Экспериментальное обоснование применения деминерализованной кости в восстановительной хирургии некостных органов

чилось    количество    зарубежных    публикаций по этой проблеме.

Деминерализованная костная ткань применяется для замещения дефектов трубчатых костей, позвоночника, при артропластике, в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. Положительные результаты были получены при пересадке деминерализованной кости больным с ложными суставами и застарелыми переломами костей, лечении деформирующего артроза тазобедренного сустава, асептического некроза головки бедренной кости, заполнении костных полостей и клиновидных дефектов после остеотомии.

В челюстно-лицевой хирургии деминерализованную кость использовали для пластики перегородки носа, стенок лобной и верхнечелюстной пазух, других частей лицевого скелета. Деминерализованные аллотрансплантаты использовали при краниопластике.

В Ереванском НИИ травматологии и ортопедии деминерализованный костный трансплантат был применен с целью стимуляции репаративного остеогенеза при остеогенно-дефицитном синдроме в условиях хронической гнойной инфекции.

Приведенные сведения показывают, что накоплены серьезные научные данные и клинический опыт по применению деминерализованной кости в хирургии костей и суставов. В кафедре оперативной хирургии и топографической анатомии Оренбургской медицинской академии возникла идея использовать трансплантаты из деминерализованной кости в восстановительной хирургии некостньгх образований: полых органов, кровеносных сосудов, полостей.

Изучение литературы показало, что имеются лишь единичные сообщения по заинтересовавшей нас проблеме. Так, в 1939 г. М. С. Григорьев изучал в экспериментах на собаках возможность протезирования дефектов общего желчного протока трубочками из деминерализованных костей птиц.

М. Ф. Татанов (1957) для моделирования хронической артериальной непроходимости использовал имплантацию деминерализованной костной трубки в брюшную аорту.

Исследования по разработке и обоснованию способа соединения артерий канюлями из деминерализованной трубчатой кости провел А. Г. Коневский (1958, 1961, 1963).

Эти единичные публикации показали целесообразность широкого изучения деминерализованной кости как пласти72

ческого материала в восстановительной хирургии внутренних органов, полостей и кровеносных сосудов.

Такие работы были начаты в нашей кафедре совместно с сотрудниками кафедры общей хирургии.

Был разработан сосудистый протез из деминерализованной трубчатой кости, сочетающий в себе высокую биологическую и нулевую хирургическую порозность (И. И. Насы-рова, И. И. Каган, Б. А. Исайчев, В. И. Зак, 1989), предложены каркасные способы соединения магистральных вен (И. И. Каган, Л. М. Железное, 1991), материал для замещения   стенок брюшной и грудной полостей (Б. А. Исайчев,

B.  И. Чикалева, И. И. Каган, В. И. Зак, 1990).

Л. М. Железное исследовал применение трансплантатов из деминерализованной трубчатой кости в сочетании с микрохирургической техникой в восстановительной хирургии магистральных вен. Н. И. Лисицкий изучил деминерализованную трубчатую кость в качестве экстравазального протектора кровеносных сосудов. В. И. Чикалева выполнила клинико-экспериментальное исследование по применению плоских деминерализованных костей при дефектах брюшной стенки.

Обширное экспериментальное и клиническое исследование применения деминерализованной кости в реконструктивной хирургии органов и тканей провел Б. А. Исайчев.

В выполненном цикле исследований были детально изучены процессы вживления деминерализованных костных трансплантатов в стенку органов и сосудов, динамика изменения самих трансплантатов. Основные результаты этих исследований представлены в последующих разделах этой главы, а практические предложения в виде способов оперативных вмешательств в главе 4.

3.2. Приготовление, строение и свойства

деминерализованных костных трансплантатов

Приготовление деминерализованных костных трансплантатов во всех разделах наших исследований осуществлялось по принятой методике (В. И. Савельев, 198?, 1984;

C.  Н. Сивков, 1988) с некоторыми частными изменениями. Оно   включало   4 этапа: а) забор   и обработка костей, б) их деминерализация, в) стерилизация, г) консервация и хранение.

73

Источником аллокостей для экспериментов на собаках служили интактные беспородные собаки, подвергнутые эвтаназии передозировкой наркотического вещества. Ксено-кости получали от кур.

Для применения в клинике аллотрансплантаты плоских костей Б. А- Исайчев и В. И. Чикалева заготавливали от трупов людей в возрасте от 18 до 59 лет, умерших скоропостижно. Забор костей производили в соответствии с действующими инструкциями, кровь от трупов исследовали на ВИЧ, сифилис, вирусный гепатит.

Из трубчатых костей использовались диафизы бедренной и большеберцовой костей, из плоских - лопатка и свод черепа.

