок образуется органическим матриксом и вызывает дифференцировку клеток в направлении костеобразования.

Наилучший результат в костной пластике обеспечивают формалинизированные костные трансплантаты, подготовленные по методике М.Р.Urist (1965). С некоторыми отклонениями относительно сроков деминерализации, способов механической обработки и последующей консервации она используется большинством зарубежных и отечественных авторов (Швец А.И., Ивченко В.К., Фадеев Г.И. и др., 1995; И.Г.Брус, Б.М.Топор, О.Е.Беденкова, 1989). При этом измельчение костного матрикса до порошкообразного состояния позволяет достичь более полного заполнения дефектов кости и улучшения процессов остеогенеза (P.Aspenberg, F.Wittbjer, K.Thorngren, 1989; I.Folkman, Y.Greenspan, 1975; A.H.Reddi, C.B.Huggins, 1972; R.Gepstein at all., 1987; M.P.Urist, 1968; Glowach, 1981).

МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОГО КОСТНОГО МАТРИКСА

В условиях клиники кафедры хирургии ВГАВМ нами была отработана технология приготовления измельченного деминерализованного костного матрикса (ИДКМ) на основании методики, предложенной В.И. Савельевым (1983). После механической обработки, заключающейся в удалении мягких тканей, жирового и миелоидного костного мозга, кости собак промывают сначала в 5% содовом растворе, а затем под проточной водопроводной водой. После просушивания их измельчают с помощью электрической мельницы на низких оборотах, получая, таким образом, аллогенный костный гомогенат. Измельченную костную ткань деминерализуют 0,6н раствором соляной кислоты в течение 3 суток при температуре +4°С. Соотношение объема костной ткани к объему раствора - не менее 1:5. Раствор соляной кислоты ежедневно меняют и периодически перемешивают. О полноте деминерализации кости судят по реакции надосадочной жидкости с 5%-м раствором щавелевокислого натрия (1:1). Отсутствие помутнения свидетельствует об отсутствии ионов Са ²⁺ в надосадочной жидкости и, следовательно, о полной деминерализации костной ткани. После деминерализации костный матрикс многократно промывают дистиллированной водой. Промытую измельченную костную ткань помещают в охлажденный раствор тиосульфата натрия, который меняют до тех пор, пока раствор не становился прозрачным. Отсутствие помутнения свидетельствует о достаточно полной нейтрализации соляной кислоты. После промывки и нейтрализации ИДКМ консервируют в 0,25% растворе нейтрального формалина, содержащего канамицин из расчета 0,5 г/л раствора. Указанный раствор обладает как консервирующими, так и стерилизующими свойствами, исключающими необходимость асептики на всех этапах заготовки ИДКМ.

Температурный режим консервирования костной ткани - 2-5°С. Срок стерилизации при данной температуре - 7 суток. Оптимальное время хранения ИДКМ - 1 мес., максимальное - 3 мес. Перед применением костный матрикс необходимо обильно промыть от формалина стерильным физиологическим раствором (Веремей Э.И., Галагуцкая М.А., Жолнерович М.Л., 2003).

Деминерализованный костный матрикс, имеющий кашицеобразную консистенцию, после фиксации костных отломков вносится непосредственно в зону диастаза и вокруг него, а при оскольчатых переломах - также в место костного дефекта до его полного заполнения.

ВЛИЯНИЕ ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОГО КОСТНОГО МАТРИКСА НА РЕПАРАТИВНУЮ РЕГЕНЕРАЦИЮ КОСТНОЙ ТКАНИ

Для объективного суждения о стимулирующем влиянии на остеогенез измельченного деминерализованного костного матрикса собакам, принадлежащим виварию ВГАВМ, моделировали замедленную консолидацию перелома локтевой кости. С целью получения однотипных поперечных переломов с величиной диастаза 1,5 - 2,0 мм собакам осуществляли остеотомию локтевой кости проволочной пилой в области диафиза. Поскольку одной из причин замедленной консолидации переломов является нестабильная их фиксация, иммобилизацию предплечья не проводили. Всего в эксперименте участвовало 8 собак, по 4 в контрольной и опытной группах.

