Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ АСЕПТИЧЕСКОГО НЕКРОЗА ГОЛОВКИ БЕДРЕННОЙ КОСТИ

Изобретение относится к экспериментальной медицине, к моделям асептического некроза головки бедренной кости (АНГБК), которая может быть использована для испытания различных способов лечения и средств профилактики остеонекроза.

Среди болезней опорно-двигательной системы у детей, приводящих к социальной дезадаптации, остеохондропатия головки бедренной кости занимает лидирующие позиции. Патология относится к числу наиболее распространенных и инвалидизирующих ортопедических заболеваний, сопровождающихся асептическим некрозом костной ткани. Высокая распространенность заболевания, частое наступление инвалидности в работоспособном возрасте, потребность в длительном и дорогостоящем лечении являются основными факторами, определяющими медицинскую и социальную значимость данной патологии. Наиболее актуально изучение поражения головки бедренной кости, поскольку значительно влияет на качество жизни больных. Для полноценного исследования и апробирования новых способов лечения данной патологии ученому необходима отработка всех этапов в эксперименте на животных. Для этого требуется создание модели остеонекроза головки бедренной кости в эксперименте.

В ходе изучения литературы были выявлены способы моделирования АНГБК на различных экспериментальных животных (крысы, кролики, собаки). Тип животного не имеет значения, поскольку во всех предложенных способах идет патогенетическое воздействие на костную ткань, которая по анатомической и патоморфологической природе однотипна. Разница лишь в пропорции применяемых препаратов в зависимости от веса экспериментального животного [7].

Далее представлены наиболее известные способы формирования асептического некроза костной ткани в эксперименте. В исследованной литературе прослеживается два основных типа формирования АНГБК у животных в эксперименте - это инвазивные способы (оперативные вмешательства) и не инвазивные (манипуляции). Далее приведены оперативные способы.

История создания модели АНГБК инвазивным способом начинается с работ проф. Г.С. Кильчевского. Еще в 1963 году был предложен способ моделирования асептического некроза головки бедренной кости. В данном способе проводится внутрикапсулярное круговое сечение синовиальной оболочки у основания шейки и перевязку круглой связки. Однако способ инвазивен, обладает большой травматичностью и опасностью инфицирования сустава [4].

Коллегами из Харьковского научно-исследовательского института ортопедии и травматологии под руководством В.А. Филипенко в 1982 году предложен способ моделирования асептического некроза головки бедренной кости, при котором предлагают непосредственное воздействие жидким азотом на верхний полюс бедра экспериментального животного двукратно криозондом с температурой - 100 градусов на границе хрящевого покрова головки в течение 5 минут с интервалом 4 недели. Авторы отмечают положительные результаты предложенного способа [13].

Ряд работ посвящен изучению внутрикостного давления в патогенезе остеонекроза головки бедра. Так, в 2004 году коллектив авторов под руководством проф. И.В. Киргизова предложил методику создания модели остеохондропатии головки бедренной кости в эксперименте. Изменения структуры кости, характерной для болезни Пертеса добивались путем повышения внутрикостного давления. Исследование проведено на 10 беспородных собаках в возрасте 4-6 месяцев. Вокруг бедренной кости подводился стерильный хомут из нержавеющего металла. Хомут затягивали до сдавления надкостницы [5]. Однако данный вариант модели асептического некроза имеет главный недостаток - технически сложен вследствие необходимости проведения операции. Позднее, в 2008 году Кирпичев С.В. защитил диссертацию кандидата медицинских наук на тему «Влияние величины внутрикостного давления в головке бедренной кости на формирование и выбор хирургического лечения болезни Пертеса». В своем исследовании автор предлагает методику измерения внутрикостного давления в метаэпифизарных отделах трубчатых костей. Впервые получены сведения о взаимосвязи величины внутрикостного давления и морфологического строения костной ткани в норме, у детей различных возрастных групп и при остеохондропатии головки бедренной кости. Путем изменения внутрикостного давления удалось добиться положительных результатов в лечении болезни Пертеса. Автор отмечает, что применение предложенного способа лечения в клинике имеет положительную динамику в патогенезе заболевания [6].

