Способ оптимизации репаративного остеогенеза трубчатых костей животных Российский патент 2024 года по МПК A61B17/56 A61P19/00 A61L27/00 

Изобретение относится к ветеринарной медицине, собственно к травматологии и ортопедии, также может быть применено для оптимизации репаративного остеогенеза у животных при замедленном процессе восстановления костных тканей, сформировавшихся ложных суставов, бактериальной обсемененности.

Предложенный способ включает введение в интрамедуллярный канал, в частности, зону перелома или ложного сустава биокомпозиционного остеопластического материала при проведении остеосинтеза поврежденной конечности.

Изобретение ускоряет сращения переломов благодаря наличию остеокондуктивного, остеоиндуктивного потенциала, биосовместимости, полной биоинтеграции и антибактериального действия.

В гуманной медицине известен способ оптимизации репаративного остеогенеза (RU 2738406 C1, МПК А61К 31/10, А61К 31/728, А61Р 19/00 опубл. 11.12.2020). Предложенный способ осуществляется за счет использования синтетического серосодержащего фенольного биоантиоксиданта - тиофана, гиалуроновой кислоты, иммобилизованной на универсальном сорбенте - Полисорбе МП. Подготовленный раствор вводят однократно в верхнечелюстной синус во время операции субантральной аугментации после размещения на дне синуса биоматериала.

Данный способ имеет следующие недостатки:

1) Используется только при конкретизированном хирургическом случае, в частности стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, с отсутствием возможности применения при хирургических вмешательствах на трубчатых костях.

2) Отсутствие антибактериального действия.

Также известен способ оптимизации условий репаративного остеогенеза (RU 2430714 C1, МПК А61Н 23/00, опубл. 10.10.2011). Данный способ характеризуется виброакустическим воздействием на зону повреждения костной ткани в разных режимах, дозировках, а также периодов воздействия через 14-21 суток после оперативного вмешательства.

Данный способ оптимизации имеет следующие недостатки:

1. Отсутствие оптимизации репаративного остеогенеза до 14 суток с момента оперативного вмешательства.

2. Отсутствие антибактериального действия.

Также в гуманной медицине известен способ оптимизации репаративного остеогенеза (RU 2315580 C2, МПК А61В 17/56, опубл. 27.01.2008), включающий введение в костномозговой канал, места перелома или зону ложного сустава предварительно измельченного биоматериала аллоплант для склеропластики с аутокровью в виде взвеси 5-ти измельченных пластин биоматериала аллоплант для склеропластики в 5-ти мл аутокрови. Взвесь вводят однократно путем инъекции иглой Гордеева с диаметром отверстия 2 мм.

Данный способ оптимизации имеет следующие недостатки:

1) Использование дополнительных компонентов (аутокровь) для равномерного проникновения крошки биоматериала аллопланта.

2) Дороговизна биоматериала аллопланта (5000 рублей за 1 см³).

Технической задачей является разработка способа оптимизации репаративного остеогенеза трубчатых костей животных с помощью биокомпозиционного остеопластического материала.

Техническая задача решается тем, что для оптимизации репаративного остеогенеза необходимо введение в интрамедуллярный канал зоны перелома или ложного сустава биокомпозиционного остеопластического материала в виде суппозитория упругой консистенции, вводимого однократно путем подручного инструмента (распатора, хирургический зажим) или мануально. При этом биокомпозиционный остеопластический материал получаем растворением в дистиллированной воде при температуре окружающей среды в 22°С при непрерывном размешивании, например, с помощью магнитной мешалки, альгината натрия до образования однородного раствора молочного цвета. После полного растворения альгината натрия добавляют последовательно при непрерывном перемешивании метилурацил, гидроксиапатит и амоксициллин по 100 мг каждые 15 минут. Затем полученную суспензию заливают в форму, которую помещают в 0,2 М раствор хлорида кальция и оставляют при температуре 22-25°С на 48 часов. Полученный композит имеет белый цвет, упругую консистенцию.

Техническим результатом заявленного изобретения является разработка способа оптимизации репаративного остеогенеза у животных, обеспечивающего эффект при одномоментном применении, который можно использовать для уменьшения времени консолидирования вяло срастающихся переломов, хирургического лечения ложных суставов, профилактирования бактериальной обсемененности, благодаря высвобождению действующих компонентов композита непосредственно в месте приложения.

Заявленное изобретение иллюстрируется следующими фигурами.

На фиг. 1 представлен общий вид (фотография) биокомпозитного остеопластического материала.

На фиг. 2 представлена рентгенограмма гиперпластического псевдоартроза средней трети диафиза лучевой кости справа в дорзовентральной (прямая) проекции (пример 1).

