Способ моделирования полости длинной трубчатой кости для исследований костезамещающих материалов Российский патент 2024 года по МПК A61B17/00 G09B23/28 A61B17/14 

Изобретение относится к медицине, а именно к клинико-экспериментальной травматологии и ортопедии, и предназначено для изучения остеоиндуктивных и остеокондуктивных свойств костезамещающих материалов различного характера при патологических состояниях костей, сопровождающихся образованием полости.

Проведенный анализ патентной и специальной литературы показал, что аналоги данного изобретения применительно к оценке биологический доступности и остеоинтеграции костезамещающих имплантов при асептических полостных образованиях костной ткани, включающие макроскопические, лабораторные и гистологические данные, отсутствуют.

Известен способ моделирования хронической гнойной костной полости у лабораторных животных путем формирования дефекта большеберцовой кости при помощи фрезы и обсеменения смесью суточной культуры стафилококка в стерильном физиологическом растворе (Экспериментальная модель хронической гнойной костной полости / О.П. Живцов, В.Н. Митрофанов, С.Н. Бургов, Н.А. Гординская // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - №6. - С.232.).

Однако известный способ создает гнойную костную полость для изучения вариантов лечения секвестральной формы гематогенного остеомиелита.

Известен способ моделирования переломо-дефекта длинной трубчатой кости, при котором наносят Z-образный распил длиной 2 мм вдоль оси кости для создания перелома. Формируют два дефекта, выполняя остеотомию проксимального и дистального отломков и отсекая диафизарную костную ткань. Фиксируют переломо-дефект билатеральным аппаратом внешней фиксации. (КОВАЛЕНКО А.Ю. Изучение в эксперименте специфического действия лекарственного препарата на основе нанокристаллического "геля гидроксиапатита" при переломе длинной трубчатой кости. Медицинский журнал. N4 2010, стр. 109-114.)

В предложенном способе происходит формирование модели краевых дефектов кости именно для лечения аппаратом внешней фиксации, а не замещения материалом, для которого необходимо формировать полостные дефекты.

Наиболее близким известным способом, является моделированние хронического дефекта костной ткани со склерозированной стенкой (Патент РФ 2578836 С1, 2016). В способе на медиальной поверхности проксимального метаэпифиза большеберцовой кости под острым углом относительно ее поверхности формируют дефект стоматологическим бором с последующим склерозом стенок полости разогретым до 100 градусов инструментом, после чего заполняют полость костным цементом.

Однако использовать известный способ для исследования свойств костезамещающих материалов невозможно, так как он предназначен для оценки прорастания рубцовой ткани в склерозированных стенках и исследования регенеративных свойств костной ткани после обработки высокой температурой.

Задачей настоящего изобретения является создание адекватной модели костной полости, заполняемой костезамещаемым материалом для исследования его остеоиндуктивных и остеокондуктивных свойств.

Поставленная задача достигается путем трепанации метадиафизарной области длинной трубчатой кости лабораторного кролика, истончения внутренних стенок кортикального слоя кости, последующего заполнения исследуемым материалом, укрытия дефекта и послойного ушивания мягких тканей. Для этого формирование костной полости проводят поэтапно:

1) В стерильных условиях осуществляется линейный разрез длинной до 3 см по медиальной поверхности верхней трети голени. Тупым и острым путем производится диссекция мягких тканей над костью до уровня надкостницы. Надкостница рассекается скальпелем и аккуратно отсепаровывается без ее повреждения, предоставляя доступ к медиальной поверхности верхней трети большеберцовой кости лабораторного животного.

2) Далее при помощи гравера и стерильной циркулярной пилы с алмазным наконечником (для предотвращения ожога кости), выполняется трепанационное окно квадратной формы, с краями 0,4-0,7 см.

3) Полученный квадратный участок кортикальной кости убирается и замачивается в стерильном растворе водного хлоргексидина.

4) При помощи ложки Фолькмана из костномозгового канала удаляется костный мозг, циркулярная насадка меняется на булавовидную, и происходит обработка внутренних стенок костной полости для их истончения.

