Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕФЕКТА НИЖНЕЙ ЧЕЛЮСТИ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ЖИВОТНОГО

Изобретение относится к ветеринарии, экспериментальной медицине, реконструктивно-восстановительной и челюстно-лицевой хирургии. Разработанный способ моделирования дефекта нижней челюсти у экспериментального животного позволяет установить характер и степень функциональных нарушений зубочелюстной системы, жевательного аппарата, как в раннем послеоперационном периоде, так и в отдаленные сроки.

Интенсивное развитие медико-биологических исследований обосновано ростом числа болезней и патологических состояний, которые требуют поиска эффективных решений. Экспериментальные исследования на животных в большинстве стран являются наиболее распространенными методами и строго регламентируются законодательством. В России с 1998 г. действует «Закон о защите животных от жестокого обращения». В тоже время правомерность проведения экспериментов на животных окончательно не решена, так как существует, как минимум две точки зрения в вопросах биоэтики. Еще в 1923 г. в своей книге «Культура и этика» Альберт Швейцер писал: «Те люди, которые проводят эксперименты на животных, связанные с разработкой новых операций …, никогда не должны успокаивать себя тем, что их жестокие действия преследуют благородные цели. Они должны быть постоянно обеспокоены тем, чтобы ослабить боль насколько это возможно ….

Анализируя характер травматических повреждений зубочелюстной системы по целому ряду клинических данных фактического материала, выявлены патоморфологические и функциональные нарушения, которые требуют длительной, сложной и дорогостоящей реабилитации. Моделирование клинических ситуаций с использованием компьютерных технологий или механических систем с целью изучения биомеханических повреждений костных, нервных, сосудистых, мышечных тканей нижней челюсти является наиболее приоритетным направлением при изучении патогенеза развивающихся осложнений, но в настоящее время является трудно реализуемой задачей. Наиболее реалистичной является биологическая модель экспериментального животного [1].

Со времен начала проведения экспериментов на животных и по настоящее время разработаны различные хирургические способы, предложены и использованы различные виды животных. Хирургическое лечение патологических процессов, локализующихся в нижнечелюстной кости осуществляются различными доступами, в которых авторы обосновывают положительные эффекты, достигаемые техническими тонкостями при выполнении диссекции тканей. Восстановление целостности сформированного дефекта костной ткани в экспериментальных моделях осуществляют с использованием различных остео пластических материалов и фиксирующих конструкций, как фрагментов челюсти, так и внесенного остео пластического материала. В большинстве случаев авторы руководствуются объективной целесообразностью направленной на излечение и достижение положительного клинического результата. Практические наблюдения характеризуются не достаточной эффективностью существующих лечебных методов, что обосновывает актуальность моделирования реалистичной экспериментальной модели необходимой для изучения патогенеза с точки зрения биомеханических нарушений [2].

По технической сущности наиболее близкой экспериментальной моделью является способ, описанный в диссертационной работе Осипяна Э.М. «Компрессионный и дистракционный методы лечения больных с переломами нижней челюсти», который взят в качестве прототипа [3].

Экспериментальная модель прототипа выполнялась под общим обезболиванием. Производили бритье кожи подбородочного отдела и верхнего отдела шеи животного, с последующей ее обработкой настойкой 5% йода. По средне подбородочной линии рассекали кожу на 4 сантиметра, послойно обнажали левую половину нижней челюсти. На наружной поверхности челюсти при помощи бормашины производили линейную компактостеотомию в соответствие с контурами будущего сегмента кости. Отступя от предполагаемого поперечного распила на 2,5 см в противоположных направлениях и ниже продольной линии на 3 мм, выполняли по одному сквозному отверстию диаметром в 2 мм для введения внутрикостных стержней компрессионно-дистракционного аппарата. В область нижнего края челюсти контрольные титановые шпильки на одинаковом расстоянии от поперечной линии остеотомии. Данное расстояние измеряли в ходе установки устройства и после выведения животного из эксперимента, с целью определения межотломкового регенерата.

