Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА НОВООБРАЗОВАННЫХ РЕГЕНЕРАТОВ ПОСЛЕ ХОНДРОПЛАСТИКИ У КРОЛИКОВ

Изобретение относится к медицине, в частности к изучению качества регенеративных процессов в опорных тканях у животных с помощью компьютерной томографии.

При выполнении доклинических исследований на мелких и средних животных для оценки эффективности хондропластики суставной поверхности сложно применить дорогостоящие и трудоемкие методы исследования, такие как магнитно-резонансная томография и артроскопия. Использование рентгенографии сустава позволяет выявить признаки развития остеоартроза, наличие дефекта суставной поверхности, однако объективно оценить качество ткани, заполняющей дефект невозможно.

Известно применение компьютерной томографии (КТ) для оценки состояния коленного сустава у кроликов [1]. С помощью КТ выявляли неравномерное сужение суставной щели коленного сустава; расширение и уплотнение мыщелков большеберцовой кости, субхондральный остеосклероз, а также вторичную импрессию в области медиального мыщелка большеберцовой кости, что свидетельствует о развитии посттравматического остеоартроза коленного сустава. Данный способ был взят нами за прототип.

Недостатком является отсутствие подходов к оценке состояния надколенниковой поверхности бедренной кости, обычно закрытой для обзора надколенником, отсутствие выбора оптимальных проекций для оценки глубоких дефектов (импрессий) суставной поверхности, невозможность объективной оценки качества новообразованного регенерата на разных уровнях заполнившего дефект после хондропластики.

Целью изобретения стала разработка способа оценки качества новообразованных регенератов после хондропластики у кроликов.

Эта цель достигается тем, что животному проводят компьютерную томографию задней конечности, получая тонкие срезы до 0,5 мм с перекрытием с получением двух серий изображений с высоким и низким керенелем для оценки костных и мягкотканых структур; выполняют построение 3D модели области коленного сустава, проводят виртуальную резекцию надколенника в режиме Volume rendering, получая обзор суставной надколенниковой поверхности бедренной кости; делают предварительное заключение о восполнении дефекта регенератом относительно интактной суставной поверхности; в костном окне переформатируют стандартные плоскости, получая косокорональную и косоаксиальную плоскости таким образом, чтобы каналы заполненных регенератами дефектов располагались параллельно косоаксиальной и перпендикулярно косокорональной плоскостям; в косоаксиальной плоскости анализируют уровень заполнения дефектов регенератами и их качество; подсчитывают среднюю плотность новообразованной ткани в единицах Хаунсфилда - с помощью полигональной зоны интереса, ограничивающей всю площадь регенерата; а затем отдельно тремя окружностями диаметром 1 мм в его верхнем, среднем и нижнем уровнях.

Построение 3D модели области коленного сустава с виртуальной резекцией надколенника в режиме Volume rendering позволяет получить оптимальный обзор суставной надколенниковой поверхности бедренной кости, на которой в экспериментальной модели мы создаем дефекты и выполняем их пластику (Фигура 1). Уже на этом этапе мы можем оценить характер восполнения дефекта регенератом относительно интактной суставной поверхности (выше, ниже, на уровне и т.д.), края дефекта, их плавность, узурацию и т.д.

Дефекты суставной поверхности для последующей пластики мы создаем с помощью зубо-врачебного бора, поэтому в дальнейшем нам важно оценить новообразованный регенерат на всю его глубину. Переформатирование стандартных плоскостей с получением косокорональной и косоаксиальной плоскостей таким образом, чтобы каналы заполненных регенератами дефектов располагались параллельно косоаксиальной и перпендикулярно косокорональной плоскостям позволяет нам полноценно оценить регенерат - его высоту, ширину и другие параметры (Фигура 2).

