СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕСТРУКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ В ИЗОЛИРОВАННОМ СУСТАВЕ У ЖИВОТНЫХ Российский патент 2004 года по МПК G09B23/28 A61B17/00 

Предлагаемое изобретение относится к области ветеринарной медицины и может быть применено в экспериментальной морфологии и ортопедии для изучения деструктивных процессов, происходящих в суставах животных.

Известны способы моделирования деструктивных нарушений в суставах, достигаемые механическими и травматическими способами, приводящими к нарушению стабильности сустава (создание условий дисконгруэнтности, дисплазии и разбалансированности подсистем сустава), а именно компрессия сустава [1], иммобилизация конечности [2], сустава [3], дислокация надколенника к латеральному мыщелку бедренной кости с последующей (21 сутки) репозицией [4], стандартная травма (дырчатый дефект, проникающий из массива суставного хряща в субхондральную кость) [5], резекция [6], удаление мениска [7], рассечение передней крестовидной (крестообразной) связки [8-10], удаление части мениска, рассечение передней крестовидной (крестообразной) связки [11].

Указанные способы не учитывают как ведущий фактор воздействия нагружение суставных поверхностей.

Наиболее близким к заявляемому является способ моделирования деструктивно-дистрофического процесса в суставе путем прямого воздействия на суставной хрящ струей парожидкостного азота [12], однако он требует длительного периода времени (от 28 суток до 2 месяцев) и не учитывает в динамике изменение давления и трения в области суставных поверхностей.

Задача предлагаемого изобретения - сокращение времени осуществления способа и учет динамики изменения давления и трения в области суставных поверхностей.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что изолированные участки суставных поверхностей укрепляют с помощь акрил-цемента в металлических оправках и помещают в испытательную ячейку вибротрибометра “Optimol-SRV” (Германия-Швейцария) с автоматической регистрацией силовой нагрузки и постоянной линейной скоростью (мм/с), шкалой 100 Н и скоростью движения 4 см/мин, при этом трение выступает в роли разрушительной силы, а в качестве смазки между трущимися поверхностями фрагментов сустава используют индифферентную жидкость - проточную (дистиллированную) воду.

Предлагаемое изобретение позволяет создать модель, при которой трение выступает в качестве разрушительной силы, учитывает силу давления, облегчает стандартизацию проводимых исследований, сокращает время осуществления способа.

Пример. Способ воспроизведен на 6 беспородных собаках одного веса и возраста. Для исследования выбраны проксимальный эпифиз голени и головка бедра, которые фиксированы в 10% нейтральном формалине. Образцы указанных структур укрепляли с помощь акрил-цемента в металлических оправках. При закреплении образцов в испытательной ячейке вибротрибометра головка бедра могла совершать горизонтальные возвратно-поступательные движения. Помимо этого, она способна воспринимать нагрузки и совершать ограниченные возвратно-поступательные движения. Помимо этого, она способна была воспринимать нагрузки и совершать ограниченные вертикальные перемещения. Это позволило в процессе испытания индуцировать деструктивные изменения, критерием оценки которых явилась величина коэффициента трения, автоматически фиксируемая на диаграмме самописца.

Перед испытанием образцы помещали в проточную струю водопроводной воды с целью их предохранения от высыхания. Испытания проводились на вибротрибометре “Optimol-SRV” (Германия-Швейцария) с автоматической регистрацией силовой нагрузки и постоянной линейной скоростью (мм/с), шкалой 100 Н и скоростью движения 4 см/мин.

Нагружение поверхности сустава начинали проводить силой 50 Н. При этом наблюдали снижение нагрузки до 28-30 Н, что являлось, по всей вероятности, отражением релаксационных свойств хрящевой ткани. В дальнейшем наблюдали следующую картину изменения коэффициента трения: в течение 48 минут от начала испытания коэффициент трения был стабилен и составлял 0,071, на 49 минуте появилось отклонение кривой в меньшую сторону с одновременным падением давления до 20 Н; коэффициент трения при этом не изменялся. На 51 минуте был зарегистрирован заметный рост коэффициента трения, достигнувший на 54 минуте 0,248, а на 57 минуте - 0,511. Кривая на диаграмме из плавного состояния перешла в состояние нестабильности. Давление также колебалось в пределах 14-28 Н, что может служить свидетельством разрушения трущихся суставных поверхностей.

На этапах эксперимента проводился визуальный осмотр суставных хрящей, составляющих сочленение коленного сустава. Показано, что в процессе эксперимента в условиях возрастающего давления возникали различной степени выраженности деструктивные изменения в суставном хряще проксимального эпифиза голени и головки бедра. Начальным этапом процесса являлось разволокнение поверхностной зоны суставного хряща, появления многочисленных трещин на поверхности и проникающих в глубь ткани, вплоть до субхондральной кости, снижение его толщины и нарушение архитектоники. Кроме того, в суставном хряще отмечено появление очагов проседания и гомогенизации. Выявлено, что на всех этапах начинающихся деструктивных изменений, то есть в процессе деструкции хрящевой ткани по всей глубине, сохранялось постоянство коэффициента трения. Он не выходил за пределы 0,071. Однако в условиях нарастания деструктивных изменений - обнажение поверхности субхондральной кости - зафиксировано резкое скачкообразное возрастание величины коэффициента трения (0,511).

