КТ-семиотика репаративных процессов в большеберцовой кости при интрамедуллярном остеосинтезе имплантатами с покрытием нитридами титана и гафния в эксперименте

28.04.2020

КТ-семиотика репаративных процессов в большеберцовой кости при интрамедуллярном остеосинтезе имплантатами с покрытием нитридами титана и гафния в эксперименте

ВВЕДЕНИЕ

Актуальной задачей травматологии является проблема выбора оптимального способа фиксации костных отломков и правильный выбор материалов, используемых при остеосинтезе и имплантации [12].

Металлические имплантаты имеют ряд недостатков, связанных с невысокой стойкостью к коррозии, особенно под воздействием биологически активных сред, что приводит к металлозу, несовместимости с тканями живого организма и отторжению имплантатов.

Чаще это заканчивается несращением перелома, развитием гнойных процессов. В этой связи постоянно ведутся разработки по созданию оптимальных конструкций имплантатов и изыскиваются соответствующие биосовместимые материалы [9].

Одним из решений проблемы получения нового поколения имплантатов является использование схемы «металлическая основа-биопокрытие», то есть нанесение на их поверхность биосовместимых нерезорбируемых покрытий [2]. В настоящее время в этом качестве рассматриваются покрытия на основе нитридов титана. Они привлекательны биосовместимостью, обеспечивают низкий коэффициент трения и адекватную остеоинтеграцию [13]. Потенциально перспективными представляются также покрытия, содержащие нитрид гафния, который характеризуется химической инертностью, хорошей устойчивостью к окислению в экстремальных условиях [14], а также бактерицидностью [1]. Однако исследования этого вида покрытий единичны.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводились на кафедре ветеринарной хирургии ФГБОУ ВПО Казанской государственной академии ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана. Все экспериментальные исследования, содержание, уход и эвтаназия проводились согласно требованиям «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментов и других научных целей» (1986) [7].

Использованные в эксперименте имплантаты представляли собой спицы из стали 12ХI8H9T, диаметром 2 мм. Часть спиц была подвергнута камерному нанесению покрытий из нитридов титана и гафния методом конденсации из плазменной фазы при ионной бомбардировке.

Эксперименты были проведены согласно ГОСТ ИСО (Р) 10993 (п. 11, 12) и одобрены Локальным Этическим Комитетом при ФГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (протокол No 5 от 25 июня 2013 г.).

Экспериментальная модель использована на 40 кроликах в возрасте 6-7 месяцев с массой тела 2 526±74,4г. Длина большеберцовой кости кроликов составила 105±3 мм. Животные были подобраны по принципу аналогов и разделены на две равные группы по 20 в каждой. Кролики содержались в одинаковых условиях, на одинаковом рационе, согласно рекомендациям по кормлению и содержанию лабораторных животных (Приказ Минздрава СССР от 12.08.1977 No 755).

При проведении опыта операцию осуществляли под общей анестезией (Rometar 2% – 0,15-0,2 мл/кг, Золетил100 – 10-15 мг/кг).

Всем экспериментальным животным осуществлена открытая остеоклазия большеберцовой кости в области средней трети диафиза с медиальной поверхности голени с последующим ретроградным введением в костномозговую полость одной интрамедуллярной спицы [10]. В послеоперационном периоде проводилась внешняя иммобилизация оперированной конечности гипсовой повязкой до 10 суток.

При нарушении целостности большеберцовой кости путем остеоклазии у 38 кроликов (95 %) отмечался поперечный перелом, а у 2-х кроликов (5%) оскольчатый.

Длительность эксперимента составила 180 суток. В послеоперационном периоде за животными вели ежедневные клинические наблюдения на протяжении всего периода лечения.

Компьютерную томографию проводили на мультиспиральном компьютерном томографе Toshiba Aquilion-16 (МСКТ) на 10, 30, 60, 90, 120,150 и 180 сутки после оперативного вмешательства (параметры– 120 кВ, 200 мАс, фильтр Bone, толщина среза 0,5

мм) [3, 11]. При проведении денситометрии определяли плотность периостальной мозоли и кортикальной пластинки в зоне остеоклазии.

