Экспериментальная оценка биологических материалов, используемых в реконструктивной хирургии
Экспериментальная оценка биологических материалов, используемых в реконструктивной хирургии
Практика активного использования в реконструктивной хирургии различных пластических материалов насчитывает несколько десятилетий. В России их количество увеличивается с каждым годом, как и предложений материалов на рынке медицинских услуг. В этих условиях у практикующих хирургов обоснованно возникают вопросы к качеству пластических материалов, их свойствам, возможностям применения. Получение ответа сопровождается определенными трудностями, ведь не секрет, что производители материалов презентуют свои изделия как исключительно эффективные и уникальные, что не всегда соответствует действительности. К сожалению, объективных исследований имплантатов крайне мало, но и то количество очень часто осуществляется не корректно, а любые негативные результаты или замечания вызывают болезненные реакции со стороны производителей.
Материалы и методы.
В число исследуемых пластических материалов вошли «Остеоматрикс» (Конектбиофарм), «КоллапАн» (Интермедапатит), «Остеопласт-Т» (Витаформ) и «Перфоост» (ЦИТО им. Н.Н.Приорова). В качестве экспериментальных животных использовали половозрелых кроликов породы Шиншилла. Под наркозом животным в области ветви нижней челюсти создавали 5 сквозных костных дефектов. Идентичность формы и размера дефектов достигалась путем использования цилиндрических фрез (Mesinger, Германия) диаметром
Результаты и их обсуждение.
Гистологическое изучение дефектов кости нижней челюсти кролика в динамике от 10 суток до 3 месяцев показало, что заживление костной раны, особенности и скорость образования и созревания костного регенерата связаны с остеоиндуктивными и остеокондуктивными потенциями использованных в эксперименте пластических биоматериалов.
В контроле, где костный дефект оставался свободным, уже к 10 суткам начиналось развитие незрелой регенерирующей костной ткани, которая заполняла с краев дефекта около 1/3 объема дефекта. К 20 суткам костный регенерат заполнял 2/3 объема дефекта. Через месяц эксперимента дефекты были почти полностью заполнены костным регенератом, но только часть остеоидных и хондроидных балок оссифицировалась. В срок 2 месяца регенерирующая костная ткань созревала и частично компактизирова лась, в пространствах между балками появлялся костный мозг. Произошло пазушное рассасывание и перестройка костной ткани. К 3 месяцу костная ткань регенерата полностью созревала и компактизировалась.
При имплантации в костный дефект «Перфооста» процессы остеогенеза проходили быстрее. К 10 суткам материал имплантатов в основном резорбировался макрофагами и замещался костными регенератами, заполняющими в отличие от контроля уже 2/3 объема дефектов. Остеоидные балки регенерата были более зрелыми, чем в контроле. Через 20 суток ткань регенератов созрела, и регенераты заполняли всю площадь дефектов. К месячному сроку процесс созревания костной ткани усиливался: нарастала компактизация, имелись четкие линии склеивания балок, формировались остеоны. В пространствах между балками образовывался костный мозг. Оставались очаги хондроидной ткани. Через 2 месяца костная ткань регенерата созрела и практически не отличалась от интактной кости.
Заполнение костного дефекта биоматериалом «Остеоматрикс» также ускоряло остеогенез и созревание новообразованной костной ткани. К 10 суткам часть дефекта заполняли остеоидные балки, по степени зрелости сравнимые с теми, которые образовывались при имплантации «Перфооста». Другая часть дефекта была выполнена рыхлой соединительной тканью, содержащей фрагменты ГАП, которые резорбировались макрофагами и гигантскими клетками. Коллаген имплантатов подвергся полной резорбции. Через 20 суток ГАП уже не определялся, но более крупные конгломераты ГАП еще оставались в фиброзированных мягких тканях вблизи дефектов. Через месяц костная ткань, заполняющая дефекты, имела более зрелую структуру, чем в контроле. К двум месяцам ткань еще более созрела, компактизировалась и уже не менялась до конца эксперимента (3 месяца).
