Диссертация (Лечение посттравматического остеомиелита с применением тканеинженерных конструкций)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования «Московский государственный медико-стоматологическийуниверситет имени А. И. Евдокимова» Министерства здравоохраненияРоссийской ФедерацииНа правах рукописиПРОСВИРИНАлександр АлександровичЛЕЧЕНИЕ ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОГО ОСТЕОМИЕЛИТА СПРИМЕНЕНИЕМ ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙСпециальность 14.01.15 – Травматология и ортопедияДиссертацияна соискание ученой степеникандидата медицинских наукНаучный руководитель:доктор медицинских наук, профессорЗоря Василий ИосифовичМосква – 20172Светлой памятимоего учителя и наставникадоктора медицинских наук, профессораСклянчукаЕвгенияДмитриевичапосвящаю свой труд3ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ .....................................................................................................................

4Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ .............................................................................. 111.1. Введение в проблематику остеомиелита .................................................... 111.2. Консервативное лечение............................................................................... 121.3. Оперативное лечение .................................................................................... 141.4. Общие принципы оперативного лечения ................................................... 161.5. Современные направления замещения остаточных костных полостей .

24Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ................................. 302.1. Способ получения коллаген-гидроксил апатитового биокомпозита ....... 302.2. Физико-химическая характеристика свойства разработанного пористогобиокомпозитного материала ............................................................................... 342.3. Методики изучения примененного костно-пластического материала«КГА-матрица» на экспериментальных моделях ............................................. 372.4.

Лучевые методы оценки интеграции «КГА-матрицы» ............................. 412.5. Гистологический метод ................................................................................ 432.6. Микробиологический метод исследования ................................................ 432.7. Статистическая обработка результатов исследования .............................. 442.8. Общая методика исследования ретроспективной группы пациентов спосттравматическим остеомиелитом .................................................................

46Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ........................................................ 493.1. Анализ больных с посттравматическим остеомиелитом длинных костейконечностей........................................................................................................... 493.2. Изучение токсичности разработанного материала «КГА-матрица» ....... 523.3.

Оценка остеокондуктивности разработанного материала «КГАматрица» на модели образования дефекта костей черепа .............................. 543.4. Оценка эффективности КГА-материала на модели посттравматическогоостеомиелита большеберцовой кости у крыс .................................................... 72Глава 4. КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ОРГАНОСОХРАНЯЮЩЕГОЭТИОТРОПНОГО ЛЕЧЕНИЯ ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОГООСТЕОМЕЛИТА ........................................................................................................ 794.1. Разработка способа хирургического лечения посттравматическогоостеомиелита длинных костей конечностей .....................................................

794.2. Характеристика группы пациентов, лечившихся по разработанномуспособу .................................................................................................................. 85ЗАКЛЮЧЕНИЕ .........................................................................................................

100СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ....................... 110СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ....................................................................................... 1114ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования. «В общей структуре заболеванийопорно-двигательного аппарата посттравматический остеомиелит составляет 12–25%» [60; 61; 16; 109; 147; 49]. Более того, до 80% больных представленымолодыми, работоспособные мужчины [44; 22; 10; 49; 63].

Одной из основныхпричинсложившейсяситуации,нарядусрезкимувеличениемчиславысокоэнергетических травм, а также расширением показаний к хирургическомувмешательству приводящих к стойким нарушениями микроциркуляции. Наряду сэтим,хроническоепатологическоесостояние,блокирующееостеогеннуюнаправленность клеточной дифференцировки, связанно также с истощениемрепаративной регенерации. С другой стороны, изменения кровоснабжениякостной ткани на фоне ослабления общего и местного иммунитета нарушаютзащитные механизмы в организме и создают условия для прогрессированияпатологического процесса и инвалидности больных. Все это свидетельствует отом, что посттравматический остеомиелит является не только медицинской, но исоциальнойпроблемой.Внастоящеевремяприоритетнымявляетсяхирургическое лечение данного заболевания.Применяемые технологии можно разделить на три группы.Первая–паллиативныеостеомиелитическихабсцессов,операции:вскрытиефлегмон,иссечениеидренированиесвищей.Такиевмешательства часто являются одним из этапов лечения, как правило, кликвидации или купированию инфекционного процесса не ведут.Вторая – группа технологий объединяет радикальные операции.Третья–группаусловно-радикальныевмешательства.Основнымэлементом операций, входящих в третью группу, является секвестр - исеквестрнекрэктомия с последующим замещением образующихся дефектов.Костная аутопластика является «золотым стандартом» лечения этих полостей [54;24; 31; 29; 33; 72; 111; 85; 145; 94; 88], но обладает (так же, как и мышечнаяпластика), рядом недостатков, которые связаны с, усложнением и повышениемтравматичности операции, ограничением пластического материала.

Свободный5костный трансплантат, обладая остеоиндуктивными и остеокондуктивнымисвойствами, активирует репаративный процесс, постепенно резорбируется сзамещением новообразующейся кости. При неудовлетворительных условияхостеогенной регенерации костный трансплантат, рассасываясь, замещаетсяфиброзно-хрящевой тканью. Кроме того, в костной ране остеомиелитическогоочага, трансплантат, будучи аваскулярным объектом, становится благоприятнойпитательнойсредойдлябактериальнойфлоры,приводякобострениюостеомиелитического процесса.При использовании аутопластических технологий, вероятность развитиярецидивов посттравматического остеомиелита остается высокой и составляет от10 до 40% [1; 135; 126; 61; 18; 21; 23; 82]. При этом неблагоприятные исходылечения (ампутация, функциональная неполноценность конечностей) отмечаютсяу 20–30% больных [112; 147; 27; 13; 44; 51; 50; 83; 40]. Разнообразие дозировки иформы выпуска композитных материалов обеспечивают возможность заполнениякостного дефекта любой формы и локализации [113; 99; 79; 80; 71; 26; 15; 146;157; 145; 93; 58; 87].