На фиг. 3 представлена рентгенограмма гиперпластического псевдоартроза средней трети диафиза лучевой кости справа в латеромедиальной (боковая) проекции (пример 1).

На фиг. 4 представлена рентгенограмма после постановки внеочагового аппарата с введением биокомпозита в зону ложного сустава в дорзовентральной проекции (пример 1).

На фиг. 5 представлена рентгенограмма после постановки внеочагового аппарата с введением биокомпозита в зону ложного сустава в латеромедиальной проекции (пример 1).

На фиг. 6 представлена рентгенограмма спустя 45 дней в дорзовентральной проекции (пример 1).

На фиг. 7 представлена рентгенограмма спустя 45 дней в латеромедиальной проекции (пример 1).

На фиг. 8 представлена рентгенограмма спустя 83 дня в дорзовентральной проекции (пример 1).

На фиг. 9 представлена рентгенограмма спустя 83 дня в латеромедиальной проекции (пример 1).

На фиг. 10 представлена рентгенограмма гиперпластического псевдоартроза средней трети диафиза лучевой кости справа в дорзовентральной проекции (пример 2).

На фиг. 11 представлена рентгенограмма гиперпластического псевдоартроза средней трети диафиза лучевой кости справа в латеромедиальной проекции (пример 2).

На фиг. 12 представлена рентгенограмма после постановки внеочагового аппарата с введением биокомпозита в зону ложного сустава в дорзовентральной проекции (пример 2).

На фиг. 13 представлена рентгенограмма после постановкивнеочагового аппарата с введением биокомпозита в зону ложного сустава в латеромедиальной проекции (пример 2).

На фиг. 14 представлена рентгенограмма спустя 45 дней в дорзовентральной проекции (пример 2).

На фиг. 15 представлена рентгенограмма спустя 45 дней в латеромедиальной проекции (пример 2).

На фиг. 16 представлена рентгенограмма косого перелома дистального диафиза локтевой и лучевой кости слева и справа, по классификации AO/ASIF - 2 2 А2 в дорзовентральной проекции (пример 3).

На фиг. 17 представлена рентгенограмма косого перелома дистального диафиза локтевой и лучевой кости слева и справа, по классификации AO/ASIF - 2 2 А2 в латеромедиальной проекции (пример 3).

На фиг. 18 представлена рентгенограмма спустя 49 дней в дорзовентральной проекции (пример 3),

На фиг. 19 представлена рентгенограмма спустя 49 дней в латеромедиальной проекции (пример 3).

Способ осуществляется следующим образом. В асептических условиях стерильным скальпелем в стерильном лотке придается форма и размеры разработанного биокомпозита, согласно размерам интрамедуллярного канала. После чего производят однократное введение композита в полном объеме в костномозговой канал зоны перелома или зону ложного сустава.

Остеопластический биоматериал обладает следующими свойствами:

- не дает реакций иммунного отторжения, не обладает аллергизирующим действием;

- стимулирует процессы клеточной пролиферации;

- оказывает бактерицидное действие;

- обеспечивает полную биоинтеграцию;

- запускает механизмы остеокондуктивности и остеоиндуктивности;

- активирует механизм регенерации травмированного органа.

Благодаря внутрикостному кровоснабжению и биоинтеграции композита обеспечивается планомерное распределение биоматериала в интрамедуллярном канале, что, в свою очередь, ускоряет образование необходимых веществ обеспечивающих ускорение активации остеобластного процесса.

Существенным условием остеосинтеза является стабильность фиксации отломков, что в свою очередь оказывает влияние на крово- и лимфоток, обеспечивающие образование полноценного костного регенерата. Общепринятая величина диастаза для благополучного остеосинтеза менее 0,6 мм.

Применение данного способа обеспечивает благоприятный результат при переломах длинных трубчатых костей с диастазом более 0,6 мм, но до 1,0 мм, что подтверждается следующим экспериментом.

Сформированы 2 группы экспериментальных животных - кроликов новозеландской серой породы.

Первая группа - контроль. Данным животных осуществлялся внеочаговый остеосинтез поврежденной кости.

Вторая группа - опытная. Данным животным также осуществлялся внеочаговый остеосинтез, но с введением в интрамедуллярный канал зоны перелома остеопластического биоматериала, предварительно сформированного согласно размерам интрамедуллярного канала 0,55×0,50×0,45 см.

Мониторинг эксперимента проводили рентгенологически, макро- и микроскопически спустя 10, 20 и 30 суток после оперативного вмешательства.