При заполнении дефекта кости «КоллапАном» остеогенетичекие потенции материала выражались слабо. К 10 суткам половина объема дефектов заполнялась незрелыми остеоидными балками и хондроидной тканью (последней больше, чем в дефектах с другими имплантатами). Остальная часть дефектов заполнялась незрелой грануляционной соединительной тканью с большим количеством фрагментов ГАП и гигантских клеток (их больше, чем при имплантации «Остеоматрикса»). К 20 суткам около 2/3 объема дефектов замещалось костными регенератами (меньше, чем в других опытных группах). При этом ткань имела менее зрелый характер, мало отличаясь от контроля. Часть дефектов была заполнена конгломератами ГАП, окруженными макрофагами и гигантскими клетками. Степень резорбции синтезированного ГАП была значительно меньше, чем костного ГАП в «Остеоматриксе», с чем, видимо, связано сравнительно медленное формирование и созревание костного регенерата. Через месяц эксперимента резорбция ГАП усиливалась, но часть дефектов еще оставалась заполненной соединительной тканью с большим количеством гигантских клеток. Костная ткань регенератов имела по-прежнему менее зрелый характер, чем в других опытных группах. К 2 месяцам костные регенераты занимали большую часть дефектов, их созревание усиливалось, однако сохранялась фиброзная ткань, в которой оставались гигантские клетки и небольшая часть конгломератов ГАП. Через 3 месяца уже все дефекты заполнял зрелый костный регенерат, но в нем сохранялись включения ГАП с явлениями лизиса.
При заполнении костных дефектов «Остеопластом-Т» отмечалась достаточно высокая активизация остеогенеза. Через 10 суток дефекты на 2/3 были заполнены костными регенератами с остеоидными и хондроидными балками. Зрелость ткани была сравнима с той, что возникала при использовании «КоллапАна». К 20 суткам наблюдалось относительно быстрое созревание костной ткани: появились признаки компактизации и начала формирования остеонов. Через месяц дефекты заполнились относительно зрелой компактизированной тканью с костным мозгом. К двум месяцам эта ткань еще больше созрела, но в одном случае небольшая часть дефекта была заполнена хондроидной тканью. Через 3 месяца костная ткань регенерата уже не отличалась от интактной кости.
Морфологические исследования показали, что наибольшими остеоиндуктивными и остеокондуктивными свойствами из использованных материалов обладают «Перфоост» и «Остеоматрикс». Близкие к ним свойства имеет «Остеопласт-Т». В тоже время «КоллапАн» не способствовал более быстрому репаративному остеогенезу в костном дефекте нижней челюсти, заживление костной раны было снижено по сравнению с контролем, что, по-видимому, связано с замедленной резорбцией синтетического ГАП.
Полученные в эксперименте результаты позволяют дать оценку исследуемых биологических материалов. Пластические материалы на основе коллагена и природного гидроксиапатита содержат в себе наиболее выраженные свойства, ускоряющие костную регенерацию. Деминерализованная кость человека, как и материалы на основе костной ткани животного происхождения, импрегнированные сульфатированными гликозаминогликанами являются оптимальным пластическим материалом для использования в челюстно-лицевой хирургии. Можно признать, что технологический процесс изготовления материалов «Перфоост» и «Остеоматрикс» позволяет создавать биологические имплантаты, ускоряющие процессы костной регенерации у биологических объектов другого вида.
1Тер-Асатуров Г.П., 1Бигвава А.Т., 2Рябов А.Ю., 3Юрасова Ю.Б., 4Лекишвили М.В.
Московская Медицинская Академия им. И.М. Сеченова, МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского, Российская детская клиническая больница, ФГУ Центральный институт травматологии и ортопедии (ЦИТО) им. Н.Н. Приорова, Москва