Таким образом, данный способ индуцирует деструктивные изменения, критерием оценки которых является величина коэффициента трения, автоматически фиксируемая на диаграмме самописца вибротрибометра “Optimol SRV” (Германия-Швейцария), предназначенного для изучения свойств смазывающих веществ и определения коэффициента трения разнообразных сочетаний трущихся материалов.

Предлагаемый способ моделирования деструктивных процессов в суставе позволяет отработать методики оперативного лечения (например, тотальное двухкомпонентное эндопротезирование или однокомпонентного в зависимости от стадий и тяжести процесса), методику внутрисуставного введения препаратов, направленных на компенсацию эффекта трения при нагружении конечности; изучить локальные биомеханические свойства отдельных компонентов сустава. Таким образом, предлагаемый способ моделирования деструктивных процессов в суставе животных имеет научное и практическое применение и может быть использован в лабораторно-экспериментальных отделах учреждений ортопедического профиля, а также в биологических экспериментальных клиниках.

Источники информации

1. Остеоартрозы: пути фармакологической коррекции / Н.В.Дедух, И.А.Зупанец, В.Ф.Черных, С.М.Дроговоз. - Харьков: Основа, 1992. - С.131.

2. Копьева Т.Н. Экспериментальные модели остеоартроза / Т.Н.Копьева // Хрящ / В.Н.Павлова, Т.Н.Копьева, Л.И.Слуцкий, Г.Г.Павлов. - М.: Медицина, 1988. - С.257-259.

3. Videman T. Glycosaminoglican metabolism in experimental osteoarthritis caused by immobilization / T.Videman, I.Eronen, C.Friman // Acta ortop. scand. - 1981. - Vol.52, №1. - Р.11-21.

4. Сравнительное морфологическое изучение различных моделей деформирующего артроза / Е.Я.Панков, И.Фелдыш, Н.В.Дедух и др. // Ортопедия, травматология и протезирование. - 1988. - №6. - С.6-10.

5. Экспериментальное моделирование посттравматического остеоартроза тазобедренного сустава у крыс / И.А.Зупанец, С.М.Дроговоз, Н.В.Бездетко, Н.В.Дедух // Оценка фармакологической активности химических соединений: принципы и подходы. - М., 1989. - 4.2. - С.132.

6. The effect of a cartilage bone marrow extract on experimentally induced osteoarthrosis in the knee joint of rabbits / J.Neumiller, G.Partsch, D.Adamiker, R.Eberi // Int. J.Tiss. React. - 1981. - Vоl.3, №1. - Р.1-10.

7. Experimentally induced degenerative joint lesions following partial meniscotomy in the rabbit / R.W.Moskowitz, W.Davis, J.Sammarco et al. // Arthritis Rheum. - 1973. - №16. - P.397-405.

8. Pond M.J. Experimentally induced ostheoarthritis in the dog / M.J. Pond, G. Nuki // Ann. Rheum. Dis. - 1973. - Vol.32, №4. - P.387-388.

9. Altmaan F.P. Enzyme histochemical changes in murine osteoarthritis / F.P.Altmaan // Histochemistry. - 1982. - Vol.74, №1. - P.43-48.

10. Cartilage destruction in experimentally induced osteoarthritis / E.Vignon, J.D.Hartmann, G.Vignon et al. // J.Reum. - 1984. - Vol.11, №2. - P.202-217.

11. Schwartz R. Animal models: a means to study the pathogenesis of osteoarthritis / R.Schwartz // J.Rheum. - 1987. - Vol.14. - P.101-103.

12. A.C. СССР 951368, МКИ³ G 09 В 23/28, Способ моделирования деструктивно-дистрофического процесса в суставе / Г.А.Бабийчук, А.И.Жигун, Е.Я.Панков, Н.В.Дедух, С.В.Малышкина; Харьковский ин-т проблем криобиологии и криомедицины АН Украинской ССР. - Заявл. 24.09.80, Заявка №3003850/28-13; Опубл. 15.08.82, Бюл. №30; Приор. 24.09.80. №3003850/28-13. - 4 с.

Изобретение относится к области ветеринарной медицины и может быть применено в экспериментальной морфологии и ортопедии для изучения деструктивных процессов, происходящих в суставах животных. Изолированные участки суставных поверхностей укрепляют с помощью алкил-цемента в металлических оправках и помещают в испытательную ячейку вибротрибометра “Optimol-SRV” (Германия - Швейцария) с автоматической регистрацией силовой нагрузки и постоянной линейной скоростью (мм/с), шкалой 100 Н и скоростью движения 4 см/мин, при этом трение выступает в роли разрушительной силы. В качестве смазки между трущимися поверхностями фрагментов сустава используют индифферентную жидкость - проточную (дистилированную) воду. Изобретение позволяет создать модель, при которой трение выступает в качестве разрушительной силы, учитывает силу давления, облегчает стандартизацию проводимых исследований, сокращает время осуществления способа.

Способ моделирования деструктивных процессов в изолированном cуставе животных путем прямого воздействия на суставной хрящ, отличающийся тем, что на него воздействуют нагружением противоположного суставного хряща, при котором трение выступает в качестве разрушительной силы.