Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕФЕКТА КОСТНОЙ ТКАНИ

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для замещения дефектов костной ткани, возникших при ее повреждениях.

Известен способ восстановления дефекта костной ткани (патент SU №1400616, МПК А61В 17/56, опубл. 07.06.1988) с помощью комбинированного трансплантата, заготовленного путем забора костного мозга у пациента из крыла подвздошной кости, последующего выделения стромальных фибробластов костного мозга и размножения их в монослойных культурах in vitro. Аутологичными костно-мозговыми фибробластами заполняют пористый каркас, и полученный таким образом комбинированный трансплантат помещают в область дефекта. Данный способ ускоряет образование костного регенерата в области дефекта и позволяет восстановить целостность кости.

Однако этот способ требует дополнительного хирургического вмешательства для забора костного мозга и длительных сроков получения остеогенных клеток (1,5-2,0 месяца).

Наиболее близким к заявляемому является способ восстановления дефекта костной ткани (патент РФ №2167662, МПК А61К 35/28, опубл. 27.05.2001), осуществляемый следующим образом: под местным обезболиванием резецируется часть крыла тазовой кости для забора костного мозга, in vitro выращиваются остеогенные стромальные клетки-предшественники костного мозга на коллагеновых микроносителях, которыми заполняют пористый каркас, и подготовленный таким образом комбинированный трансплантат переносят аутологично в область костного дефекта.

Недостатками указанного способа являются:

- травматичность, т.к. он требует проведение предварительной операции по резецированию собственной здоровой кости;

- длительный период подготовки трансплантата к использованию;

- длительность процесса регенерации, поскольку сначала должен резорбироваться пористый каркас, затем происходит перестройка трансплантата и формирование органоспецифического остеотрансплантата, и только после этого начинается собственно процесс восстановления дефекта костной ткани.

Задача (технический результат) предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности восстановления дефекта костной ткани за счет обеспечения быстрой регенерации костной ткани в объеме этого дефекта.

Поставленная задача решается тем, что в способе восстановления дефекта костной ткани, включающем осуществление хирургического доступа к дефекту, заполнение дефекта биотрансплантатом и закрытие раневой поверхности, в качестве биотрансплантата используют трехмерный остеотрансплантат, обладающий свойствами эмбриональной костной ткани.

Использование в качестве биотрансплантата трехмерного остеотрансплантата со свойствами эмбриональной костной ткани обеспечивает быструю регенерацию костной ткани, поскольку регенерация идет по типу эмбрионального остеогенеза - формирование костной ткани на основе остеогенных структур самого трансплантата за счет наличия в нем первичных кровеносных сосудов (капилляров), способствующих его остеоинтеграции.

Кроме того, использование трехмерного остеотрансплантата со свойствами эмбриональной костной ткани позволяет избежать резецирования аутогенной кости, осуществить эндоскопическое введение трансплантата, что минимизирует травматичность операции, особенно у пожилых людей, и полностью заместить дефект без потери костной массы.

В качестве остеотрансплантата со свойствами эмбриональной костной ткани может быть использован трехмерный остеотрансплантат, полученный в результате направленной остеогенной дифференцировки трехмерного хондротрансплантата из культивированных хондробластов и межклеточного матрикса.

Также в качестве трехмерного остеотрансплантата со свойствами эмбриональной костной ткани могут быть использованы эмбриональные клетки предкостной ткани.

Процесс остеогенеза при использовании трехмерного остеотрансплантата со свойствами эмбриональной костной ткани происходит за счет инвазии сосудов из межбалочных промежутков материнского ложа в соответствии с общебиологической закономерностью по типу эмбрионального остеогенеза. По мере врастания сосудов происходит постепенное, от периферии к центру, формирование примитивной костной ткани, создается костный каркас, который обеспечивает устойчивость к нагрузкам.

Заполнение дефекта трехмерным остеотрансплантатом целесообразно осуществлять таким образом, чтобы остеотрансплантат примыкал к краям дефекта по всей поверхности полости дефекта. При этом за счет упруго эластических свойств и соответствия размерам полости дефекта трехмерный остеотрансплантат полностью заполняет объем дефекта костной ткани и не требует дополнительной фиксации. Кроме того, при таком размещении остеотрансплантата быстрее происходит врастание сосудов и, следовательно, ускоряется процесс регенерации костной ткани.

Предлагаемое изобретение поясняется данными гистологического исследования и рентгенографическими данными, где на фиг. 1 представлено формирование примитивной костной ткани в зоне дефекта через 1 месяц после пересадки трехмерного остеотрансплантата; на фиг. 2 - формирование молодой костной ткани через 3 месяца после операции; на фиг. 3 - органоспецифическая костная ткань через 6 месяцев после операции; на фиг. 4 - контрольная серия через 6 месяцев после операции; на фиг. 5 - стояние активной клеточной перестройки в зоне пересадки через 1 месяц после операции; на фиг. 6 - рентгенограмма области трансплантации через 3 месяца после операции; на фиг. 7 - формирование молодой костной ткани в зоне бывшего дефекта через 3 месяца после операции; фиг. 8 - органоспецифическая костная ткань через 6 месяцев после операции.

Способ осуществляют следующим образом.