5) После этого костная полость высушивается стерильными марлевыми тампонами и заполняется исследуемым костезамещающим материалом в необходимом объеме.

6) После имплантации материала на долженствующее место устанавливается предварительно выпиленный квадратный участок кортикальной кости, фиксацию которого осуществляют путем ушивания над ним надкостницы отдельными узловыми швами с помощью рассасывающегося шовного материала.

7) Завершается операция ушиванием мягких тканей и кожи отдельными узловыми швами.

Способ осуществляют следующим образом.

Тазовые конечности кролика от области тазобедренного сустава до голеностопного сустава выстригаются от шерсти. Операция выполняется в стерильных условиях под общей внутримышечной анестезией лабораторного животного (кролик вида «Советская шиншилла»). Выполняется линейный разрез кожи в верхней трети голени по передневнутренней поверхности, длиной до 3 см. Тупым и острым путем происходит диссекция мягких тканей над костью до уровня надкостницы. Надкостница рассекается скальпелем в продольном направлении и аккуратно отсепаровывается без ее повреждения, предоставляя доступ к медиальной поверхности верхней трети большеберцовой кости лабораторного животного. Разведенные мягкие ткани удерживаются крючками. Далее, используя гравер с насадкой в виде циркулярного диска с алмазным наконечником, выполняют поступательные пилящие движения по кортикальному слою большеберцовой кости, формируя трепанационное окно квадратной формы с размером краев от 0,4 до 0,7 см. Выкроенный костный фрагмент удаляется при помощи инструмента и сохраняется в контейнере со стерильным раствором водного хлоргексидина. После этого, происходит очищение костной полости от костного мозга с помощью ложки Фолькмана. Далее, на электроинструменте меняется насадка на булавовидную и происходит обработка внутренних стенок сформированной костной полости для их истончения. После подготовки костной полости в нее производится имплантация исследуемого материала до полного заполнения сформированной полости. После чего окно дефекта закрывается, ранее оставленным в растворе, костным лоскутом. Лоскут фиксируется путем плотного ушивания над ним надкостницы узловыми швами. И завершается операция послойным ушиванием мягких тканей и обработкой раны раствором терамицина (окситетрациклина дигидрата).

В послеоперационном периоде все животные получают анальгетики (флексопрофен). Периоперационная антибиотикопрофилактика проводится в течение суток путем последующих двух внутримышечных инъекций цефазолина с интервалом в 8 часов.

Для подтверждения адекватности полученной модели и исследования степени остеоинтеграции импланта, животным на 28 сутки проводится компьютерная томография тазовых конечностей. Для морфологического исследования животные выводились из опыта каждый месяц. Для лабораторного исследования выполнялся трехкратный забор крови (7-е, 14-е и 28-е сутки) путем пункции ушной вены.

В результате эксперимента опороспособность тазовых конечностей не была нарушена, кролики передвигались самостоятельно без видимых ограничений. Клинически у животных в течение первых 7 суток отклонений в опороспособности и свободе движений не наблюдалось.

У 10 прооперированных животных по предлагаемому способу отработана модель создания костной полости с последующим ее замещением исследуемым костезамещающим материалом.

Таким образом, в данной модели учтены основные аспекты развития патологического процесса в кости и организме животного в целом с рентгенологическим, макроскопическим, морфогистологическим и лабораторным подтверждением.

Пример выполнения способа.

Кролик К №1 (протокол эксперимента от 17.01.2023 г.) Тазовые конечности кролика от области тазобедренного сустава до голеностопного сустава выстригаются от шерсти. Операция выполняется в стерильных условиях под общей внутримышечной анестезией лабораторного животного (кролик вида «Советская шиншилла»).

На фото из операционной по созданию модели формирования костной полости для исследования костезамещающих материалов у лабораторного кролика К №1 представлены этапы операции Фиг. 1-5.

Выполняется линейный разрез кожи в верхней трети голени по передневнутренней поверхности, длинной до 3 см. Тупым и острым путем происходит диссекция мягких тканей над костью до уровня надкостницы. Надкостница рассекается скальпелем в продольном направлении и аккуратно отсепаровывается без ее повреждения, предоставляя доступ к медиальной поверхности верхней трети большеберцовой кости лабораторного животного (Фиг. 1 - Показан доступ к медиальной поверхности проксимального метафиза большеберцовой кости).