Спустя 10 суток клиническим методом исследования существенных изменений не обнаружено. Через 10 суток после начала эксперимента в контрольной группе микроскопическая картина области моделирования представляла следующее. Границы дистального и проксимального отломков лучевой кости были лизированы, диастаз заполнялся фиброзной тканью, объединяя концы. Клеточная структура фиброзного конгломерата представлена фибробластами, а также внеклеточными структурами с примесью гистиоцитов и остеобластов. Наличие небольшой концентрации клеток, содержащих рибонуклеотиды, свидетельствует о низкой функциональной активности остеобластов и гистиоцитов. Макроскопически определяется утолщение благодаря формированию остеоида из-за разрастания остеогенной ткани на периостальной поверхности.

Во второй группе спустя 10 суток в области остеоклазии микроскопически определено, что регенерат в области диастаза, прорастающий в краевые узуры отломков костей, представлен остеогенной клеточно-волокнистой тканью. В данном регенерате превалировали остеобласты. В данных участках выявлены остатки введенного биоматериала, представленные единичными мельчайшими бесструктурными эозинофильными отрывками, интегрирующимися в новообразованную ткань.

Спустя 20 суток после оперативного вмешательства в 1 контрольной группе клинически картина не изменилась, однако, микроскопически в области периоста формировался остеоид, представляющий собой юные костные балки, частично заполняющие зону диастаза. В данной зоне визуализировались участи хондроидной ткани с признаками оссификации. Срединная зона диастаза на всем протяжении представлена клеточно-волокнистым фиброзом с изолированными между собой юными костными балками.

Во второй группе, к данному времени, микроскопически определяется в области диастаза сформированный регенерат, состоящий из сети костных балок с различной степенью зрелости, обладающих васкуляризованной фиброретикулярной тканью в межбалочных зонах. Поверхность значительной части костных трабекул представлена слоем активных остеобластов.

30 сутки эксперимента показали, что в контрольной группе клинически определяется утолщение в области перелома, характеризующееся плотной, эластичной консистенцией, при этом микроскопически данное уплотнение представлено зрелыми костными балками, объединяющими концы отломков. Сам регенерат, заполняющий срединную часть диастаза, характеризуется сетью костных трабекул с сохранением участков фиброзно-хрящевой ткани.

Отмечено, что к 30 суткам определяется регенерат, характеризующийся губчатой структурой с наличием фиброзно-хрящевой тканью, что свидетельствует о недостаточно образованной костной мозоли в контрольной группе.

Микроскопия области моделированной кортикотомии экспериментальных животных 2 группы спустя 30 суток установила наличие сформированного костного регенерата, представленного структурой костных трабекул, скрепляющих концы отломков, при этом межбалочная структура несет в себе клеточно-волокнистую ткань. Вновь образованные костные балки диафизарной части утолщены, как в компактной части костной ткани, формируя единый кортикал дистальной и проксимальной частей и восстанавливая ее полную кортикальную, губчатую часть и интрамедуллярную целостность лучевой кости.

Процесс консолидации переломов при слабой стабильности отломков и наличия диастаза более 0,6 мм затягивается на существенный период времени. В экспериментальном исследовании проведено гистологическое изучение оптимизации вторичного сращения костной структуры, формирующегося на базе как волокнистых (десмальный остеогенез), так и хрящевых (энхондральный остеогенез) компонентов. В качестве катализатора репаративного остеогенеза был определен остеопластический биоматериал размером 0,55×0,50×0,45 см.

В результате эксперимента определено, что у всех животных в области перелома формировалась однотипная репарация по типу эпиморфоза. Спустя 10 суток, после начала опыта, диастаз заполнялся клеточно-волокнистым субстратом, включающий в себя остеобластические, фибробластические, а также воспалительные клеточные структуры.

Спустя 20 суток после оперативного вмешательства наблюдается образование костных балок на основе фиброзно-хрящевой структуры в зоне диастаза, при этом костная ткань наиболее активнее образовывалась периостально, как наложения на кортикальные участки отломков. К 30 суткам произошла оссификация фиброзно-хрящевого структуры в центральной части моделированного перелома с образованием консолидации.

Экспериментально выявлено, что введение биокомпозиционного остеопластического материала, содержащего в качестве действующих веществ: гидроксиапатит, метилурацил, альгинат натрия, амоксициллин, в качестве растворителя - дистиллированную воду при введении в интрамедуллярный канал области перелома трубчатых костей обуславливает формирование костного регенерата с образованием, к 30-м суткам, полноценной костной структуры.