Далее дисковой пилой и долотом проводили продольную и поперечную остеотомию по намеченным ранее линиям с углом 70° между ними, вершина которого была направлена к зубному ряду. Проводилась антисептическая обработка раны и заполнение линии остеотомии стерильным воском. Среднеподбородочный симфиз нижней челюсти животного рассекали скальпелем от края челюсти до продольной линии остеотомии, т.е. на высоту малого фрагмента, что было необходимо для продольного перемещения резецированного фрагмента на этапах компрессии и дистракции. Выполнение операции, сопровождалось пересечением сосудисто-нервного пучка и верхушек корней зубов нижней челюсти на стороне проведение хирургического вмешательства. Фрагменты нижней челюсти фиксировали между собой компрессионно-дистракционным аппаратом при помощи внутрикостных стержней. Операционную рану орошали раствором антибиотиков -500 тыс.ед. пенициллина +500 тыс.ед. стрептомицина. Рану послойно сшивали хромированным кетгутом.

Преимущества прототипа. Предложенная экспериментальная модель остеотомии, компрессии и дистракции нижней челюсти во фронтальном сегменте характеризуется минимальной хирургической травмой, обусловленной использованием общей анестезии и пилящего инструмента, который позволяет выполнение оперативного вмешательства одномоментно с двух сторон. Послеоперационный период характеризуется оптимальным приростом костной ткани с удовлетворительными морфологическими характеристиками. Предложенный способ фиксации фрагментов челюсти позволяет добиться сохранения анатомических ориентиров и размеров нижней челюсти.

Прототип имеет следующие недостатки. При послойном рассечении мягких тканей и выполнение продольных и вертикальных распилов кости повреждается кожа, подкожно-жировая клетчатка, фасции, жевательные мышцы, надкостница, периферические кровеносные сосуды, и периферическая иннервация, нижнеальвеолярный сосудисто-нервный пучок, корни зубов вследствие чего нарушается функциональная активность нижней трети челюстно-лицевой области и мышц передней поверхности шеи. Использование портативной бормашины с дисковой фрезой покрытой алмазной крошкой характеризуется значительным механическим и термическим повреждением тканей, так как выполняется без водяного охлаждения. Скалывание алмазной крошки во время проведения распила способствует химическому загрязнению операционной раны. Использование общего обезболивания позволяет выполнить оперативное вмешательство одномоментно с двух сторон, но в послеоперационном периоде существует риск инфицирования раны, ввиду сообщения полости рта животного с операционной раной. Высокий риск инфицирования раны контактным путем из ротовой полости через поврежденные связки зубов, обусловлен нарушением целостности мягких тканей. Вследствие чего в послеоперационном периоде формируются грубые рубцы жевательной мускулатуры и тканей, покрывающих нижнюю челюсть. С точки зрения послеоперационной реабилитации данная патология является наиболее сложной, так как способствует дислокации рубцующихся тканей, а их ригидность приводит к функциональным нарушениям дыхательной, пищеварительной, и других систем, и в последствие является причиной тяжелых психологических травмам, многочисленных оперативным корригирующим вмешательствам. Мониторинг этиопатогенетических факторов способствующих формированию различных осложнений в послеоперационном периоде характеризуется необходимостью поиска более совершенных экспериментальных моделей, лишенных описанных выше недостатков.

Поставлена задача: разработать экспериментальную модель для изучения биомеханических нарушений зубочелюстной системы и апробации способов и методов устранения с замещением субтотальных костных дефектов нижней челюсти.

Поставленная задача решена путем разработки внутриротового доступа для резекции костного фрагмента нижней челюсти у экспериментального животного, состоящего (фиг. 1) из следующих этапов:

Для достижения глубокой седации, с полным снижением мышечного тонуса и высокой степенью аналгезии применяли миорелаксирующее и седативное средство - смесь препаратов Ксиланит и Рометар внутримышечно в дозе 0,05-0,25 мл на 10 кг массы животного, что соответствует 0,1-0,5 мг ксилазина гидрохлорида на 1 кг массы животного. После обезболивания по вышеприведенной схеме выполнена тщательная, антисептическая обработка шерсти головы и шеи животного раствором хлоргексидина биглюконата. С использованием шприца (1) произведена послойная гидропрепаровка планируемых к рассечению тканей раствором лидокаина гидрохлорида 0,25% - 20,0 мл, содержащим 0,1 мл раствора адреналина, что способствовала снижению интенсивности кровотечения, и значительно улучшало условия работы, исключало необходимость использования коагулятора, сокращало длительность оперативного вмешательства, что все вместе значительно уменьшало микробную контаминацию операционной раны.

