Способ костной пластики

 

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии и травматологии, и может быть применимо для костной пластики. Вводят поднакостнично остеопластический материал по обеим сторонам на границе с костным дефектом. Через 20-25 дней отслаивают от кости и перемещают в область дефекта новообразующийся на границе с дефектом костный регенерат вместе с мягкотканно-периостальным лоскутом на ножке, сохраняющим кровоснабжение. Способ позволяет уменьшить травматичность, уменьшить сложность и длительность операции.

Изобретение относится к медицине, а именно к пластике костных дефектов различной локализации.

Для устранения костных дефектов применяются методы костной пластики с использованием ауто- и аллотрансплантатов костной и хрящевой тканей, надкостницы трубчатых костей, сочетание нескольких видов трансплантатов. Экспериментальные и клинические данные показывают, что пересаженные ткани способствуют стимуляции остеогенеза.

Однако при использовании этих методов имеются и недостатки. Основными из них являются: дополнительная травматизация организма при аутотрансплантации и отторжение трансплантата вследствие несовместимости тканей донора и реципиента при аллотрансплантации.

В настоящее время в травматологии и ортопедии, в хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, в дентальной имплантологии и пародонтологии костные ауто - и аллотрансплантанты с успехом заменяются новыми остеопластическими материалами на основе коллагена и гидроксиапатита. Для восстановления внутрикостных дефектов эти материалы эффективны.

Однако в костной пластике остается актуальным восстановление сквозных дефектов, например, при врожденных расщелинах лица, дефектов, возникших после травмы или после резекции костей при опухолевом процессе.

С открытием зон регионального кровообращения и началом использования микрохирургической техники эти дефекты стали восстанавливаться с помощью реваскуляризированных аутотрансплантатов.

Однако такие операции травматичны, технически сложны, требуют дорогостоящей аппаратуры.

Поэтому требуется разработка новых методов, в которых проблема восстановления целостности костных дефектов будет решена путем стимуляции и пространственной организации гистогенеза у самого больного. Иными словами, необходима разработка методов тканевой инженерии. Их применение в условиях in vivo должно всегда регулярно и в течение сравнительно короткого времени образовывать материал, достаточный по площади для закрытия костных дефектов. Для решения этой проблемы необходимо не просто правильно выбрать реагирующую и индуцирующую системы; требуется, чтобы они были оптимально приспособлены друг к другу.

Основываясь на остеогенных свойствах надкостницы, более перспективным в решении проблемы костных дефектов является сочетание периостеопластики с костнопластическими материалами.

В качестве аналога авторы предлагают "Способ замещения дефектов костей у детей" //Авторское свидетельство 814344 от 21.11.80 г.//. В основе способа, предложенного Давыдовым Б.Н., лежит использование свободной аутонадкостницы трубчатых костей и аллотрансплантата костной ткани для восстановления костного дефекта.

Недостатками "Способа замещения дефектов костей у детей" является дополнительная травма, наносимая при взятии аутонадкостницы с большеберцовой кости. Кроме того, при использовании свободного аутотрансплантата надкостницы и аллотрансплантата костной ткани процессы образования на их месте костного регенерата происходят медленно из-за нарушенного кровообращения.

В качестве прототипа авторы предлагают способ костной пластики реваскуляризированным аутотрансплантатом, предложенный Е.В. Вербо, заключающийся в том, что дефекты нижней челюсти восстанавливались кожно-фасциально-костным лоскутом с включением малой берцовой кости. Способ взятия трансплантата заключается в остеотомии 1 см дистального фрагмента малоберцовой кости и выделении сосудистого пучка с периферии до впадения в заднюю большеберцовую артерию. Без отсечения ножки, на донорской зоне проводили моделировку малоберцовой кости с целью сокращения сроков ишемии трансплантата. В зависимости от вида дефекта трансплантату придавали определенную форму. Восстановление кровоснабжения в трансплантате производилось путем наложения микроанастомозов. Благодаря функционированию кровоснабжения в трансплантате происходило его приживление с костью реципиента//Вербо Е.В. Автореф. дисс. канд. мед. наук, "Пластическое устранение комбинированных дефектов нижней зоны лица реваскуляризированными аутотрансплантатами", М., 1999, с.32//.

