Способ пластики дефектов костной ткани с использованием обогащенной тромбоцитами плазмы в эксперименте Российский патент 2023 года по МПК A61B17/56 G09B23/28 A61K35/19 A61K35/32 A61P19/08 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в оториноларингологии для пластики мастоидальной полости у пациентов с хроническим гнойным средним отитом с холестеатомой после санирующего этапа хирургического лечения.

Оперативное лечение пациентов с хроническим гнойным средним отитом с холестеатомой часто сопровождается удалением большого объема пораженной ткани височной кости. В последнее время все больше отохирургов склоняются к необходимости проведения реконструктивного этапа операции - мастоидопластики. Однако до сих пор не существует единого мнения об оптимальном пластическом материале для выполнения облитерации. Наиболее безопасной методикой является применение аутологичных материалов: костных чипсов, представляющих собой плоские костные пластинки размером 1,0-2,5 мм, которые получают при работе на кости долотом, а также костных опилок в виде мелкодисперсной костной «муки», образующейся при работе бором, которые в англоязычной литературе чаще упоминаются как костный «паштет» (bone ).

Одним из перспективных направлений является использованием обогащенной тромбоцитами плазмы (ОТП), как стимулятора регенерации, получаемого из венозной крови пациента путем центрифугирования в специальных пробирках. Благодаря факторам роста, входящим в состав ОТП, происходит стимуляция пролиферации костных клеток и ангиогенеза.

Известен способ Askar S. M. и соавт. [ Askar SM. Mastoid Reconstruction With Platelet-Rich Plasma and Bone Pate After Canal Wall Down Mastoidectomy: A Preliminary Report / SM. Askar, IM. Saber, M. Omar. // Ear, Nose & Throat Journal. - 2019. - С.1-5], который предполагает использование для мастоидопластики костного «паштета», полученного из кортикального слоя височной кости, а также обогащенной тромбоцитами плазмы. Костный «паштет» укладывается на стенки мастоидальной полости, затем поверх него помещается сгусток ОТП, полученный путем центрифугирования венозной крови в течение 12 минут со скоростью 3200 об/мин. Недостатком данного способа является применение костного «паштета», который не обеспечивает регенерацию ткани костной плотности, так как представляет собой мелкие костные частицы, которые образуются при работе бором на кортикальном слое.

Существует способ Elbary M. и соавт. [Elbary M. Platelet-Rich Plasma in Reconstruction of Posterior Meatal Wall after Canal Wall Down Mastoidectomy / M. Elbary, W. Nasr, S. Sorour. // International Archives of Otorhinolaryngology. - №22. - 2017. - С.103-107], в котором помимо костного «паштета» и ОТП применяется титановая сетка толщиной 0.1 мм, имеющая поры диаметром 2.0 мм. Костный «паштет» смешивался с ОТП в виде пасты. Титановая сетка укладывается поверх мастоидальной полости, формируется задняя стенка наружного слухового прохода. Поверх титановой сетки укладывается костный паштет и ОТП. В сформированную мастоидальную полость помещается мукопериостальный лоскут с заушной области. Недостатками данной методики являются использование синтетического материала - титановой сетки, необходимость дополнительных материальных затрат для ее приобретения, а также использование костного «паштета».

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ Torres J. и соавт. [Torres J. Influence of platelet-rich plasma on bone regeneration: A histomorphometric study in rabbit calvaria / J. Torres, I. Tresguerres, F. Tamimi, C. Clemente, E. Niembro, L. Blanco. // The International journal of oral & maxillofacial implants. - №22. - 2007. - С.563-568], описавших способ пластики костных дефектов теменных костей кроликов. В теменных костях кроликов формируется по 2 идентичных бикортикальных отверстия диаметром 10 мм. Одно из них заполняется ОТП в жидкой форме, другое остается пустым. Дефекты закрываются послойно надкостницей, подкожной клетчаткой, кожей с наложением швов. Кролики выводились из эксперимента через 2, 4, 6 и 8 недель. Результаты оценивались по данным гистологического и гистоморфометрического исследования. Недостатком данной техники является отсутствие костного материала, что не позволяет использовать методику при крупных дефектах костной ткани, так как в данном случае это приведет к замещению дефектов лишь мягкотканным фиброзным субстратом. Кроме того, высока вероятность смещения трансплантата из костного ложа из-за его жидкой консистенции. Описанный способ принят за прототип изобретения.