Статистическую обработку полученных цифровых данных выполняли с применением пакета программ «SPSS», версия 13.

Вычисляли среднеарифметическое выборочное значение показателя (М), стандартную ошибку среднеарифметического значения (m) по каждой из сравниваемых величин с определением достоверности различий (p) по методу Стьюдента-Фишера.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

При проведении МСКТ костей голени интактных кроликов плотность кортикальной пластинки большеберцовой кости в зоне в средней трети диафиза составляла 2890,0±63,1 HU (табл. 1).

На 10 сутки после операции на серии рентгеновских компьютерных томограмм у животных обеих групп были получены изображения костей голени правой конечности, фиксированных интрамедуллярной конструкцией (рис. 1). В обеих группах в зоне остеоклазии наблюдалась сформировавшаяся периостальная реакция. Плотность формировавшейся периостальной мозоли у животных группы сравнения на данном сроке составляла 443,0±44,0 HU, что в 1,9 раза ниже чем у животных опытной группы (877,0±30,0 HU) (р=0,001) (табл. 1).

На 30-е сутки были выявлены достоверные различия между группами, где плотность кортикальной пластинки у животных с имплантатами из стали без покрытия была достоверно меньше на 23 % – 1163±44,8НU, чем у животных с имплантатами, покрытыми нитридами титана и гафния (1429±6,8HU) (р=0,001) (рис. 2). Отмечалась полная консолидация отломков большебер

цовой кости у животных обеих групп.

Плотность вновь сформированной кортикальной пластинки в зоне остеоклазии у животных группы сравнения на 60 сутки (имплантаты из стали 12ХI8H9T) составила 1708,0±171,6HU и была достоверно ниже на 26%, чем у животных опытной группы

– 2159,7±80,8HU (р=0,045) (рис. 3).

При проведении МСКТ на последующих сроках (90-х,120-х, 150-х суток) отмечалась тенденция к увеличению плотности кортикального слоя большеберцовой кости, где показатели опытной группы были на 15,5 % выше аналогичных значений животных группы сравнения.

При проведении МСКТ костей голени на 180 сутки плотность кортикальной пластики у животных группы сравнения составила 2414,5±115,5 HU, что на 18% ниже, чем у животных с исследуемым покрытием – 2857,5±200,5 HU (рис. 4)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, проведенное исследование позволяет заключить, что применение имплантатов с покрытием нитридами титана и гафния, обладающих высокой прочностью, термической и химической стабильностью, сопровождается формированием кортикальной пластинки в зоне остеоклазии с более высокими показателями плотностных характеристик. Так, на 10 сутки

эксперимента плотность формировавшейся периостальной мозоли у животных опытной группы была достоверно выше в 1,9 раза.

Подобные результаты отмечались на всех последующих сроках эксперимента. На 30-е сутки плотность кортикальной пластинки у животных с исследуемым покрытием была выше на 23 %, на 60-е сутки – на 26 %. На 90-е, 120-е, 150-е, 180-е сутки не было

выявлено достоверных различий между группами, но плотность кортикального слоя большеберцовой кости у животных с имплантатами, покрытыми нитридами титана и гафния, была выше в среднем на 15-18 %.

Исходя из результатов исследования можно заключить, что процессы ремоделирования костной ткани в зоне остеоклазии у животных, где применялись имплантаты с покрытием нитридами титана и гафния, происходила в более ранние сроки в отличие от группы сравнения.

Применение имплантатов с покрытием нитридами титана и гафния при погружном остеосинтезе следует считать перспективным, клинически оправданным методом и позволяет рекомендовать его для широкого клинического внедрения.

ЛИТЕРАТУРА

1.Абдуллин И. Ш., Миронов М. М., Гарипова Г. И. Бактерицидные и биологически стойкие покрытия для медицинских имплантатов и инструментов // Мед. техника. 2004. No 4. С. 20-22

2.Клинические аспекты современной лучевой диагностики в травматологии и ортопедии / Г.В. Дьячкова, Ю.Л. Митина, К.А. Дьячков, Д.А. Алекберов, А.Н. Бакарджиева, Р.В. Степанов, Е.В. Скрипкин, Ю.М. Александров, А.В. Акуленко // Гений ортопедии. 2011. No 2. С. 91-97.