Недостатками способа являются дополнительная травматизация организма при заборе аутотрансплантата, сложность и длительность проведения микрохирургической операции.

Авторы предлагают оригинальный способ замещения костных дефектов новообразующимся костным регенератом, сформировавшимся на границе с дефектом после поднадкостничного введения костестимулирующих материалов и перемещаемого в сторону дефекта на мягкотканно-надкостничном лоскуте на ножке.

Суть способа заключается в том, что восстановление непрерывности кости и замещение дефекта осуществляется в два этапа. Первый этап - это поднадкостничное введение костнопластического материала. Второй этап - это отслойка новообразующегося костного регенерата вместе с надкостницей, перемещение его на мягкотканно-надкостничном лоскуте на ножке, сохраняющим кровоснабжение, и закрытие им костного дефекта. В качестве костестимулирующего материала использовался остеопластический материал на основе коллагена и гидроксиапатита фирмы "Интермедапатит" Коллапан-Л. Это биоактивный костнопластический материал. Все его разновидности (пластины, гранулы, гель) состоят из однородной композиции особо чистого гидроксиапатита, равномерно распределенного в матрице из коллагена 2 типа и антибиотика. При изготовлении биокомпозитов коллаген подвергается сложной химической модификации. В результате возникают дополнительные внутримолекулярные и межмолекулярные связи и его антигенные детерминанты становятся недоступными для развития иммунологических реакций, поэтому аллергических проявлений не обнаружено. Гидроксиапатит Коллапана субмикронным размером частиц и высокой удельной поверхностью подобен гидроксиапатиту кости. Кристаллы искусственного гидроксиапатита в биологической системе подвергаются метаболизму клетками организма, которые разлагают их до составляющих - ионов кальция и фосфора. Антибиотик, входящий в коллапан (гентамицина сульфат или линкомицина гидрохлорид), равномерно и постепенно от 15 до 21 суток выделяется из гранул и пластин в окружающие ткани, за счет чего достигается пролонгированное антибактериальное действие. Коллапан обладает остеоиндуктивным и остеокондуктивным свойствами, то есть служит направляющим матриксом, на котором формируется собственная костная ткань; в дальнейшем коллапан постепенно рассасывается //Дробышев А.Ю. Автореф. дисс. докт. мед. наук "Экспериментальное обоснование и практическое применение отечественных биокомпозиционных материалов при костно-восстановительных операциях на челюстях", М., 2001, с. 10-32//.

Разработка способа проводилась на лабораторных животных (кроликах). В качестве костного дефекта было выбрано пространство между внутренними поверхностями тела нижней челюсти - дно полости рта. Локализация костного дефекта была выбрана произвольно, данный способ можно использовать при костных дефектах любой локализации.

Животное наркотизировали однократным внутривенным введением 0,4 мл 5% раствора тиопентал-натрия, после фиксировалось на обычном операционном столе. Поверхность операционного поля выбривали, обрабатывали 70% раствором этилового спирта. Затем по нижнему краю тела нижней челюсти, с левой и правой ее стороны, делали разрез около 1 см кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции. Далее тупо отслаивались подлежащие мягкие ткани вплоть до наружной поверхности тела нижней челюсти. Проводили гидропрепаровку периоста поднадкостничным введением 1,5 мл 0,5% раствора новокаина. В области нижнего края тела челюсти, у первых моляров через небольшой разрез около 0,5 см тупо отслаивалась надкостница по всей наружной поверхности тела челюсти на длину, равную ширине дефекта, под надкостницу вносили "Коллапан-Л". Данную манипуляцию проводили с обеих сторон наружной поверхности тела нижней челюсти. После внесения материала на месте разреза надкостницы накладывали 1-2 шва, кетгутом, рану послойно ушивали наглухо.