В настоящее время не разработаны четкие критерии выбораостеопластического материала и не определенны наиболее рациональныехирургические технологии. Результаты клинического применения композитовразличаются, например, отсутствуют как критерии выбора остеопластическогоматериала, так и наличие рациональной хирургической технологии за счетоптимизации регенеративного процесса [138; 125; 11; 80; 76; 77; 85; 120]. Так жеодним из грозных осложнений костно-пластических операций являются большоечисло патологических переломов, в результате ослабления прочности кости вскомпрометированной области.

Недостатки, которые присущи вышеописаннымвидам пластики костных полостей, обусловливают необходимость поиска новыхвидов адекватного лечения.По химическому составу к живой кости наиболее подходят биоактивныематериалы на основе минералов – апатита, и белкового материала – коллагена.Однакоприсозданиитехнологическиеискусственныхвопросыколлаген-апатитовыхрегулированияпористостииматериалов,управления6формированием его структурности и прочности далеки от решения проблемостеоиндуктивности. В то же время известно, что именно эти параметры являютсяпринципиально важными для максимального проявления материалом свойстваостеокондукции в ходе репаративной регенерации кости [68].

Одним из активноразрабатываемых современных направлений являются синтетические материалы,используемые в виде «пломбы», которые принято называть «композициями».Биополимерные композитные материалы, содержащие кальций и фосфор,формируют эндогенные центры кристаллизации с усилением костной репарации[87; 79; 3; 7].Несмотря на это, применение биополимерных композитных материалов невсегда способствует восстановлению остеогенеза при наличии воспаления, зоныаваскуляризации, либо при наличии зоны бактериального обсеменения.

В тожевремяприменениеантимикробнымитканеинженерныхсредствамиконструкциипозволяетсантибиотикамидлительноивоздействоватьнепосредственно в очаге остеомиелита. Они удобны в применении, не требуютспециальных условий хранения, исключают необходимость создания банкатканейнепосредственновлечебномучреждении.Однаконарядусположительными характеристиками у них имеются и существенный недостаток:высокая стоимость, что ограничивает доступность и сферу использованияматериала. Актуальным остается проблема совершенствования тканеинженерныхконструкций, и необходимость уточнения способа для их применения иполучения.

Таким образом, решение обозначенных проблем, имеет важноенаучно-практической значение.Цель исследования – оптимизация технологических подходов призамещении остеомиелитических дефектов с применением тканеинженерныхконструкций.Задачи исследования1. По литературным данным описать возможность восстановления костнойструктуры, дефектов при посттравматическом остеомиелите.72. Дать характеристику состояниякостнойткани после различныххирургических вмешательств у больных с посттравматическим остеомиелитом(ретроспективный анализ).3. Выявить наиболее значимые факторы развития рецидивирующеготечения посттравматического остеомиелита.4. Разработать органосохраняющий этиотропный способ хирургическоголечения посттравматического остеомиелита.5.

Изучитьбиосовместимостьхарактеристикиновогоиматериалафизико-химическиедляцеленаправленногосвойства,лечебно-восстановительного воздействия на патологически измененные костные ткани.6. Оценитьрегенеративныйпотенциалпримененияпластическогоматериала в дефекте черепа крыс и изучить воздействие материала сантибиотиком на модели посттравматического остеомиелита.Научная новизна1. Разработанспособхирургическоголеченияпосттравматическогоостеомиелита на основе целенаправленного воздействия на ключевые звеньяразвития хронического патологического процесса (Патент RU 2544303).2. Предложена методика по улучшению репаративного процесса в костномдефекте с использованием нового биоактивного композиционного материала.3.

Произведена оценка клеточных реакций на биоактивный, композитныйматериал в культуре фибробластов.4. Изучено влияние патологических факторов при хроническом нарушениитечения процессов репаративной регенерации кости после повреждения.5. Отработана экспериментальная модель костного дефекта критическогоразмера; произведена оценка репаративной регенерации костной ткани с участиембиокомпозитного материала.6. Проведеномоделированиепосттравматическогопоследующим лечением новым композиционным материалом.остеомиелитас8Теоретическая и практическая значимость работыВыявленыведущиепатогенетическиефакторыразвитиярецидивовостеомиелита.Наоснованииорганосохраняющийполученныхспособданныххирургическогоразработанлеченияипримененпосттравматическогоостеомиелита, способствующий оптимизации репаративных процессов в костнойткани.Проведены экспериментальные работы in vivo с использованием новогокостнопластическогоматериаланалабораторныхживотных.Оцененаэффективность разработанных композитов.Обоснованы и предложены рекомендации по применению нового материаладля замещения костных дефектов при лечении пациентов с хроническимпосттравматическим остеомиелитом конечностей.Разработанныйспособхирургическоголеченияхроническогопосттравматического остеомиелита позволяет устранить условия для рецидива ираспространениянепрерывностиочаговостеонекрозапораженнойкостивбезнарушениясочетаниисанатомическойсозданиемместногопролонгированного антибактериального эффекта.В эксперименте на животных применена модель критических дефектовчерепа для анализа использованного материала.Применённая модель очаговых дефектов позволяет оценить эффективностьлечения посттравматического остеомиелита на основе применения новойтканеинженерной конструкции.Внедрение результатов работы.