В основу настоящего изобретения положена задача создания нового метода пластики костных дефектов с использованием обогащенной тромбоцитами плазмы и костных чипсов на экспериментальной модели кроликов для улучшения процесса регенерации костной ткани за счет повышения ее плотности благодаря наличию костного компонента, а также ускорения регенерации благодаря наличию факторов роста, входящих в состав ОТП.

Способ пластики костных дефектов заключается в том, что в проекции лобных костей кроликов производится срединный разрез мягких тканей до кости в проекции сагиттального шва, долотом осуществляется забор костных чипсов из кортикального слоя лобной кости кролика в месте планируемого дефекта, затем при помощи бора стенки дефекта сглаживаются, формируется несквозное отверстие без обнажения твердой мозговой оболочки, заполняется костными чипсами, смешанными с обогащенной тромбоцитами плазмой в жидкой и гель форме, полученной из венозной крови кролика путем центрифугирования в пробирках фирмы Plasmolifting (Россия) и нагревания, затем рана послойно ушивается.

Способ иллюстрируется фотографиями:

Фиг. 1 - отверстие в лобной кости кролика, заполненное костными чипсами с обогащенной тромбоцитами плазмой в жидкой и гель форме: А - во время операции, Б - через 1 месяц после операции, В - через 3 месяца после операции, Г - через 6 месяцев после операции;

Фиг. 2 - компьютерная томография лобной кости кролика: А - через 1 месяц после операции, Б - через 3 месяца после операции, В - через 6 месяцев после операции;

Фиг. 3 - морфологическое исследование: А - через 1 месяц после операции, окраска гематоксилин-эозин, увеличение х 30; Б - через 3 месяца после операции, окраска гематоксилин-эозин, увеличение х 50, шкала - 200 мкм; В - через 6 месяцев после операции, окраска гематоксилин-эозин, увеличение х 50, шкала - 200 мкм.

Объектом исследования стали кролики-самцы породы шиншилла в количестве 36 особей массой от 2,5 до 3,5 кг, которые были разделены на 3 группы по 12 особей в зависимости от сроков выведения из эксперимента (через 1, 3 и 6 месяцев). Количество животных для проведения эксперимента обусловлено необходимостью получения результатов, связанных с использованием параметрических тестов. Наблюдение за животными в течение 6 месяцев является оптимальным сроком для объективной оценки процесса регенерации костной ткани.

Способ осуществляется следующим образом. До введения кролика в наркоз проводится забор крови в объеме 3-5 мл из краевой вены уха в пробирку фирмы Plasmolifting (Россия), которая содержит на дне гепарин натрия по технологии «in vivo» со специализированным тиксотропным гелем, что позволяет разделить при центрифугировании кровь на фракции. Пробирка центрифугируется со скоростью 3200 оборотов в минуту в течение 5 минут. При центрифугировании в верхней части пробирки над разделительным гелем образуется обогащенная тромбоцитами плазма, в то время как на дне пробирки остается эритроцитарный сгусток. Для перевода части жидкой формы обогащенной тромбоцитами плазмы в гель проводится забор жидкой ОТП в шприц, который помещается в термостат при температуре 95°С на 4 минуты. Таким образом обогащенная тромбоцитами плазма превращается в плотное состояние геля, который в дальнейшем вместе с костными чипсами и жидкой ОТП помещается в костный дефект.

Перед хирургическим вмешательством с лобной поверхности кроликов сбривается шерсть. После премедикации (Sol. Atropini Sulfatis 0,05 мг/кг внутримышечно), седации (Sol. Rometar 4,0-6,0 мг/кг внутримышечно, затем через 20 минут Sol. Zoletili 100 5,0-10,0 мг/кг внутримышечно), животное укладывается на живот и фиксируется на специальной платформе, расположенной на операционном столе, за передние и задние конечности, голова закрепляется между четырьмя фиксаторами.

