Способ моделирования дефекта костной ткани для изучения остеоинтеграции костнопластического материала и регенерации губчатой костной ткани в эксперименте на кроликах Российский патент 2021 года по МПК G09B23/28 

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для моделирования остеоинтеграции ксеногенных материалов и регенерации губчатой костной ткани.

Одной из основных тенденций является увеличение средней продолжительности жизни населения, это приводит к увеличению частоты дегенеративной патологии позвоночника, требующей применения спондилодеза и транспедикулярной фиксации. Другой тенденцией является увеличение частоты высокоэнергетической травмы и нестабильных переломов позвоночника на фоне остеопороза. В итоге увеличение распространенности дегенеративной и травматической патологии приводит к ежегодному увеличению количества выполненных операций с применением транспедикулярной фиксации и спондилодеза. В настоящее время известно, что из 200000 проводимых операций с применением спондилодеза у 10-40% пациентов развивается псевдоартроз. Частота расшатывания имплантатов по данным литературы значительно варьирует oт 0,7 до 27%, и может превышать 50% у пациентов с остеопорозом, особенно если применяется многоуровневая фиксация. Учитывая сохраняющийся высокий риск осложнений, необходима разработка экспериментальных моделей для изучения регенерации и остеоинтеграции губчатой костной ткани.

Существует способ моделирования заднего спондилодеза, заключающийся в клиновидной резекциии дугоотростчатых суставов смежных позвонков и поперечную остеотомию тела одного из этих позвонков, формировании в оперированном отделе позвоночника положения гиперлордоза до сопоставления раневых поверхностей дорсальных структур позвонков, а затем дозированном дугообразном разведении их до плотного контакта раневых поверхностей тела остеотомированного позвонка и восстановления оси позвоночного столба (патент RU2452998). Недостатком экспериментальной модели является возможность ее применения только на крупных животных не меньше собаки. Следует отметить травматичность оперативного вмешательства, возможное кровотечение и формирование гематомы ложа раны, что может влиять на результаты эксперимента. Недостатком является зависимость результатов от техники выполненной операции, что в итоге приведет к большой вариабельности и искажению результатов. Кроме того, способ не позволяет осуществить имплантацию костнопластического материала.

Существует способ моделирования спондилодеза, включающий осуществление доступа к позвоночнику экспериментального животного с дорсальной поверхности его хвоста между третьим и четвертым хвостовыми позвонками, формирование ложа для имплантата, постановку в него имплантата, фиксацию имплантата, ушивание операционной раны (патент RU2212060). Недостатком модели является то, что она выполнима на крысах и не выполнима на крупных животных (кролик, собака). В данную область невозможно имплантировать материал достаточного объема для изучения остеоинтеграции костнопластических материалов. Область имплантации находится в доступе животного и может быть повреждена им. Кроме того, в силу локализации, область операции может быть легко контаминирована кишечной флорой.

За прототип взят способ моделирования дефекта костной ткани для изучения рефиксации мягких тканей к пористым титановым имплантатам с использованием аддитивных технологий (RU2697790). Для выполнения способа применяется лабораторное животное – кролик. Способ заключается в формировании продольного костного дефекта в области проксимального метаэпифиза голени медиальнее от места прикрепления собственной связки надколенника, имплантации в него титанового пористого имплантата, позволяющего выполнить к нему фиксацию сухожильной ткани, затем волокна собственной связки надколенника расслаивают и формируют из них две порции, фиксируют их к возвышающемуся над поверхностью кости титановому имплантату рассасывающимся шовным материалом, далее рану ушивают и экспериментальное животное содержат в обычных условиях не менее 15 суток. Недостатком способа является его травматичность – такое формирование дефекта может нарушить опороспособность конечности и привести к ее перелому. Способ формирования дефекта с применением бора и способ имплантации костнозамещающего материала не могут обеспечить плотного соприкосновения поверхностей дефекта и имплантируемого материала, кроме того, при работе с бором возможно термическое повреждение костной ткани за счет трения. Имплантат в ходе эксперимента не фиксируется, что может привести к его миграции. Область выполненной операции находится в доступе животного, которое может нанести повреждение операционной ране. Оперативное вмешательство может нарушить функцию конечности, что в итоге может вызвать ухудшение состояния и затруднить выполнение эксперимента, если его длительность составляет более 2 недель.

Задача изобретения состоит в создании экспериментальной модели дефекта костной ткани пригодной для изучения остеоинтеграции костнопластических материалов, используемых при лечении заболеваний позвоночника, и регенерации губчатой ткани.

Технический результат - создание модели для изучения остеоинтеграции костнопластических материалов и регенерации губчатой ткани, обеспечивающей имплантацию достаточного для изучения количества имплантируемого материала, снижение риска миграции трансплантата, низкую травматичность, сохранение функции конечностей для повседневной активности животного в ходе эксперимента, исключение повреждение животным зоны имплантации.

Технический результат достигается тем, что в способе, включающем формирование костного дефекта, имплантацию в него пористого имплантата, рассекают апоневроз области ростральной половины наружного гребня подвздошной кости, тупо отслаивают мышцы, формируют краевой прямоугольный дефект в ростральной половине наружного гребня подвздошной кости, не резецируя переднюю ость и внутренний кортикальный слой, в дефект устанавливают прямоугольной формы костнопластический материал, затем фиксируют его костным швом, далее осуществляют шов мышц и апоневроза.