Татьянченко В.К. и соавт. предложили способ моделирования асептического некроза головки бедренной кости: Авторы предлагают вдувать тальк в полость сустава и вводить препарат каменноугольной смолы поднадкостнично. Дополняется способ алкоголизацией крестцового сплетения 96° спиртом. Авторы отмечают, что через 2 месяца у животного развивается 1 степень асептического некроза головки бедренной кости, а через 3 месяца II степень, а через 4,5 III степень. Однако для осуществления данного эксперимента необходим доступ к суставу, что имеет вероятность воспалительных осложнений. Авторы в приведенной публикации настаивают на главной ценности способа - возможности создания определенной стадии АНГБК в эксперименте. Мы это считаем не столь актуальным, поскольку наиболее перспективные суставсохраняющие операции актуальны на ранних стадиях болезни, тогда как радикальные (эндопротезирование) считаются операциями «отчаяния», когда сустав уже сохранить невозможно [12].

Коллегами из Санкт-Петербургского медицинского университета им. И.П. Павлова под руководством Расулова P.M. в 2009 году был опубликован способ моделирования асептического некроза головки бедренной кости на лабораторных животных, включающий травмирующее воздействие путем поэтапного вскрытия тазобедренного сустава, кругового пересечения капсулы и круглой связки тазобедренного сустава, циркулярное пересечение шейки с удалением надкостницы по всему периметру шейки. Авторы отмечают высокую надежность предложенного способа. Однако техническая и хирургическая сложность его очевидна [10].

В 1986 году Гафаров Х.З. и соавторы обнародовали свои экспериментальные исследования в журнале «Ортопедия и травматология» по формированию АНГБК путем перфорации ростковой пластинки. Авторы предложили проводить туннелизацию шейки бедра с последующей перфорацией ростовой пластинки и эпифиза спицей Киршнера. Со слов авторов, в результате данного способа формируется надежная модель остеонекроза [3]. Однако данный способ не позволяет адекватно проводить послеоперационную деваскуляризацию головки бедра, а так же множественное повреждение ростковой пластинки приводит к нарушению роста кости и коксартрозу.

Известен способ создания модели остеонекроза путем нарушения артериального кровоснабжения костной ткани путем создания искусственного тромбоза внутрикостных сосудов. Тромбоз создавался введением в главную артерию, питающую кость, 50% суспензии тонкодисперсного металлического серебра в 2% растворе стерильного желатина до полной ее закупорки [11].

Многие авторы предлагают способы ишемизации путем создания условий нарушения кровоснабжения питающих головку сосудов. Ряд работ посвящен алкоголизации нервных сплетений или кровеносных сосудов. Пожарский В.П. и соавторы в 2007 году предложили введение лабораторному животному (кролику) в исследуемый эпифиз под общим обезболиванием в асептических условиях иглы с мандреном. После извлечения из нее мандрена вводят 1 мл смеси, состоящей из равных частей 10%-ного хлористого кальция и 96%-ного этилового спирта через иглу. Авторы пояснили, что способ обеспечивает воспроизведение адекватной модели асептического некроза костной ткани эпифиза [9].

В 2006 году Бойко А.С. обнародовал диссертационные исследования, в которых описал способ формирования модели АНГБК, заключающийся во введении в субэпифизарную зону бедренной кости экспериментального животного тромбовара. Автор настаивает на патогенетически обоснованной экспериментальной модели АНГБК. На основе разработанной экспериментальной модели БЛКП доказано, что одним из основных звеньев патогенеза асептического некроза головки бедренной кости является синдром локальной гиперкоагуляции с нарушением венозного оттока из проксимального эпиметафиза бедра [2]. Данный патогенетически обоснованный способ имеет много общего предложенным ниже прототипом с точки зрения фундаментального подхода.

Известны способы, описанные в патентных источниках информации, использующих введение раствора адреналина в параартикулярные ткани исследуемого сустава экспериментального животного. В 2006 году в «РНИИТО им P.P. Вредена» под руководством заведующего экспериментальной лабораторией д.м.н. Нетылько Г.И. был опубликован способ воспроизведения модели сегментарного остеонекроза (асептического некроза) мыщелков, коленного сустава у крыс. Способ включает ежедневное параартикулярное введение адреналина животному с возрастным остеопорозом и ренальной остеодистрофией. При этом вводят 0,2 мл 0,1% раствора адреналина в течение 6 недель и два раза в неделю внутрисуставно под надколенник 0,12 мг метилпреднизолона. Авторы отмечают, что способ позволяет создать полиэтиологичный экспериментальный процесс, основанный на нарушении микроциркуляции и венозном оттоке проксимального отдела бедренной кости [8]. Однако требования относительно ренальной дистрофии усложняют модель, как и необходимость участия возрастных животных в эксперименте.