После обработки операционного поля ткани в области лобной кости инфильтрируются Sol. Lidocaini 1%, проводится срединный линейный разрез тканей до кости (длиной 5,0-6,0 см) в проекции сагиттального шва. Ткани с надкостницей смещаются распатором латерально от сагиттального шва, устанавливается ранорасширитель. Осуществляется забор костных чипсов из кортикального слоя лобной кости кролика в проекции планируемого дефекта с помощью долота, которые представляют собой плоские костные пластинки размером 1,5-2,5 мм.

Бором формируется несквозное отверстие диаметром 5,0 мм, глубиной 3,0 мм. Глубина отверстия обусловлена толщиной лобной кости кролика, так как в данном случае не происходит обнажения твердой мозговой оболочки, дефект не является сквозным отверстием, имеет костные стенки по всей окружности. Отверстие заполняется смесью костных чипсов, обогащенной тромбоцитами плазмы в жидкой форме и гель-плазмой (фиг. 1А). При этом соотношение гель плазмы и жидкой плазмы в смеси составляет 1:2.

Рана послойно ушивается узловыми швами Vicryl 4/0. Особое внимание уделяется сведению краев надкостницы, смещение которой на прежнее место способствует фиксации пластических материалов в костном ложе и последующей регенерации тканей.

В течение 7 суток выполняются ежедневные перевязки с туалетом раны.

Один костный чипс на кроликах маленьким долотом имел размеры примерно 1,0-2,5 мм в длину и 1,0 мм в толщину. Отверстия были 5,0 мм в диаметре и 3,0 мм глубиной. На заполнение одного отверстия уходило от 2-4 чипсов, 0.3 мл гель плазмы и 0.15 мл жидкой плазмы.

У людей и чипсы могут быть изготовлены большего размера, так как поверхность черепа большая и не ограничена лобной костью кролика.

Животные выводились из эксперимента через 1, 3 и 6 месяцев после операции по 12 особей путем введения в наркоз с последующей внутривенной инфузией калия хлорида. Результаты пластики костных дефектов оценивали по данным визуального осмотра области пластики, компьютерной томографии лобных костей, и гистологического исследования (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3).

Пример 1.

Выписка из протокола эксперимента №1. Кролик породы шиншилла, самец, масса 2,7 кг. Проведен забор крови в объеме 3 мл из краевой вены уха в пробирку Plasmolifting, пробирка центрифугирована в течение 5 минут со скоростью 3200 оборотов в минуту. Шприц с 1 мл жидкой ОТП помещен в термостат на 4 минуты при температуре 95°С. С лобной поверхности кролика сбрита шерсть. В условиях стерильной операционной после премедикации (Sol. Atropini Sulfatis 0,05 мг/кг внутримышечно), седации (Sol. Rometar 4,0-6,0 мг/кг внутримышечно, затем через 20 минут Sol. Zoletili 100 5,0-10,0 мг/кг внутримышечно), животное уложено на живот, фиксировано на платформе.

После обработки операционного поля, инфильтрации тканей в области лобной кости Sol. Lidocaini 1 % выполнен срединный линейный разрез мягких тканей до кости длиной 5,0 см в проекции сагиттального шва, ткани смещены, фиксированы ранорасширителем. При помощи долота проведен забор костных чипсов в проекции будущего дефекта, чипсы смешаны с ОТП в виде геля и жидкой ОТП. Бором сформировано отверстие диаметром 5,0 мм, глубиной 3,0 мм без обнажения твердой мозговой оболочки. Отверстие заполнено пластическим материалом (костные чипсы + гель плазма + жидкая ОТП). Края надкостницы сведены. Рана послойно ушита узловыми швами Vicryl 4/0. Кролика содержали в обычных условиях 1 месяц, после чего животное было выведено из эксперимента.