Спустя 20-25 суток проводили костную пластику новообразующимся костным регенератом, перемещая его на сохранившим кровоснабжение мягкотканно-надкостничном лоскуте на ножке в сторону дефекта.

Животное наркотизировали однократным внутривенным введением 0,4 мл 5% раствора тиопентал-натрия, после фиксировалось на обычном операционном столе. Поверхность операционного поля выбривали, обрабатывали 70% раствором этилового спирта. Затем по средней линии дна полости рта делали разрез кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции, далее тупо раздвигались мягкие ткани до обнажения наружной поверхности тела нижней челюсти, слева и справа. В месте ранее введенного остеопластического материала, "Коллапана-Л", определялось выбухание новообразованной ткани. В области первых моляров вдоль всей наружной поверхности тела нижней челюсти, слева и справа, выкраивались, отслаивались от кости П-образные мягкотканно-периостальные лоскуты на ножке вместе с новообразующимся костным регенератом. Они сохраняли кровоснабжение с окружающими тканями в области основания, обращенного к заднему краю ветви нижней челюсти. Лоскуты отворачивали навстречу друг другу, и после перекрытия расстояния между параллельными участками тела нижней челюсти сшивали кетгутом. Далее рана послойно ушивалась наглухо. В послеоперационный период в течение пяти дней проводилась антибактериальная терапия.

Выбор времени костной пластики не случаен, именно в этот период, после поднадкостничного введения остеопластического материала, из него формируется мягкотканный регенерат, который можно достаточно легко отслоить от кости. Он богат мелкими кровеносными сосудами, прорастающими в него из надкостницы, а со стороны кости отмечается построение остеоидных балочек //Добрышев А.Ю. Дисс. докт. мед. н. "Экспериментальное обоснование и практическое применение отечественных биокомпозиционных материалов при костно-восстановительных операциях на челюстях", М., 2001 г., с.63-67//.

Исследование новообразованной костной ткани проводилось на 15 кроликах породы "Шиншилла". Животные оставались в опыте после второй операции 2,3,4,5,6 месяцев.

После выведения животных из опыта весь полученный материал был разделен на пять групп. Препараты первой группы получены от животных, которые находились в опыте после второй операции два месяца. Второй группы - соответственно после трех месяцев. Третьей группы - после четырех месяцев. Четвертой группы - после пяти месяцев. Пятой группы - шести месяцев.

Проводилось рентгенологическое обследование удаленной нижней челюсти. На рентгеновских снимках у четвертой и пятой группы отчетливо определялась костная перемычка, перекрывающая пространство между внутренними поверхностями тела нижней челюсти.

Во всех группах проводилось микроскопическое исследование формирующегося и сформированного костного регенерата. Для микроскопических исследований материал фиксировали в 12% формалине. Затем декальцинировали в растворе с муравьиной кислотой с последующим изготовлением гистопрепаратов по классической схеме. Парафиновые срезы толщиной 10 мкм окрашивали по Ван-Гизону, Маллори и гематоксилином-эозином.

При гистологическом исследовании операционного материала первой группы отмечено, что спустя три месяца после поднадкостничного внесения "Коллапана-Л", в области размещения лоскутов обнаруживается новообразованная плотная оформленная и грубоволокнистая костная ткани. Причем в месте соединения двух лоскутов выявляется волокнистая соединительная ткань, тогда как структуры формирующейся костной ткани определяются вблизи тела челюсти. Клетки последней имеют светлые ядра, следовательно, преобладает эухроматин, что отражает высокую активность процессов транскрипции в ядрах остеобластов. Форма клеток отростчатая, что необходимо для межклеточных взаимодействий в новообразованной ткани, где высоко содержание межклеточного вещества. Матрикс окрашивается неравномерно. Волокна располагаются в различных направлениях. Межклеточное вещество этой ткани богато протеогликанами и/или гликопротеинами. Об этом говорит выраженная базофилия срезов, контрастированных гематоксилином-эозином.