Наиболее близким к заявляемому, взятым в качестве прототипа, является способ моделирования асептического некроза проксимального эпифиза бедренной кости, предложенный С.С. Беренштейном. Автор создавал зоны хронической ишемии с последующим развитием остеонекроза головки бедренной кости у кроликов ежедневным введением в параартикулярные ткани 0,1-0,3 мл 0,1% адреналина через 6 часов в течение 20-30 дней [1]. Однако, явными недостатками метода являются: сложность технического исполнения в виде частого введения препарата (каждые 6 часов в течение месяца), это приносит дополнительные страдания животному, иногда приводит к гибели экспериментального животного. Ведущий недостаток метода - это монопатогенетическое воздействие - только на сосудистое звено гомеостаза.

Новый технический результат - повышение надежности способа, за счет воздействия на большее количество звеньев патогенеза, снижение инвазивности и риска гибели животного.

Для достижения нового технического результата в способе моделирования асептического некроза головки бедренной кости, включающем введение в периартикулярные ткани тазобедренного сустава 0,1% адреналина, что адреналин вводят в дозе 0,5 мл ежедневно в течение одного месяца, после чего, с 15-х суток введения препарата дополнительно осуществляют тракции на тазобедренный сустав, заключающиеся в полном сгибании с последующим разгибанием конечности, ежедневно, 10 раз по 3 повторения в течение 15 суток.

Новым в способе является то, что в предложенной модели производят воздействие на два ключевых звена патогенеза - сосудистое и нагрузочное. Общеизвестно, что остеохондропатия головки бедренной кости у детей развивается вследствие хронической ишемизации (сосудистое звено) и избыточной физической нагрузки при росте и созревании ребенка (нагрузочное звено). Не случайно золотым правилом лечения болезни Пертеса является ограничение нагрузки на больной сустав [2].

Воздействие на сосудистое звено патогенеза заключается во введении в ткани тазобедренного сустава 0,1% адреналина в дозе 0,5 мл ежедневно в течение одного месяца.

Для введения адреналина после пальпирования большого вертела правого тазобедренного сустава выполняют скользящее движение вверх (по направлению к Spina iliaca anterior posterior) (На Фигуре 1 обозначено место и траектория введения иглы для обкалывания адреналином).

Далее, с 15-х суток после введения адреналина по указанной схеме, при появлении косвенных признаков ишемизации в проекции тазобедренного сустава (выпадении шерсти, шелушении шкуры в области введения препарата) ежедневно воздействуют на звено патогенеза, формирующееся благодаря физической нагрузке на головку тазобедренного сустава. Воздействие включает полное сгибание с последующим разгибанием исследуемой конечности, что создает давление на головку тазобедренного сустава и прогрессирование процессов АНГБК в условиях создавшейся регионарной ишемизации тазобедренного сустава. Нагрузки проводят ежедневно по 10 раз по 3 повторения в течение 15 суток.

Предлагаемый способ основан на анализе результатов экспериментальных исследований на кроликах.

Пример

На первом этапе проводили введение в периартикулярные ткани тазобедренного сустава 0,1% АДРЕНАЛИНА (ЭПИНЕФРИНА) в дозировке 0,5 мл ежедневно в течение 1 мес. С 15 суток введение препарата дополняли тракцией на тазобедренный сустав кролика. Воздействие включало полное сгибание с последующим разгибанием исследуемой конечности, что создавало давление на головку тазобедренного сустава. Упражнение проводили ежедневно, 10 раз по 3 повторения в течение 15 суток.

Начиная с первых суток, животное чувствовало себя удовлетворительно. Зрачки не расширялись, реакция на свет на фоне препарата не страдала. Со стороны дыхательных и сердечных сокращений отклонений не отмечалось.

На 15-е сутки введения адреналина было выявлено выпадение шерсти в области тазобедренного сустава, что свидетельствовало о хронической ишемизации параартикулярных тканей в месте введения препарата (Фиг. 2а, б).

На Фиг. 3 - вид животного на 15-е сутки введения препарата: общий (а), в области тазобедренного сустава (б). На 30-е сутки наблюдалось значительное выпадение шерсти и облысение в правой тазобедренной области (Фиг. 2а, б).

На 30-е сутки введения препарата выполнена рентгенография тазобедренных суставов в прямой проекции. На Фиг. 4а, б приведена обзорная рентгенография тазобедренных суставов на 30-е сутки введения препарата: контралатеральный сустав (а) и исследуемый сустав (б).