Через 1 месяц дефект хорошо визуализировался (фото 1Б), обращало на себя внимание равномерное заполнение дефекта трансплантатом. По данным компьютерной томографии контуры краев дефекта были нечеткими за счет интенсивной костной регенерации (фото 2А). При морфологическом исследовании в зоне дефекта определялась зона нарушенной архитектуры костной ткани кости черепа, представленная неправильной формы балочными структурами, между которыми определялись костномозговые полости. Костные балки в зоне репарации сформированного дефекта были тонкие, имели извитой ход с большим числом остеоцитов, расположенных часто в виде непрерывных цепочек. Также отмечалось незначительное разрастание соединительной грубоволокнистой или фибро-ретикулярной ткани в виде островков, расположенных чаще паратрабекулярно (фото 3А).

Пример 2.

Выписка из протокола эксперимента №13. Кролик породы шиншилла, самец, масса 3,2 кг. Проведен забор крови в объеме 3 мл из краевой вены уха в пробирку Plasmolifting, пробирка центрифугирована в течение 5 минут со скоростью 3200 оборотов в минуту. Шприц с 1 мл жидкой ОТП помещен в термостат на 4 минуты при температуре 95°С. С лобной поверхности кролика сбрита шерсть. В условиях стерильной операционной после премедикации (Sol. Atropini Sulfatis 0,05 мг/кг внутримышечно), седации (Sol. Rometar 4,0-6,0 мг/кг внутримышечно, затем через 20 минут Sol. Zoletili 100 5,0-10,0 мг/кг внутримышечно), животное уложено на живот, фиксировано на платформе.

После обработки операционного поля, инфильтрации тканей в области лобной кости Sol. Lidocaini 1% выполнен срединный линейный разрез мягких тканей до кости длиной 5,0 см в проекции сагиттального шва, ткани смещены, фиксированы ранорасширителем. При помощи долота проведен забор костных чипсов в проекции будущего дефекта, чипсы смешаны с ОТП в виде геля и жидкой ОТП. Бором сформировано отверстие диаметром 5,0 мм, глубиной 3,0 мм без обнажения твердой мозговой оболочки. Отверстие заполнено пластическим материалом (костные чипсы + гель плазма + жидкая ОТП). Края надкостницы сведены. Рана послойно ушита узловыми швами Vicryl 4/0. Кролика содержали в обычных условиях 3 месяца, после чего животное выведено из эксперимента.

Через 3 месяца дефект стал менее дифференцируемым на фоне интактной лобной кости (Фиг. 1В), однако границы между костным ложем и пластическим материалом были различимы, отмечалась хорошая интеграция регенерата с окружающей его костью. По данным компьютерной томографии через 3 месяца после операции дефект слабо прослеживался за счет заполнения регенератом, структура сочетала костный и фиброзный компонент (Фиг. 2Б). При морфологическом исследовании отмечалось нарастание фибротических реакций с разрастанием в межтрабекулярных пространствах небольшого объема ретикулярной ткани. При этом число остеоцитов было меньшим, чем в 1 месяц эксперимента (Фиг. 3Б).

Пример 3.

Выписка из протокола эксперимента №25. Кролик породы шиншилла, самец, масса 3,5 кг. Проведен забор крови в объеме 3 мл из краевой вены уха в пробирку Plasmolifting, пробирка центрифугирована в течение 5 минут со скоростью 3200 оборотов в минуту. Шприц с 1 мл жидкой ОТП помещен в термостат на 4 минуты при температуре 95°С. С лобной поверхности кролика сбрита шерсть. В условиях стерильной операционной после премедикации (Sol. Atropini Sulfatis 0,05 мг/кг внутримышечно), седации (Sol. Rometar 4,0-6,0 мг/кг внутримышечно, затем через 20 минут Sol. Zoletili 100 5,0-10,0 мг/кг внутримышечно), животное уложено на живот, фиксировано на платформе.

После обработки операционного поля, инфильтрации тканей в области лобной кости Sol. Lidocaini 1 % выполнен срединный линейный разрез мягких тканей до кости длиной 5,0 см в проекции сагиттального шва, ткани смещены, фиксированы ранорасширителем. При помощи долота проведен забор костных чипсов в проекции будущего дефекта, чипсы смешаны с ОТП в виде геля и жидкой ОТП. Бором сформировано отверстие диаметром 5,0 мм, глубиной 3,0 мм без обнажения твердой мозговой оболочки. Отверстие заполнено пластическим материалом (костные чипсы + гель плазма + жидкая ОТП). Края надкостницы сведены. Рана послойно ушита узловыми швами Vicryl 4/0. Кролика содержали в обычных условиях 6 месяцев, после чего животное выведено из эксперимента.