Взятые кости погружаются на несколько суток в 1%-й раствор формалина, затем освобождаются от мышц, надкостницы, у диафизов трубчатых костей удаляется содержимое костно-мозгового канала, кости промываются в 5% растворе соды и в проточной воде.

Механическая обработка диафиза трубчатых костей включает высверливание костно-мозгового канала разверткой соответствующего диаметра с последующим его шлифованием круглым мелким напильником и мелкой наждачной шкуркой.

Для приготовления сосудистых протезов и протекторов диафизы распиливают на цилиндры необходимой длины. При изготовлении перфорированных протекторов на поверхности костного цилиндра по окружности симметрично просверливают по 4 - 6 отверстий диаметром 1-2 мм, располагая их по длине цилиндра в шахматном порядке.

Протекторы для сосудистого шва получают распиливанием диафизов бедренных костей на цилиндры длиной 8 -10 мм. Кольца для каркасного соединения вен изготавливают из диафизов большеберцовых костей, т. к. эти кости имеют более толстостенный диафиз по сравнению с другими костями. На торцевой поверхности кости по окружности электродрелью с зубным дрильбором высверливают отверстия диаметром 0,5 мм и глубиной до 10 мм через 2-3 мм. Из подготовленной таким образом костной трубки пилой нарезают кольца толщиной 1,5-2 мм.

У лопатки скусываются или спиливаются ость лопатки, клювовидный    отросток   и суставная впадина по шейке лопарки. 74

Во время механической обработки заготовки костей должны постоянно орошаться физиологическим раствором, т. к. повышение температуры от трения при обработке нарушает структуру коллагена. Полученные заготовки протезов, протекторов, втулок, колец, пластинок различных диаметров и размеров подвергаются наиболее ответственному этапу приготовления трансплантатов деминерализации, которая осуществляется одним из трех методов:

а)врастворе8%-йсолянойиЮ%-ймуравьинойкислот;

б) в возрастающих концентрациях 2-, 3-, 4-х нормальных растворов соляной кислоты в течение 3 суток со сменой раствора через сутки;

в) в 2-х нормальном растворе соляной кислоты в течение от одних до 6 суток со сменой раствора каждые сутки.

Деминерализованные кости промываются в проточной воде в течение 2-6 часов и подсушиваются марлей.

Стерилизация и хранение деминерализованных трансплантатов осуществляется в жидкости с равными объемами 0,5% раствора формалина и 0,5% раствора хлоргексидина или в консерванте, состоящем из 0,25% раствора формалина и канамицина в дозе 0,5 г/л.

Деминерализация, стерилизация и хранение трансплантатов проводятся при температуре +4+6°С. Срок хранения в консерванте до 3 месяцев.

Перед применением трансплантат отмывается от консерванта в течение 15 - 30 минут с 2 - 3-кратной сменой стерильного физиологического раствора и помещается в раствор из антибиотиков.

Сосудистые протез или протектор перед применением помещаются в теплый гепаринизированный физиологический раствор из расчета 1000 ЕД гепарина на 100 мл физраствора, где трансплантаты находятся в течение 1 часа.

Деминерализованный трубчатый костный трансплантат предсталяет собой упругий, эластичный цилиндр, втулку, кольцо, деминерализованный плоский костный трансплантат - упругую пластину. Деминерализованная костная ткань легко прокалывается иглой без растрескивания.

В. И. Чикалевой были изучены механические свойства трансплантатов из плоских деминерализованных костей, взятых от трупов людей и консервированных в течение 2-12 недель. Показатели оказались достаточно высокими и составили: предел прочности 35,0±1,0 кг/см², разрывное

75

кг/см² усилие 18,0±1,0 кгс, модуль упругости 4222+13,1------ —, см относительное удлинение 0,03±0,02 см.

Деминерализованная кость сохраняет свою внутреннюю структуру, характерную для компактного вещества (остео-ны, система внутрикостных гаверсовых и фолькмановых каналов).

Деминерализованные костные трансплантаты, сохраняя монолитность и не имея механической проницаемости, обладают очень важной морфологичекой особенностью -наличием системы внутрикостных каналов, свободных от кровеносных сосудов и соединительной ткани. Диаметр каналов составляет 7-30 мкм, расстояние между каналами 200 - 300 мм. Эта особенность лежит в основе свойства трансплантатов, которое мы определяем как биологическую порозность, имеющую существенное значение при вживлении трансплантатов.

Деминерализованная костная ткань обладает очень низкой антигенной активностью, т. к. состоит почти исключительно из соединительнотканного белка - коллагена и не содержит иммунокомпетентных клеток, крови и других антигеноактивных компонентов (W. Sharrard, D. Collins, 1961; М. Urist, 1968). При этом антигенность таких трансплантатов еще более снижается под влиянием кипячения, повторного замораживания и оттаивания, лиофилизации (В. И. Савельев, Е. Н. Родюкова, 1985; R. Burwell, 1966).