Данные опыты позволили оптимизировать остеогенез и ускорить консолидацию переломов трубчатых костей животных при нестабильности отломков с помощью введения биокомпозиционного остеопластического материала, что подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

Пациент Арчи, 5 лет, метис, кобель, 10 кг, поступил в клинику DoctorVet через 115 дней с момента травмы с диагнозом «Посттравматический псевдоартроз средней трети диафиза лучевой кости». В сторонней клинике, через 2 дня с момента травмы, было выполнено оперативное вмешательство - открытая репозиция отломков правой грудной конечности, внеочаговый остеосинтез аппаратом внешней фиксации. Через 85 дней после оперативного вмешательства сращения не наступило. Аппарат удален оперативным путем. В дальнейшем Арчи получал физиофункциональное лечение. В течение реабилитационного срока присутствовала 3 степень хроматы опорного типа, беспокоил болевой синдром и снижение функции правой грудной конечности. В результате пациент был направлен в ветеринарную клинику DoctorVet для оперативного лечения. Клиническим, ортопедическим и рентгенологическим методом исследования определен гиперпластический псевдоартроз средней трети диафиза лучевой кости. Рентгенограмма представлена на фигурах 1,2. Через 3 дня с момента поступления проведена операция - открытая остеоперфорация (туннелизация) по Беку с постановкой внеочагового аппарата (фигуры 3, 4). В асептических условиях стерильным скальпелем придают форму и размеры полученному биокомпозиту согласно размерам интрамедуллярного канакла и ввели композит однократно в полном объеме в костномозговой канал зоны ложного сустава, соответствующий недостающему объему участка, , соединяющего дистальный и проксимальный отделы.

Функция правой грудной конечности не была ограничена в период всего срока стабилизации в аппарате, при этом питомец занимался лечебными реабилитационными методами - гимнастикой, массажем. Дополнительное время фиксации составило 45 дней (нормальные сроки консолидации от 7 до 12 недель; с учетом усугубленного анамнеза - например, при псевдоартрозе, увеличивается на неопределенный срок). При рентгенографическом методе исследовании, на данном этапе, диагностировано консолидирование в зоне псевдоартроза, представленное на фигурах 5, 6, 7, 8. Ухудшений в процессе стабилизации не было. Достигнут хороший анатомо-функциональный эффект лечения.

Пример 2.

Пациент Тихон, кот, 4 года, метис, 4,0 кг, поступил в клинику DoctorVet через 105 дней с момента травмы с диагнозом «Посттравматический псевдоартроз средней трети большеберцовой кости слева». Благодаря анамнезу определено, что в сторонней клинике через 2 дня с момента катотравмы произведен, в сторонней клинике, внеочаговый остеосинтез. В период всего срока пациента беспокоила хромата 2 степени опорного типа, при прикосновении и обработке точек контакта спиц с кожей беспокоил болевой синдром с ограничением функции левой тазовой конечности. Аппарат сняли через 75 дней с момента оперативного вмешательства сращения не произошло. В результате владелец обратился в ветеринарную клинику DoctorVet спустя месяц после снятия аппарата. Клиническим, ортопедическим и рентгенологическим методом исследования определен псевдоартроз средней трети диафиза большеберцовой кости левой тазовой конечности (фигуры 10, 11). Владельцем было принято решение о повторном оперативном вмешательстве с постановкой внеочагового аппарата и введением в зону псевдоартроза биокомпозиционного материала.

В асептических условиях стерильным скальпелем в стерильном лотке сформировали форму из разработанного биокомпозита, соответствующую недостающему объему участка, соединяющего дистальный и проксимальный отделы, и ввели композит однократно в зону ложного сустава.

После чего инструментом произвели однократное введение композита в зону ложного сустава (фигуры 12, 13). Послеоперационный период проходил без осложнений. Спустя 57 дней определена консолидация области псевдоартроза, установленного клинически и рентгенологически (фигуры 14, 15), при этом в период реабилитации занимались восстановительной физкультурой, массажем. Спустя 57 дней сняли внеочаговый аппарат. Период нормальной консолидации составляет 56-84 дней, однако, в процессе отягощенного анамнеза (псевдоартроз) - увеличивается на неопределенное время. Осложнений в процессе стабилизации не было. Достигнут хороший анатомо-функциональный эффект лечения.

Пример 3.