3.Дьячков К.А., Дьячкова Г.В., Александров Ю.М. Рентгеноморфологические особенности и плотность корковой пластинки большеберцовой кости на различных этапах удлинения // Вестн. травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2012. No 4. С. 58-61.

4.Оценка качества кости методом мультисрезовой компьютерной томографии у больных хроническим остеомиелитом / Г.В. Дьячкова, К.А. Дьячков, С.М. Александров, Т.А. Ларионов, Н.М. Клюшин // Травматология и ортопедия России. 2013. No 3. С. 88-94.

5.Анализ репаративного костеобразования при лечении больных с переломами длинных трубчатых костей по данным компьютерной томографии и двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии / Г.В. Дьячкова, Р.В. Степанов, Л.В. Суходолова, С.П. Бойчук, Н.Д. Хубаев, Н.Ф. Обанина // Вестн. новых мед. технологий. 2006. No 3. С. 74-78.

6.Завадовская В.Д. Лучевая диагностика : учеб. пособие. Ч. 1. Методы лучевой диагностики. Лучевая анатомия органов и систем. Основные патологические синдромы. М. : Видар, 2009. 375 с.

7.Карлов А.В., Шахов В.П. Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики. Томск : STT, 2001. 480 с.

8.Кишновская Е.А. Сращение переломов // Вестн. рентгенологии и радиологии. 1980. No 3. С. 27-30.

9.Корнилов Н.В., Грязнухин Э.Г. Травматология и ортопедия : рук. для врачей. Т. 1. Общие вопросы травматологии и ортопедии. СПб. : Гиппократ, 2004. 786 с.

10.Лопухин Ю.М. Экспериментальная хирургия. М. : Медицина,1971. 346 с.

11.Прокоп М., Галански М. Спиральная и многослойная компьютерная томография : учеб. пособие. В 2 т. Т. 2 / пер. с англ.; под ред. А.В. Зубарева, Ш.Ш. Шотемора. 2-е изд. М. : МЕДпресс-информ, 2011. 712 с.

12.Самошкин И.Б., Слесаренко Н.А. Реконструктивно-восстановительная хирургия опорно-двигательного аппарата у собак : рук. для ветеринарных врачей. М. : Советский спорт, 2008. 200 с.

13.Sovak G., Weiss A., Gotman I. Osseointegration of Ti6Al4V alloy implants coated with titanium nitride by a new method // J. Bone Joint Surg. Br. 2000. Vol. 82, No 2. P. 290-296.

14.Nanomechanical properties of hafnium nitride coating / T. Laha, Y. Chen, K. Balani, A. Agarwal // Scripta Materialia. 2008.

Сведения об авторах:

1.Ахтямов Ильдар Фуатович – ГБОУ ВПО “Казанский ГМУ МЗ РФ”, заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и хирургии экстремальных состояний, д. м. н. профессор;

2.Шакирова Ф.В. – ФГБОУ ВПО «КГАВМ», зав. кафедрой ветеринарной хирургии, д. вет. н

3.Гатина Эльмира Биктемировна – ГБОУ ВПО “Казанский ГМУ МЗ РФ”, соискатель кафедры травматологии, ортопедии и хирургии экстремальных состояний, к. м. н.;

4.Алиев Э. И. – ГБОУ ВПО “Казанский ГМУ МЗ РФ”, соискатель кафедры травматологии, ортопедии и хирургии экстремальных состояний.

5.Мечов М.П. – ФГБОУ ВПО «КГАВМ», аспирант кафедры ветеринарной хирургии;

Теги: КТ
234567 Начало активности (дата): 28.04.2020 20:31:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова: имплантат, компьютерная томография, нитрид титана и гафния
12354567899

КТ-семиотика репаративных процессов в большеберцовой кости при интрамедуллярном остеосинтезе имплантатами с покрытием нитридами титана и гафния в эксперименте