Для объективной оценки качества регенерата после пластики дефектов суставной поверхности разными способами принципиальна оценка не только регенерата в целом, а также его участков - в верхнем, среднем и нижнем уровнях. Так, при создании костно-хрящевых дефектов, мы можем оценить качество новообразованного регенерата на уровне гиалинового хряща, переходной зоны и субхондральной кости. На Фигуре 3 схематично показано выделение всего регенерата полигональной зоной интереса, а также выделение трех зон на разных уровнях с помощью трех окружностей, в которых подсчитывают среднюю плотность новообразованной ткани в единицах Хаунсфилда. Оценка разных участков регенерата принципиальна, так как отдельный пластический материал может обладать разным регенераторным действием в зависимости от его окружения - контакта с субхондральной костью, синовиальной жидкостью и т.д. Диаметр окружности 1 мм оптимален для оценки разных уровней регенерата у кроликов.

Способ реализуется следующим образом. Животному проводят компьютерную томографию задней конечности, получая тонкие срезы до 0,5 мм с перекрытием с получением двух серий изображений с высоким и низким керенелем для оценки костных и мягкотканых структур. Выполняют построение 3D модели области коленного сустава, проводят виртуальную резекцию надколенника в режиме Volume rendering. Получая обзор суставной надколенниковой поверхности бедренной кости; делают предварительное заключение о восполнении дефекта регенератом относительно интактной суставной поверхности.

В костном окне переформатируют стандартные плоскости, получая косокорональную и косоаксиальную плоскости таким образом, чтобы каналы заполненных регенератами дефектов располагались параллельно косоаксиальной и перпендикулярно косокорональной плоскостям. В косоаксиальной плоскости анализируют уровень заполнения дефектов регенератами и их качество. Подсчитывают среднюю плотность новообразованной ткани в единицах Хаунсфилда - с помощью полигональной зоны интереса, ограничивающей всю площадь регенерата; а затем отдельно тремя окружностями диаметром 1 мм в его верхнем, среднем и нижнем уровнях.

Способ иллюстрируется экспериментальным примером. 30 кроликам с помощью зубо-врачебного бора был сформирован костно-хрящевой дефект надколенниковой поверхности бедренной кости. У 10 животных пластику дефектов не выполняли, у 10 замещали их биорезорбируемым костным материалом (БКМ), еще у 10 - обогащенной тромбоцитами плазмой (ОТП). Для оценки эффективности хондропластики был применен предложенный способ. Животных исследовали через 2 недели и 1 месяц после выполнения пластики. После виртуальной резекции надколенника было обнаружено, что на ранних сроках в группах без пластики и с пластикой БКМ ни в одном случае формирующиеся регенераты не достигали уровня интактной суставной поверхности, края дефектов были узурированы, поверхность регенератов была неровной, бугристой. В отличие от животных с пластикой ОТП, у части которых регенерат восполнял дефект целиком, был гладким с плавным переходом в интактный гиалиновый хрящ. Однако при оценке плотности как всего новообразованного регенерата, так и его отдельных зон было обнаружено следующее (Таблица 1).

У животных без выполнения пластики и с пластикой дефектов ОТП через 2 недели плотность регенератов была крайне низкой, несравнимой с аналогичными зонами интактного гиалинового хряща, переходной зоны и субхондральной кости. При этом плотность формирующегося регенерата после пластики БКМ была существенно выше. Однако через 1 месяц наблюдений, напротив, отметили снижение плотности как всего регенерата, так и его отдельных зон после пластики дефектов костным материалом. Это, по-видимому, было связано с его постепенной резорбцией. Тогда, как в группе животных с пластикой дефектов ОТП отмечали постепенное увеличение плотности формирующихся регенерата, особенно в зоне субхондральной кости. Таким образом, предложенный способ позволил в динамике объективно судить об изменениях качества формирующихся регенератов после выполнения хондропластики у кроликов.

Способ можно применять в экспериментальных лабораториях, вивариях при выполнении доклинических исследований для оценки качества новообразованных регенератов после хондропластики у кроликов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ на изобретение №2676653 от 9.01.2019 «Способ создания модели остеоартроза коленного сустава кролика травматического генеза».