Способ поясняется графически материалом, где:

Фиг.1 - фотография дефекта, сформированного в области ростральной половины наружного гребня подвздошной кости;

Фиг.2 – фотография костнопластического материала через 8 недель после имплантации;

Фиг. 3 – фотография гистологического исследования зоны импланта. Окраска гематоксилин – эозином, ×200 (а - большое количество новообразованных сосудов, б - фокусы остеогенеза в зоне постановки импланта в область костного дефекта).

Способ осуществляют следующим образом. Положение животного на боку. Выполняют комбинированное обезболивание. В области ростральной половины наружного гребня подвздошной кости удаляют волосяной покров, производят трехкратную обработку операционного поля 0,5% спиртовым раствором хлоргексидина. Выполняют разрез кожи 2,0 см, тупым способом смещают вены, осуществляя экспозицию апоневроза в области ростральной половины наружного гребня подвздошной кости. Рассекают апоневроз в области ростральной половины наружного гребня подвздошной кости и тупым способом отслаивают мышцы. В ростральной половине наружного гребня подвздошной кости остеотомом формируют краевой прямоугольный дефект, сохраняя переднюю ость и внутренний кортикальный слой. Выполняют гемостаз раны. В сформированный дефект имплантируют прямоугольной формы костнопластический материал, фиксируют костным швом. Выполняют шов апоневроза и мышц, выполняют непрерывный шов мягких тканей.

Пример.

Выписка из протокола эксперимента №1. Кролик породы «Шиншилла», самец, масса 2,5 кг. Под комбинированным обезболиванием препаратами «Золетил 50» в дозе 15 мг/кг в/м, «Ксила» в дозе 0,1 мг/кг в/м Положение животного на боку. В области крыла ростральной половины наружного гребня подвздошной кости удален волосяной покров, произведена трехкратная обработка операционного поля 0,5% спиртовым раствором хлоргексидина. Выполнен разрез кожи 2,0 см, тупым способом смещены вены, осуществлена экспозиция апоневроза в области ростральной половины наружного гребня подвздошной кости. Рассечен апоневроз в области ростральной половины наружного гребня подвздошной кости и тупым способом отслоены мышцы. В ростральной половине наружного гребня подвздошной кости остеотомом сформирован краевой дефект прямоугольной формы 7×5×4 мм, не резецируя переднюю ость и внутренний кортикальный слой (Фиг.1). Выполнен гемостаз раны. В сформированный дефект имплантирован костнопластический материал прямоугольной формы 7×5×4 мм, который был фиксирован костным швом с обеспечением плотного соприкосновения с поверхностями костного дефекта. Выполнен шов апоневроза и мышц, непрерывный шов мягких тканей. После выполненного оперативного вмешательства не выявлено снижение аппетита, не нарушило активность животного. Кролика содержали в обычных условиях 8 недель, после чего животное было выведено из эксперимента (Фиг. 2).

При гистологическом исследовании зоны импланта (окраска гематоксилин – эозином. ×200) в мезенхимальной ткани по периферии зоны имплантации было выявлено большое количество новообразованных сосудов (Фиг.3-а), а также фокусы остеогенеза в зоне постановки импланта в область костного дефекта (Фиг. 3-б).

За счет низкой травматичности предложенный способ обеспечивает выживание 96% животных. Способ позволяет сформировать доступ атравматично, поскольку в области ростральной половины наружного гребня подвздошной кости отсутствует мышечный массив и возможна тупая отслойка мышц.

Способ позволяет сформировать дефект прямоугольной формы, что позволяет обеспечить максимальную площадь соприкосновения имплантируемого материала и сформированного ложа. Прочная фиксация имплантируемого материала костным швом обеспечивает максимальное соприкосновения имплантируемого материала с поверхностями костного дефекта и препятствует миграции имплантированного материала.

Способ исключает необходимость задействовать конечности, благодаря чему не нарушается физическая активность животного.

Локализация области оперативного вмешательства минимизирует возможность негативного воздействия животного на область оперативного вмешательства.

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано в нейрохирургии, травматологии и ортопедии для моделирования остеоинтеграции ксеногенных материалов и регенерации губчатой костной ткани. Рассекают апоневроз области ростральной половины гребня подвздошной кости. Тупо отслаивают мышцы. Формируют краевой прямоугольный дефект в ростральной половине гребня подвздошной кости, не резецируя переднюю ость и внутренний кортикальный слой. В дефект устанавливают прямоугольной формы костнопластический материал и фиксируют его костным швом. Осуществляют шов мышц и апоневроза. Способ позволяет создать адекватную модель для изучения остеоинтеграции костнопластических материалов и регенерации губчатой ткани путем обеспечения имплантации достаточного для изучения количества имплантируемого материала, снижения риска миграции трансплантата, низкой травматичности, сохранения функции конечностей для повседневной активности животного в ходе эксперимента и исключения повреждения животным зоны имплантации за счет совокупности приемов изобретения. 3 ил., 1 пр.

Способ моделирования дефекта костной ткани для изучения остеоинтеграции костнопластического материала и регенерации губчатой костной ткани в эксперименте на кроликах, включающий формирование костного дефекта, имплантацию в него пористого имплантата, отличающийся тем, что рассекают апоневроз области ростральной половины гребня подвздошной кости, тупо отслаивают мышцы, формируют краевой прямоугольный дефект в ростральной половине гребня подвздошной кости, не резецируя переднюю ость и внутренний кортикальный слой, в дефект устанавливают прямоугольной формы костнопластический материал, затем фиксируют его костным швом, далее осуществляют шов мышц и апоневроза.