На обзорной рентгенографии тазобедренных суставов в прямой проекции выявлено гомогенизированное затемнение правой головки бедра в виде очагов остеонекроза и остеопороза губчатого вещества, характерных для начальной стадии рентгенологических проявлений асептического некроза головки бедренной кости (Фиг. 3а). Отмечается нарушение целостности костной ткани по типу импрессионного перелома (показано стрелочкой), что характерно для второй стадии АНГБК (Фиг. 3б). Контралатеральная головка обычной формы и структуры: прослеживаются трабекулярный рисунок, суставная щель без патологических изменений, гомогенизированного затемнения головки и шейки не отмечено (Фиг. 3а).

Таким образом, предлагаемый способ моделирования легко исполним 0,1% адреналина, что адреналин вводят в дозе 0,5 мл ежедневно в течение одного месяца, что обеспечивает надежное формирование модели остеонекроза у экспериментального животного за счет воздействия на два звена патогенеза АНГБК. Метод минимально инвазивный, исключает использование оперативного вмешательства, что предотвращает возможное страдание животного. Также, практически, снижается риск гибели животного. Использование предлагаемой модели делает возможным отработку с ее помощью тактики хирургической коррекции АНГБК (болезни Пертеса) в эксперименте, что может улучшить результаты хирургического лечения данной патологии в клинике, а также имеет высокое социальное значение.

Источники информации

1. Беренштейн С.С. «Способ моделирования асептического некроза головки бедренной кости». Патент РФ №2009547 от 15.03.1994 г.

2. Бойко А.С. «Комплексное лечение болезни Легг-Кальве-Пертеса у детей» дисс. на соискание ученой степени кандидата мед. наук, Ростов-на-Дону, 2006 г.

3. Гафаров Х.З., Юсупов Р.Ф. «Об оперативном лечении болезни Пертеса» // Ортопедия и Травматология. - 1986. - №11. - С. 9-13.

4. Кильчевский Г.С. "Аваскулярные некрозы головки бедренной кости в эксперименте", Ортопедия, травматология и протезирование, 1963 г. - №7. - С. 30-34.

5. Киргизов И.В., Горбунов Н.С., Кирпичев С.В. и соавт. «Способ создания модели остеохондропатии головки бедренной кости». Патент РФ №2229167 от 18.10.2004 г.

6. Кирпичев С.В. «Влияние величины внутрикостного давления в головке бедренной кости на формирование и выбор хирургического лечения болезни Пертеса» дисс. на соискание ученой степени кандидата мед. наук, Красноярск, 2008 г.

7. Лопухин Ю.М. «Экспериментальная хирургия» М.: - 1971. - 283 с.

8. Нетылько Г.И., Божко A.M., Зайцева М.Ю. и соавт. «Способ создания модели остеопороза у кролика в эксперименте». Патент РФ №2480843 от 27.04.2013 г.

9. Пожарский В.П., Егорова С.А., Егоров Н.А. и соавт. «Способ моделирования эпифизарного асептического некроза в эксперименте». Патент РФ №2300812 от 10.06.07 г.

10. Расулов P.M., Корнилов Н.В., Большаков О.П. «Способ моделирования асептического некроза головки бедренной кости на лабораторных животных». Патент РФ №2354313 от 10.05.09 г.

11. Стецула В.П., Талько И.И., Штин В.П. и соавт. «Экспериментальные асептические некрозы плечевых костей у собак» // Ортопедия и травматология. - 1963. - №7. - С. 74.

12. Татьянченко В.К., Овсянников А.В., Сикилинда В.Д. и соавт. «Способ моделирования асептического некроза головки бедренной кости» Патент РФ №2069015 от 10.11.1996 г.

13. Филипенко В.А., Малышкина С.В., Дедух Н.В. и соавт. «Способ моделирования асептического некроза головки бедренной кости» Патент РФ №1141444 от 23.02.1085 г.

Фигура 1 - место и траектория введения иглы для обкалывания адреналином.

Фигура 2а, б - вид животного на 15-е сутки введения препарата: общий (а), в области тазобедренного сустава (б).

Фигура 3а, б - вид животного на 30-е сутки введения препарата: общий (а), в области тазобедренного сустава (б).

Фигура 4а, б - обзорная рентгенография тазобедренных суставов на 30-е сутки введения препарата: контралатеральный сустав (а) и исследуемый сустав (б).