Об интенсивности остеорепаративных процессов судили на основании клинических, рентгенологических, гематологических и биохимических исследований.

Различного рода травмы, в частности переломы костей, вызывают активизацию защитных сил всего организма. У всех собак после операции наблюдалась как местная, так и общая защитные реакции на травму. В течение первых 5-7 суток отмечалось повышение местной температуры, отек и болезненность тканей в зоне костного дефекта. В крови отмечался лейкоцитоз, главным образом за счет нейтрофильной группы, связанный с острым асептическим воспалением вследствие повреждения тканей в области перелома.

У всех собак опора на больную конечность в течение первых суток после перелома отсутствовала; на 2-3 сутки она восстанавливалась, сопровождаясь хромотой опорного типа сильной степени. К 15 суткам все собаки довольно уверенно опирались на поврежденную конечность, отмечалась хромота опорного типа средней и слабой степени. К 20-25 дням у собак опытной и к 25-30 дням у животных контрольной группы функция поврежденной конечности полностью восстанавливалась.

По данным рентгенологических исследований к 15 дню у всех собак четко прослеживалось увеличение дефекта кости вследствие расхождения подвижных отломков и деминерализации костной ткани.

К 35 дню у собак контрольной группы на концах отломков выявлялась слабо выраженная тень периостального регенерата. У собак, у которых с целью стимуляции остеорепарации применяли ИДКМ, к 35 дню в зоне остеотомии отмечалось формирование выраженного периостального, эндостального и параоссального регенерата.

На 45 день после операции у этих собак устанавливалось наличие костной мозоли неоднородной плотности .

К 55 дню отмечалось заполнение дефекта кости регенератом однородной плотности с хорошо развитым периостальным, эндостальным и параоссальным мозолеобразованием. У собак контрольной группы рентгенологически заметная костная мозоль была выражена в меньшей степени, щель в зоне остеотомии хорошо визуализировалась даже на 55 день после остеотомии. Полноценная костная мозоль формировалась к 65-75 суткам после перелома .

Динамика содержания общего кальция, неорганического фосфора и активности щелочной фосфатазы свидетельствовала о скорейшем завершении стадии резорбции и более быстром образовании костной мозоли у собак опытной группы.

Содержание общего кальция и неорганического фосфора в сыворотке крови собак опытной группы повышалось непосредственно после перелома и возрастало в течение первых 15 суток (3,29+0,055 ммоль/л и 1,59+0,069 ммоль/л, соответственно), что обусловлено высоким уровнем резорбции костной ткани в этот период. В дальнейшем отмечалось снижение указанных показателей, связанное, по-видимому, с отложением ионов кальция и фосфора на органическом матриксе в месте перелома. Повторное повышение уровня общего кальция и неорганического фосфора на 45 сутки после остеосинтеза (3,19+0,115 ммоль/л и 1,52+0,081 ммоль/л, соответственно) было связано с перестройкой костной мозоли. У собак контрольной группы максимальное увеличение содержания в сыворотке крови общего кальция и неорганического фосфора отмечалось к 25 дню после операции (3,16+0,140 ммоль/л и 1,56+0,080 ммоль/л, соответственно) с последующим снижением на 35 и 45 сутки. Повторное повышение уровня общего кальция и неорганического фосфора отмечалось на 55 сутки после остеосинтеза (3,04+0,12 ммоль/л и 1,45+0,08 ммоль/л, соответственно).

Увеличение активности ЩФ в сыворотке крови совпадало с фазами остеорепарации. Первый пик активности фермента у собак, которым проводилась стимуляция репаративного остеогенеза ДКМ, отмечался на 25-е сутки, что свидетельствовало об интенсивном формировании периостальной и эндостальной мозоли. Второй максимальный подъем - к 45 суткам - совпадал с завершением консолидации отломков кости при переломе и указывал на активную перестройку костной мозоли. Активность ЩФ в сыворотке крови у этих собак составила: на 25 сутки - 2,02+0,080 мккат/л; на 45 сутки - 1,89+0,120 мккат/л при исходном уровне - 1,01+0,060 мккат/л. У собак контрольной группы повышение активности ЩФ не было столь значительным: 1,86+0,040 мккат/л и 1,69+0,070 мккат/л, соответственно, при исходном уровне - 1,14+0,060 мккат/л.