Осуществляют хирургический доступ к дефекту. Заполняют дефект остеотрансплантатом, обладающим свойствами эмбриональной костной ткани, после чего закрывают раневую поверхность.

При этом в качестве остеотрансплантата используют трехмерный остеотрансплантат, полученный в результате направленной остеогенной дифференцировки трехмерного хондротрансплантата из культивированных хондробластов и межклеточного матрикса.

Для еще большего ускорения процесса регенерации костной ткани заполнение дефекта трехмерным остеотрансплантатом осуществляют таким образом, чтобы остеотрансплантат примыкал к краям дефекта по всей поверхности полости дефекта.

Пример 1 конкретного выполнения в эксперименте.

Эксперимент выполняли на самцах крыс линии Wistar, возрастом 1 месяц. Под общим наркозом, скальпелем производили разрез кожи 5 мм в проекции угла нижней челюсти. Распатором отслаивали жевательную мышцу - обнажалась кость. При помощи твердосплавного шаровидного бора, с вестибулярной поверхности ветви нижней челюсти, на расстоянии 3 мм выше угла нижней челюсти, формировали трепанационное отверстие диаметром 1 мм. Животным I группы дефект заполняли трехмерным остеотрансплантатом диаметром 1,2 мм. За счет трехмерной структуры и упруго эластических свойств остеотрансплантат плотно прилегал к стенкам артифициального дефекта. Замещенный трехмерным остеотрансплантатом дефект закрывали фасцией и жевательной мышцей. Животным контрольной группы формировали трепанационное отверстие диаметром 1 мм, и закрывали фасцией и жевательной мышцей, не заполняя дефект. Рана ушивалась материалом «Vicryl» 4,0.

Животных выводили из эксперимента через 2 недели, 1, 3 и 6 месяцев. Визуально оценивались наличие остаточного дефекта и выраженность гипертрофии мягких и костной тканей в области трансплантации. После этого проводилась фиксация, декальцинация и гистологическое исследование препаратов.

Через один месяц после операции (фиг. 1) в зоне пластического замещения сформирована примитивная костная ткань балочного строения. Костные балки окружены цепочками остеобластов с элементами костного мозга между балками.

Через 3 месяца после операции (фиг. 2) Дефект нижней челюсти заполнен формирующейся молодой костной тканью балочного строения.

Через 6 месяцев после операции (фиг. 3) в зонах бывшего дефекта сформировалась органоспецифическая костная ткань. Наблюдается полная интеграция с костной тканью бывшего дефекта. Определить границы пластического замещения не представляется возможным.

В контрольной серии (фиг. 4) через 6 месяцев после операции дефект заполнен фиброзной тканью с редкими очагами остеогенеза и кровеносными сосудами.

Пример 2 конкретного выполнения в эксперименте.

Эксперимент проводился на позвоночнике шести беспородных собак весом от 15 до 20 кг. Под общим наркозом выполнялся передний забрюшинный доступ к телам поясничных позвонков. Послойно остро-тупым путем обнажались вентральные отделы позвонков. Гемостаз. При помощи бора формировался стандартный костный дефект в теле позвонка размерами в глубину и ширину 5 мм. Затем в место дефекта имплантировали трехмерный остеотрансплантат размером 2×2×2 мм. На костный дефект поверх трансплантата укладывалась гемостатическая губка для исключения его миграции. Накладывались послойные швы на мягкие ткани. Животные выводились из эксперимента через 1, 3 и 6 месяцев. После выведения из эксперимента проводилась обзорная рентгенография позвоночника животного в прямой и боковой проекциях. Затем выполнялась прицельная рентгенография макропрепаратов из области трансплантации в прямой и боковой проекциях. Визуально оценивались наличие остаточного дефекта и выраженность гипертрофии мягких и костной тканей в области трансплантации. После этого проводилась фиксация, декальцинация и гистологическое исследование препаратов.

Через 1 месяц после операции на рентгенограмме макропрепарата поясничных позвонков из области трансплантации в прямой проекции в каудально-вентральном отделе определяется рентгеноконтрастная тень достаточно однородной структуры средней интенсивности (ближе к костной) с четким контуром костного дефекта. Зон контактного остеолизиса и воспалительно-деструктивных изменений не выявлено. Гистологическое исследование препарата (фиг. 5) показало, что сформирована грубоволокнистая костная ткань в состоянии активной перестройки. Наблюдается остеокластическая и гладкая костная резорбция, на основе которой формируется зрелая костная ткань с костным мозгом в межбалочных промежутках.

Через 3 месяца после операции (фиг. 6) на рентгенограмме в области трансплантации визуализируется рентгеноконтрастный дефект с однородной близкой к костной структурой. Рентгенографических признаков воспалительно-деструктивных изменений и зон контактного остеолизиса не выявлено. Гистологическое исследование (фиг. 7) показало, что зона бывшего дефекта тел позвонков заполнена молодой костной тканью балочного строения с продолжающимся остеогенезом. В межбалочных промежутках располагается миелоидный костный мозг.

Через 6 месяцев после операции на рентгенограмме визуализируются поясничные позвонки, костный дефект в области трансплантации не определяется. Воспалительно-деструктивных изменений области имплантации не определяется. Гистологическое исследование (фиг. 8) показало, что в зонах бывшего дефекта сформировалась органоспецифическая костная ткань. Определить границы пластического замещения не представляется возможным.