J. Chalmers (1967), В. И. Говалло (1979) показали, что явлений тканевой несовместимости при аллотранспланта-ции костной ткани наименее выражены по сравнению с пересадкой других тканей.

3.6. Морфологический анализ вживления

деминерализованного костного трансплантата

Существенное значение для экспериментально-морфологического обоснования применения деминерализованных костных трансплантатов в некостной пластике имеет гистологический анализ процессов вживления трансплантата в стенку полого органа и кровеносного сосуда.

Примененные в экспериментах деминерализованные аллотрансплантаты для пластики или укрепления стенок полых органов, кровеносных сосудов, брюшной стенки позволяют представить общую гистологическую картину и динамику вживления деминерализованных костных алло-трансплантатов в некостные биологические структуры.

В течение первой недели основу гистологической картины составляют нерезко выраженные явления асептического воспаления. Вокруг трансплантата имеется круглоклеточ-ная лимфоцитарная инфильтрация, более интенсивная у его краев. Нерезко выражены явления тканевого отека в прилежащих к трансплантату тканях. При пластике сквозных дефектов на внутренней поверхности трансплантата отложение фибрина. В передней брюшной стенке клеточная инфильтрация распространяется на соединительнотканные прослойки прилежащих мышц. При наложении трансплантата на стенку кровеносного сосуда в качестве протектора в стенке сосуда слабо выраженные явления воспаления в пределах, главным образом, адвентиции сосуда. Имеется небольшая клеточная инфильтрация вокруг синтетических шовных нитей.

К началу второй недели воспалительные явления стихают, и на первый план выступает развитие молодой соединительной ткани вокруг трансплантата с постепенным формированием перипротезной или перипротекторной соединительнотканной капсулы. В зоне, окружающей трансплантат, повышенное содержание фибробластов. Окраска по Ван-Гизону выявляет рыхло расположенные соединительнотканные волокна. На этой стадии развивающаяся соединительная ткань слабо связана с поверхностями трансплантата и легко отслаивается. В некоторых местах между трансплантатом и окружающей тканью обнаруживаются небольшие полости - се-ромы - как следствие асептического воспаления, подвергающиеся впоследствии соединительнотканной организации.

, Через один месяц трансплантат окружен четко выраженной капсулой из молодой соединительной ткани, рыхло связанной с поверхностями трансплантата. При пластике сквозных дефектов на внутренней поверхности трансплантата имеется тонкий слой молодой соединительной ткани, по которой восстанавливается брюшинный покров или развивается неоинтима кровеносного сосуда.

Соединительнотканная капсула плотно облегает края трансплантата , вблизи края срастается с его наружной поверхностью. Толщина соединительнотканной капсулы неодинакова на разных препаратах и разных местах трансплантата, но чаще на наружной поверхности трансплантата она равна 25 - 50 мкм, на внутренней поверхности - 15-30 мкм.

С конца первого месяца начинается процесс врастания молодой соединительной ткани внутрь трансплантата по внутрикостным каналам. При этом появляется интенсивный рисунок внутрикостных каналов, в которых располагается небольшое количество фибробластов, эритроцитов, лимфоцитов.

Сроки от одного до трех месяцев характеризуются двумя процессами: созреванием соединительнотканной капсулы и интенсивным врастанием молодой соединительной ткани внутрь трансплантата по внутрикостным каналам и через его края.

В результате созревания соединительная ткань вокруг трансплантата уплотнена, особенно по линиям перегибов на краях трансплантата. Соединительнотканные волокна тесно прилежат друг к другу, количество клеток уменьшено.

Врастание соединительной ткани в трансплантат сопровождается расширением внутрикостных каналов. В поверхностных слоях трансплантата вследствие внугрикост-ного разрастания соединительной ткани может происходить отщепление небольших плоских фрагментов деминерализованной кости.

Эти процессы соединительнотканной организации тран^ сплантата продолжаются до конца 6 месяца, после чего наступает длительный период стабилизации. В экспериментальных исследованиях Л. М. Железнова, Н. Н. Лисицкого, В. И. Чикалевой он был прослежен до двух лет, а в исследованиях Б. А. Исайчева до 5 лет.

В эти отдаленные сроки наблюдения в трансплантате могли происходить: расширение внутрикостных каналов,

92

Рис. 25.

Врастание молодой соединительной ткани в трансплантат из ДМТК на его внутренней (А) и торцовой (Б) поверхностях Срок наблюдения 1,5 месяц, Микрофотофафии. Ок. 7, об. 20.  Препараты Л. М. Железнова.