Пациент Тема, 2 года, русский той-терьер, кобель, 2,2 кг, поступил через 2 дня с момента катотравмы с диагнозом «Косой перелом дистального диафиза локтевой и лучевой кости слева и справа, по классификации AO/ASIF - 2 2 А2» (фигуры 16, 17). Владелец сразу обратился в ветеринарную клинику DoctorVet. При клиническом, ортопедическом и рентгенологическом исследовании выявлены отсутствие опороспособности на грудные конечности, первичные гематомы, патологическая подвижность в области дистальных диафизов предплечий. Принято решение об оперативном вмешательстве с постановкой внеочаговых аппаратов и применения биокомпозиционного остеопластического материала в зонах переломов. После проведения спиц в дистальном и проксимальном отделах, в асептических условиях стерильным распатором произведено введение в интрамедуллярный канал биокомпозита в объеме 0,5×0,25×0,25 см. Затем произвели репозицию смещения отломков, фиксацию спиц и стандартную послойную методику ушивания мягких тканей. Послеоперационный период проходил без осложнений. Сразу после оперативного вмешательства пациент начал пользоваться грудными конечностями. Хромата наблюдалась в течение 5 дней, после отсутствовала. Консолидация произошла через 49 дней (нормальные временные рамки для сращения составляют 49-84 дня, с учетом билатерального перелома предплечий - сроки консолидации увеличиваются), что установлено клинически и рентгенологически (фигуры 18, 19). Достигнут хороший анатомо-функциональный эффект лечения.

На основании вышеуказанного, предложенный способ оптимизации обладает неоспоримыми преимуществами:

1. Снижение ятрогенного фактора при застарелых патологических процессах - нет необходимости в проведении существенных остеотомий.

2. Универсальность при применении, как при первичной, так и при вторичной травмах.

3. Возможность использования при любом методе остеосинтеза (внеочаговый аппарат, накостная пластина, серкляж).

4. Возможность оптимизации репаративного остеогенеза за счет сокращения сроков консолидации зон перелома и ложных суставов, что в свою очередь снижает время нетрудоспособности животного.

5. Экспериментально подтверждена и определена возможность применения данного способа при недостаточной стабильности фиксации перелома, что возможно при сниженной консолидации многооскольчатых переломов.

6. Профилактирование бактериального фактора.

Заявляемое изобретение является новым и промышленно применимым, так как может быть реализовано с использованием известных компонентов.

Изобретение относится к ветеринарной медицине применительно к травматологии и ортопедии. Способ включает однократное введение в костномозговой канал, места перелома или зону ложного сустава биоматериала. При этом в качестве биоматериала используют биокомпозиционный остеопластический материал в виде суппозитория упругой консистенции, полученный растворением в дистиллированной воде при температуре окружающей среды в 22°С при непрерывном размешивании альгината натрия до образования однородного раствора молочного цвета. После полного растворения добавляют последовательно при непрерывном перемешивании метилурацил, гидроксиапатит и амоксициллин по 100 мг каждые 15 минут, с последующей заливкой полученной суспензии в форму, которую помещают в 0,2 М раствор хлорида кальция при температуре 22-25°С на 48 часов с получением композита, имеющего белый цвет и упругую консистенцию. Затем в асептических условиях стерильным скальпелем в стерильном лотке придают форму и размеры полученному биокомпозиту согласно размерам интрамедуллярного канала и вводят композит в полном объеме в костномозговой канал зоны перелома или зону ложного сустава мануально или с помощью подручного инструмента. Достигается оптимизация репаративного остеогенеза у животных с обеспечением эффекта при одномоментном применении и с возможностью использования для уменьшения времени консолидирования вяло срастающихся переломов, хирургического лечения ложных суставов, профилактирования бактериальной обсемененности благодаря высвобождению действующих компонентов композита непосредственно в месте приложения. 19 ил., 3 пр.

Способ оптимизации репаративного остеогенеза трубчатых костей животных, включающий однократное введение в костномозговой канал, места перелома или зону ложного сустава биоматериала, отличающийся тем, что в качестве биоматериала используют биокомпозиционный остеопластический материал в виде суппозитория упругой консистенции, полученный растворением в дистиллированной воде при температуре окружающей среды в 22°С при непрерывном размешивании альгината натрия до образования однородного раствора молочного цвета, и после полного растворения добавляют последовательно при непрерывном перемешивании метилурацил, гидроксиапатит и амоксициллин по 100 мг каждые 15 минут, с последующей заливкой в форму, которую помещают в 0,2 М раствор хлорида кальция и оставляют при температуре 22-25°С на 48 часов с получением композита, имеющего белый цвет и упругую консистенцию, а затем в асептических условиях стерильным скальпелем в стерильном лотке придают форму и размеры полученному биокомпозиту согласно размерам интрамедуллярного канала и вводят композит в полном объеме в костномозговой канал зоны перелома или зону ложного сустава мануально или с помощью подручного инструмента.