В результате морфогистологических исследований костного регенерата при использовании деминерализованного костного матрикса было установлено следующее. Через 21 день после остеотомии участки ДКТ были частично окружены новообразованными костными балочками и хрящевым регенератом и вкраплены в грануляционную ткань.

Через 1,5 мес после оперативного вмешательства ДКТ была практически неразличима. Значительную площадь занимали очаги костеобразования, которые сливались между собой с формированием губчатого регенерата, содержащего остеоциты. Регенерат был покрыт формирующимся периостом в виде тонких кортикальных слоев. В отдельных участках, чаще центральных, встречались незначительных размеров очаги хрящевой и волокнистой соединительной ткани.

В контрольной группе образование и созревание регенерата было замедленным по сравнению с опытом. Так, через 21 день обнаруживалась лишь периостальная реакция с образованием слабо выраженной сети костных балочек над боковыми поверхностями материнской кости. В зоне костного дефекта балочки не выявлялись. Через 1,5 мес. после остеотомии костный регенерат заполнял дефект неполностью. Средняя часть зоны дефекта имела вид фиброзно-хрящевой мозоли и не была покрыта периостом.

Суммарный экономический эффект при проведении интрамедуллярного остеосинтеза трубчатых костей у собак с применением деминерализованного костного матрикса, когда имеет место или предполагается замедленная консолидация, составляет 189990 руб., экономическая эффективность на 1 руб. затрат составляет 2,11 руб.

кость перелом регенерация деминерализованный матрикс

ВЫВОДЫ

Деминерализованный костный матрикс (ДКМ) обладает выраженными остеоиндуктивными свойствами. Формирование полноценной, по результатам рентгенографии, костной мозоли при замедленной консолидации перелома ускоряется под влиянием ДКМ, в среднем, на 15 суток. Динамика содержания в сыворотке крови собак общего кальция, неорганического фосфора и активности щелочной фосфатазы свидетельствует о более быстрой смене фаз заживления переломов (Галагуцкая М.А., Жолнерович М.Л., 2004).

Экономическая эффективность на 1 руб. затрат применения деминерализованного костного матрикса составляет 2,11 руб.

Рекомендуем при оперативном лечении собак с переломами трубчатых костей, особенно в тех случаях, когда имеет место или предполагается замедленная консолидация костных отломков, для стимуляции репаративного остеогенеза применять деминерализованный костный матрикс.

ЛИТЕРАТУРА

1. Веремей Э.И., Галагуцкая М.А., Жолнерович М.Л. Влияние ИДКМ на стимуляцию остеореперации при переломах длинных трубчатых костей у собак // Актуальные проблемы ветеринарной медицины: Матер. Междунар. науч.-практ. конф. - Ульяновск, 2003. - Т.2. - С. 184-186.

2. Галагуцкая М.А., Жолнерович М.Л. Остеоиндуктивные свойства ИДКМ при переломах локтевой кости у собак // Труды междунар. науч.-практ. конф., посвященной 75 - летию УГАВМ. - Троицк, 2004. - С.47-48.

3. Галагуцкая М.А.Жолнерович М.Л. Применение ИДКМ при лечении переломов длинных трубчатых костей у собак // Сельское хозяйство - проблемы и перспективы: Сб. науч. трудов УО ГГАУ. - Гродно, 2004. - Т.3. - Ч.3. - С.69-72.

4. Нейлан И.З., Корягина Л.Г., Овчинникова Н.М., Позднякова Б.Я., Кузьмина Н.В. О применении деминерализованных и формалинизированных трансплантатов при заднем спондилезе в эксперименте // Ортопедия, травматология. - 1988. - №3. - С.34-36.