Далее, используя гравер с насадкой в виде циркулярного диска с алмазным наконечником, выполняют поступательные пилящие движения по кортикальному слою большеберцовой кости, формируя трепанационное окно квадратной формы с размером краев от 0,4 до 0,7 см. (Фиг. 2 - Показано выполнение при помощи циркулярной пилы с алмазным наконечником (для предотвращения ожога кости) выкраивание «окна» в кортикальном слое проксимального метафиза большеберцовой кости).

Выкроенный костный фрагмент удаляется при помощи инструмента и сохраняется в контейнере со стерильным раствором водного хлоргексидина. (Фиг. 3А - Выкроенный костный лоскут в области проксимального метафиза большеберцовой кости; Б - Вид сформированной костной полости).

Производится очищение костной полости от костного мозга с помощью ложки Фолькмана. Далее, на электроинструменте меняется насадка на булавовидную и проводится обработка внутренних стенок сформированной костной полости для их истончения. (Фиг. 4 - Показано выполнение обработки внутренних поверхностей костной полости с помощью электроинструмента с булавовидным наконечником).

После очищения костная полость высушивается стерильными марлевыми тампонами и производится имплантация, исследуемым биоматериалом «Лиопласт» в костную полость до полного ее заполнения (0,5 кубических см), по завершении окно дефекта закрывается, ранее оставленным в растворе, костным лоскутом. (Фиг. 5 - Показано заполнение сформированной костной полости костезамещающим имплантом).

Лоскут был зафиксирован путем плотного ушивания над ним надкостницы узловыми швами. Операция завершается послойным ушиванием мягких тканей после чего рана обрабатывается раствором терамицина (окситетрациклина дигидрата). В дальнейшем были проведены исследования остеоиндуктивных и остеокондуктивных свойств биоматериала «Лиопласт».

Таким образом, предлагаемый способ моделирования полостного образования трубчатой кости довольно прост в исполнении и позволяет проводить исследования интегративных свойств костезамещающих материалов, включающие макроскопические, лабораторные и гистологические исследования.

Изобретение относится к медицине, а именно к клинико-экспериментальной травматологии и ортопедии. Полость формируют на медиальной поверхности проксимального метаэпифиза большеберцовой кости лабораторного кролика. После разреза кожи и разведения мягких тканей до уровня надкостницы, ее рассекают и отсепаровывают от кости, далее при помощи гравера с насадкой в виде циркулярного диска с алмазным наконечником выкраивают костный лоскут, который оставляют в растворе водного хлоргексидина. Удаляют содержимое костной полости и обрабатывают внутренние стенки полости булавовидной насадкой для их истончения. Образованную костную полость заполняют исследуемым материалом, после чего закрывают полость ранее выкроенным костным лоскутом, фиксируют его путем ушивания над ним надкостницы и вышележащих мягких тканей. Способ прост в применении, позволяет получить адекватную модель костной полости для изучения костезамещаемых материалов для исследования их остеоиндуктивных и остеокондуктивных свойств, сохраняет опороспособность тазовых конечностей у лабораторных животных. 5 ил., 1 пр.

Способ моделирования полости длинной трубчатой кости для исследований костезамещающих материалов, включающий формирование полости на медиальной поверхности проксимального метаэпифиза большеберцовой кости лабораторного кролика, отличающийся тем, что после разреза кожи и разведения мягких тканей до уровня надкостницы, ее рассекают и отсепаровывают от кости, далее при помощи гравера с насадкой в виде циркулярного диска с алмазным наконечником выкраивают костный лоскут, который оставляют в растворе водного хлоргексидина, затем удаляют содержимое костной полости и обрабатывают внутренние стенки полости булавовидной насадкой для их истончения, после чего производят заполнение костной полости исследуемым материалом и закрывают полость ранее выкроенным костным лоскутом, который фиксируют путем ушивания над ним надкостницы и вышележащих мягких тканей.