Установлено, что вторая группа исследуемых материалов содержит незначительное количество фиброзной ткани, хрящевую и хорошо развитую грубоволокнистую костную ткань. Несмотря на близкие генетические отношения между хрящом и костью, островки и пластины хрящевой ткани на препаратах единичны и невелики по размеру. Этот факт свидетельствует о хорошем кровоснабжении лоскутов после второй операции. Поскольку только при наличии достаточно развитой капиллярной сети образуются остеобласты и остеоциты. Нарушение кровоснабжения приводит к низким значениям парциального давления кислорода, что предопределяло бы образование из клеток - предшественниц хондробластов и хондроцитов. Другим доказательством полноценного кровоснабжения является обызвествленный остеоид. При нарушенной микроциркуляции остеобласты не могли бы откладывать кристаллы гидроксиапатита вдоль фибрилл коллагена и были бы не способны секретировать матричные пузырьки. Итогом минерализации костного матрикса становится формирование перекладин грубоволокнистой кости.

В третьей группе препаратов в зоне наблюдения отмечается только костная ткань мозаичной структуры: грубоволокнистая с обычной гистологической структурой; грубоволокнистая с признаками перестройки костного новообразования, которые выражаются в формировании остеонов, и пластинчатая. Различные зоны новообразованных костных тканей хорошо различимы. Местоположение грубоволокнистой ткани - центральное, а пластинчатой - краевое (у тела нижней челюсти). Области с грубоволокнистой тканью имеют равномерно окрашенный костный матрикс, а с незрелой пластинчатой - базофильные и оксифильные области. Содержание остеоцитов в пластинчатой ткани по сравнению с грубоволокнистой, отнесенное к одному и тому же количеству межклеточного вещества, невелико.

Препараты четвертой и пятой групп морфологически практически не различимы и представлены зрелой пластинчатой костной тканью с типичной гаверсовой системой, интерстициальными пластинками и редкими фолькмановскими каналами.

Таким образом, гистологическое исследование, которое проводилось спустя 3-7 месяцев после поднадкостничного внесения коллапана, доказало гетеротопное появление костной ткани в области нижней челюсти кролика, продемонстрировало динамику ее развития. Положительные результаты свидетельствуют о целесообразности применения нового метода периостеопластики, для замещения костных дефектов, в том числе для устранения врожденной патологии челюстно-лицевой области.

Преимущества: 1) малотравматичная операция не требует повреждения донорской кости.

В качестве аутотрансплантата используется новообразующийся костный регенерат, формирующийся из остеопластического материала после его поднадкостничного введения; 2) простота исполнения способа.

Закрытие дефекта осуществляется новообразующимся костным регенератом, формирующимся после поднадкостничного введения остеопластического материала на границе с костным дефектом. Регенерат перемещается в сторону дефекта на васкуляризированном мягкотканно-периостальном лоскуте. Эта манипуляция не требует сложной микрохирургической техники.

Таким образом, используя остеогенные свойства надкостницы и остеопластические материалы на основе коллагена и гидроксиапатита, можно образовывать на границе с дефектом костный регенерат, который на васкуляризированном мягкотканно-периостальном лоскуте перемещать в сторону костного дефекта и закрывать его.

Формула изобретения

Способ костной пластики, включающий замещение костного дефекта реваскуляризованным аутотрансплантатом, отличающийся тем, что по обеим сторонам на границе с костным дефектом, поднадкостнично, вводят остеопластический материал, при этом новообразующийся через 20-25 дней на границе с дефектом костный регенерат вместе с мягкотканно-периостальным лоскутом на ножке, сохраняющим кровоснабжение, отслаивают от кости и перемещают в область дефекта, закрывая его.