5. Савельев В.И. Деминерализованная кость как особая разновидность костно-пластического материала // Заготовка и пересадка деминерализованной костной ткани в эксперименте и клинике. - Л., 1983. - С.3-13.

6. Ткаченко С.С., Руцкий В.В. Электростимуляция остеорепарации. - Л.: Медицина, 1989. - 208 с.

7. Чобану И.П., Лаврищева Г.И., Козлюк А.С. Стимуляция остеогенеза костномозговыми клетками при осложненных переломах - Кишинев: Штиинца, 1989. - 182 с. Glowach I., Kaban L.B., Murray I.E. et al. Aplication of the Biological Principle of Induced Osteogenesis for Craniocial Defects // Lancet. - 1981. - Vol.1. - P.959-968.

8. Швец А.И., Ивченко В.К., Фадеев Г.И. и др. Влияние измельченного деминерализованного костного матрикса на стимуляцию остеогенеза // Вестник научных исследований. - 1995. - С.58-60.

9. Якунина Л.Н. Трансплантация костной ткани при дефектах трубчатых костей. - Кишинев: Штиинца, 1989. - 110с.

10. Aspenberg P., Wittbjer F., Thorngren K.G. Pulverised Bone Matrix as an injectable Bone Graftin Rabbit Radius Deffects // Clinical orthopaeds. - 1988. - Vol.206, №5. - P.261-269.

11. Folkman I., Greenspan Y.P. Influence of sepmetry on control of cell growth // Biochim. Biophis. Acta. - 1975. - Vol.417. - P.211-236.

12. Gepstein R., Weiss R.F., Saba K., Halled T. Bridgin Large Defect in Bone by Demineralized Bone Matrix in the Form if a Powder // J. Bone Jt. Surg. - 1987. - Vol.69-A, №7. - P.987-992.

13. Glowach I., Kaban L.B., Murray I.E. et al. Aplication of the Biological Principle of Induced Osteogenesis for Craniocial Defects // Lancet. - 1981. - Vol.1. - P.959-968.

14. Hauschka P.V., Mavrakos A.E., Iafrati M.D., Doleman S.E., Klagsbrun M. Growth factor in bone matrix: isolation of multiple types by affinity chromatography on heparin-Sepharose // J. Biol. Chem. - 1986. - P.12665-12674.

15. Linden G.T. Bone induction in implants of bone end dentine // I.A.Anct.. - 1975. - Vol. - 119. - №2. - P.359-387.

16. Makaraha H., Takaoka K., Koezuka M. et al. Periosteal bone formation elicited by partially purified bone morphogenetic protein // Clin. Orthopaed. - 1989. - №239. - P.299-306.

17. Ragni P. Induzione di ortrodesi spinale posteriore nel coniglio mediante differenti combinazione di matrice osseae demineralizata, midollo osseo e bieceramica di introssiappatite porosa // Minerva orthopedica e traumatologia. - 1989. - Vol.40, №1. - P.27-35.

18. Reddi A.H. Сell Biology and biochemistry of endochondral bone development // Collagen Rel. Res.- 1981. - №1. - P.209-226.

19. Reddi A.H., Huggins C.B. Biochemical sequence in the transformation of fibroblasts into cartilage and bone // Proc. Nait. Acad. Sci. USA. - 1972. - Vol.69. - P.1601-1605.

20. Thieli U., Thelicke D., Von Venser R. Keinische Studie zum Eum Einsante von demineraliserter Knochenmatrix (DBM) in der chirurgischen stomatologie // Betr. Orthopaed. Traumatol. - 1990. - Bd.37-38. - №8. - P.411-465.

21. Urist M.P. Inductive. substrates for bone formation // Clin. Orthopaed. - 1968. - №59. - P.59-96.

22. Urist M.P. Bone formation by autoinduction. // Science. - 1965. - Vol.150. - P.893-899.

Размещено на Allbest.ru