Технический результат способа пластики костных дефектов подтверждается результатами визуального осмотра области пластики, компьютерной томографии и морфологического исследования.

Через 6 месяцев дефект не визуализировался (фиг. 1Г), приобрел вид интактной кости, наблюдалось полное сращение пластического материала с костным ложем по всему периметру. По данным компьютерной томографии дефект имел неоднородную структуру за счет сочетания костного и фиброзного регенерата с преобладанием костного, что обуславливало высокую среднюю плотность регенерата в единицах Хаунсфилда (фиг. 2В).

При морфологическом исследовании в зоне сформированного дефекта отмечались выраженные явления ремоделирования костной ткани с расширением костных балок (фиг. 3В). Также происходило уменьшение костномозговых полостей, в которых выраженность фибротических реакций уменьшалась, уменьшался объем фиброзной ткани. Происходило нарастание толщины кости в зоне сформированного дефекта.

По результатам анализа показателя средней плотности костей в единицах Хаунсфилда по данным КТ через 6 месяцев после операции отверстия, заполненные костными чипсами, ОТП в жидкой форме и плазмогелем, приобрели костную плотность равную плотности интактной костной ткани (643,3 ± 19,6 HU в проекции дефектов при 652,5 ± 11,2 HU в зоне интактной лобной кости кроликов).

Способ характеризуется атравматичностью, обеспечивает выживание 100% животных, что дает возможность динамического наблюдения за процессом костной регенерации в течение длительного времени. За счет локализации дефектов в лобных костях кроликов снижается вероятность инфицирования области пластики, смещения пластического материала из костного ложа.

Способ позволяет проводить пластику костных дефектов безопасно, так как используются лишь аутологичные ткани (венозная кровь и костные чипсы), что исключает вероятность возникновения аллергических реакций.

Использование гель плазмы как связующего компонента для костных чипсов и обогащенной тромбоцитами плазмы в жидкой форме, технически позволяет облегчить заполнение полости пластическим материалом, предотвращает его дальнейшее смещение.

Пластика костными чипсами совместно с ОТП, содержащей различные факторы роста, позволяет добиться полной облитерации полости в кратчайшие сроки, что снижает вероятность рецидивирования воспалительных процессов.

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии и экспериментальной медицине, и может быть использовано для пластики костных дефектов в эксперименте. В проекции лобных костей кроликов производится срединный разрез мягких тканей до кости в проекции сагиттального шва, долотом осуществляется забор костных чипсов в проекции планируемого дефекта, затем при помощи бора формируется несквозное отверстие, которое заполняется костными чипсами, смешанными с обогащенной тромбоцитами плазмой в жидкой и гель форме, полученной из венозной крови кролика, которую получают путем центрифугирования и нагревания при температуре 95°С в течение 4 минут. Поверх дефекта укладывают надкостницу, рану ушивают послойно. При этом соотношение жидкой плазмы и плазмы, обогащенной тромбоцитами в виде геля, составляет 1:2. Способ обеспечивает улучшение процесса регенерации костной ткани за счет использования обогащенной тромбоцитами плазмы в виде геля и в жидкой форме совместно с костными чипсами. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

1. Способ пластики дефектов костной ткани с использованием обогащенной тромбоцитами плазмы в эксперименте, включающий формирование костного дефекта в лобной кости кролика, его облитерацию обогащенной тромбоцитами плазмой в жидкой форме, отличающийся тем, что в лобной кости кролика формируют несквозное отверстие, осуществляют забор костных чипсов в проекции дефекта, а после формирования дефекта отверстие заполняют костными чипсами, плазмой, обогащенной тромбоцитами, и плазмой, обогащенной тромбоцитами в виде геля, которую получают путем центрифугирования и нагревания при температуре 95°С в течение 4 минут; поверх дефекта укладывают надкостницу, рану ушивают послойно.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соотношение жидкой плазмы и плазмы, обогащенной тромбоцитами в виде геля, составляет 1:2.