Далее, скальпелем №17 производилось рассечение слизисто-надкостничного слоя ниже маргинального края альвеолярной десны на 2 миллиметра у резцовой группы зубов (2). Так же произведено рассечение слизисто-надкостничного слоя нижнее маргинального края десны с язычной стороны (2). Оба разреза окаймляли резцовые зубы животного, далее соединялись и продлевались строго по вершине альвеолярного гребня нижней челюсти кнаружи на 2-3 сантиметра влево и вправо (3). Затем распатором во фронтальном сегменте производилась отслойка, и мобилизация слизисто-надкостничных лоскутов (4) до нижнего края нижней челюсти до визуализации подбородочного отверстия и периферических ветвей подбородочного нерва справа и слева (5). При визуализации подбородочного отверстия и подбородочного нерва выполнялась диссекция периферических ветвей подбородочного нерва и фиксация их на мягкие держалки. После визуализации и фиксации периферических ветвей подбородочного нерва (фиг. 2) в преддверии ротовой полости производили два вертикальных разреза (6) слизисто-надкостничного лоскута до середины высоты нижней челюсти, с последующей отслойкой слизисто-надкостничного лоскута в вестибулярную и язычную стороны.

После отслойки слизисто-надкостничных лоскутов (фиг. 2) отступя кпереди на 0,5 сантиметра от подбородочного отверстия (7) осциллирующей пилой производили вертикальные пропилы кости вовсю толщу с отсечением резцовых зубов (8), сохраняя целостность дистального отдела подбородочного симфиза (9). После рассечения кости в вышеуказанных границах (фиг. 3), свобод но лежащий фрагмент (10) извлекается из операционной раны (11). В полость операционной раны через прокол мягких тканей вводили перфорированную трубку активного дренажа UnoVac, после чего проводящую (12) иглу отсекали, а перфорированный фрагмент дренажной трубки (13) активного дренажа UnoVac укладывали на дне операционной раны. Промежуточную часть перфорированной трубки активного дренажа UnoVac фиксировали узловыми швами к коже нижней трети морды животного (14), активную часть активного дренажа UnoVac фиксировали к шее животного (15). В преддверии ротовой полости ткани сшивали послойно в три этажа, погружными швами, что, позволило максимально разобщить полость рта и операционную рану. Использование активного дренажа UnoVac оснащенного невозвратным клапаном, герметичными коннекторами, гидрофобными антибактериальными фильтрами способствовали созданию отрицательного давления в операционной ране, оптимальному взаимному расположению тканей, снижению микробной контаминации, и ускорить процесс регенерации мягких тканей с заживлением первичным натяжением.

Разработанная экспериментальная модель внутри ротового оперативного доступа позволяет резецировать фрагмент нижней челюсти с сохранением ее целостности во фронтальном сегменте, а так же сохранить целостность покровных тканей, жевательной мускулатуры, периферических сосудов, нервных окончаний и надкостницы. Отмеченные хирургические особенности экспериментальной модели обеспечивают минимальные ограничения объема движений нижней челюсти, оптимизируют процесс реабилитации животного, и в виду раннего восстановления функциональной активности зубочелюстной системы, создают условия для проведения реконструктивно-восстановительных вмешательств в более ранние сроки.

Технический результат, достигаемый заявляемой экспериментальной моделью - оперативного доступа со стороны ротовой полости позволяет сохранить целостность покровных тканей, жевательной мускулатуры животного, что способствует профилактике функциональных нарушений зубочелюстной системы, и формирования грубых рубцовых контрактур развивающихся при наружных доступах сопровождающихся рассечением и повреждением мягких тканей. Хирургическая техника сшивания операционной раны в три «этажа» с установкой перфорированной трубки активного дренажа UnoVac на трое суток, обеспечивает профилактику осложнений воспалительного характера, за счет адекватной эвакуации геморрагического экссудата, препятствуя формированию «затеков» и «карманов», вследствие надежного разобщения ротовой полости с операционной раной. Отрицательное давление за счет активного дренирования и послойно сшитых тканей позволяет сохранить анатомическую стабильность мягких тканей, и свести к минимуму асинхронность сократительной активности жевательной мускулатуры. Максимально раннее включение функции является профилактикой формирования грубых рубцовых тканей, которые неизбежно появляются при проведении традиционных хирургических доступов с нарушением целостности покровных тканей. Восстановление двигательной активности в несколько сниженном объеме достигается за счет стабильной фиксации сохраненных фрагментов нижнечелюстной кости неповрежденными мышечными структурами, покровными тканями, не нарушенной иннервацией и кровоснабжением.

Сравнительный анализ предлагаемой экспериментальной модели внутри ротового оперативного доступа для резекции фрагмента нижней челюсти характеризуется наличием принципиальных отличительных технических решений. Оперативный доступ к нижнечелюстной кости осуществляется со стороны ротовой полости, что позволяет свести к минимуму травматические повреждения покровных и мышечных тканей, биомеханические нарушения зубочелюстной системы и оптимизировать процесс реабилитации. Сочетанное использование всех технических решений, обеспечивает достижение необходимого клинического результата с принципиально иными показателями на этапах реабилитации.

Клинические результаты предложенного способа подтверждены примерами, полученными на научно-диагностического регионального центра ветеринарной медицины Ставропольского государственного аграрного университета.

Пример 1. После аналгезии с использованием смеси препаратов Ксиланит и Рометар внутримышечно в дозе 0,05-0,25 мл на 10 кг массы животного, что соответствует 0,1 - 0,5 мг ксилазина гидрохлорида на 1 кг массы животного произведена антисептическая обработка шерсти головы и шеи животного. Фиксация животного за четыре конечности на операционном столе в положении лежа на спине и головы в вертикальном положении. Антисептическая обработка полости рта водным раствором Хлоргексидина биглюконата.

Инфильтрационная анестезия и гидропрепаровка тканей раствором лидокаина гидрохлорида 0,25%-20,0 мл содержащим 0,1 мл раствора адреналина. Произведено рассечение слизисто-надкостничного слоя ниже маргинального края альвеолярной десны на 2 миллиметра у резцовой группы зубов. Аналогичный разрез выполнялся с язычной стороны, и продлен кнаружи на 2-3 сантиметра влево и вправо по вершине альвеолярного гребня нижней челюсти. Распатором во фронтальном сегменте произведена отслойка и мобилизация слизисто-надкостничных лоскутов до нижнего края нижней челюсти и до подбородочного отверстия. После визуализации подбородочного отверстия и ствола подбородочного нерва выполнено два вертикальных разреза слизисто-надкостничного лоскута до середины высоты нижнечелюстной кости, с последующей отслойкой слизисто-надкостничного лоскута в вестибулярную и язычную стороны.

Произведен вертикальный пропилы кости во всю толщину, отступя на 0,5 сантиметра кпереди от подбородочного отверстия. Аналогичный пропил выполнялся с противоположной стороны. После рассечения кости, она извлекалась из операционной раны. В полость операционной раны фиксировали трубчатую, перфорированную дренажную трубку с 3-4 технологическими отверстиями. Промежуточную часть дренажа фиксировали нитью в проксимальных отделах операционной раны и к вестибулярной поверхности жевательных зубов узловыми швами. Произведено послойное сшивание тканей в три этажа с установкой перфорированной трубки активного дренажа UnoVac. Антисептическая обработка операционного шва.

Экспериментальная модель хирургического способа формирования костного дефекта нижней челюсти позволила получить положительный клинический эффект у всех четырех животных. Предложенный способ характеризуется рациональным хирургическим доступом к фронтальному сегменту нижней челюсти с минимальными нарушениями целостности жевательной мускулатуры, периферических сосудов и нервов, рисками повреждения важных анатомических структур и развития осложнений воспалительного характера, оптимальными сроками функциональной реабилитации, отсутствием грубых рубцовых изменений, максимально ранним восстановлением биомеханики зубочелюстной системы и тканей челюстно-лицевой области экспериментального животного.

Экспериментальная модель может широко использоваться при разработке и внедрению в клиническую практику различных остеопластических материалов, конструкций для фиксации фрагментов нижней челюсти, устройств для внешней фиксации фрагментов нижней челюсти, для определения органолептических свойств вновь разрабатываемых шовных материалов, лекарственных препаратов, а так же композиционных материалов для фиксации фрагментов нижней челюсти.