формирование внутрикостных полостей, заполненных соединительной тканью, частичная фрагментация поверхностных слоев трансплантата. Но в течение всех сроков наблюдения деминерализованный костный аллотрансплантат сохранял свою монолитность и являлся частью той морфологической структуры, куда был трансплантирован.

Иные морфологические процессы разворачиваются при применении деминерализованных костных ксенотрансплан-татов. Они были изучены Н. Н. Лисицким при применении птичьих деминерализованных костных трансплантатов в качестве сосудистых протекторов у собак.

Уже в ранние сроки отмечается интенсивная реакция рассасывания трансплантата. Через один месяц трансплантат пронизан молодой соединительной тканью по внутри-костным каналам, с поверхностей и краев на значительную глубину. Во все сроки обнаруживается выраженная лимфо-цитарная клеточная инфильтрация тканей вокруг трансплантата. Рано возникают явления рассасывания, деструкции и фрагментации деминерализованной костного вещества. В срок до 3 месяцев тотальное разрыхление трансплантата приводит, несмотря на сохранение внешней монолитности, к появлению своеобразной ситовидной структуры. При этом определяются как мелкие, так и более значительные конгломераты внутрикостных секвестров. Протектор представляет собой монолит, пронизанный многочисленными соединительнотканными перемычками и с расположенными на наружной поверхности изолированными отщепившимися фрагментами.

Резорбция, приводящая к фрагментации и разрушению ксенотрансплантата, происходит в разных опытах с неодинаковой скоростью. В отдельных опытах уже через 3 месяца ксенокость полностью резорбирована.

В большей части опытов к 3 месяцам происходит значительная резорбция ксенопротектора и формирование пока еще связанных между собой секвестроподобных фрагментов. К 6 месяцам определяются остатки микрофрагментов или полное отсутствие костной ткани. Ее замещает грубово-локнистая соединительная ткань. Ближе к годовому сроку происходит полное рассасывание ксенотрансплантата, лишь отдельные остатки микросеквестров и остатки микрошовных фиксационных нитей свидетельствуют о его бывшем наличии.

Рис. 28.           I

Процесс рассасывания ксенотрансплантата из ДМТК. А - расширение внутрикостных каналов и начинающаяся резорбция через 3 месяца. Микрофотография. Ок. 7, об. 8; Б - фрагмент ксенотрансплантата через 6 месяцев. Микрофотография. Ок. 7, об. 3,7; В - плотная волокнистая соединительная ткань на месте ксенотрансплантата через 1 год . Микрофотография. Ок. 7, об. 8. Препараты Н. Н. Лисицкого.

96                                                                                                                    |

В литературе описывается явление индуцирования остео-генеза при применении деминерализованной кости для костной пластики. Ни в одном из наших экспериментов по применению деминерализованных костных трансплантатов для пластики полых органов, кровеносных сосудов, стенок полостей явлений остеогенеза ни в трансплантате, ни в окружающих тканях не наблюдалось.

Таким образом, при применении деминерализованных костных аллотрансплантатов практически отсутствуют морфологические проявления иммунологической реакции организма реципиента в виде реакции отторжения. Основную суть приживления трансплантата составляет его врастание или прирастание к стенке органа и соединительнотканная организация. С помощью деминерализованных костных аллотрансплантатов возможно формирование длительно существующих в организме каркасных замещающих или укрепляющих биологических конструкций для некостных органов.

При применении ксенотрансплантатов развивается интенсивная реакция, приводящая к разрушению трансплантата в сроки 3-6 месяцев. Поэтому деминерализованные ксенотрансплантаты могут применяться в качестве временных каркасных рассасывающихся конструкций.

ГРИГОРЬЕВ М. С. О временном протезировании дефектов общего желчного протока декалышнированными трубчатыми костями птиц //Новый хирургический архив. - 1939. - т. 44. - кн. 2 - 3. - С. 153 - 164.

Деминерализированный костный трансплантат и его применение // Сборник научных трудов. - СПб., 1993.

ДОНЕЦКИЙ Д. А. Новый способ сшивания кровеносных сосудов при помощи соединяющего кольца //Аннот. науч. работ АМН СССР за 1954 год.

- М.: 1954. - С. 183 - 184.

ДРЮК Н. Ф., МАКАРОВ С. А., МАКЕЕВ С. Д. Микроанастомозы и микровенозное аутопротезирование вен в эксперименте с использованием микрохирургического шовного материала "Металлотравм" //Клиническая хирургия. - 1983. - N 7. - С. 33 - 36.

ЖЕЛЕЗНОВ Л. М. Восстановительные операции на венах с использованием деминерализированной трубчатой кости и микрохирургической техники (экспериментально-морфологическое исследование). Дисс. ... канд. мед. наук. - Оренбург, 1991.

ЖЕЛЕЗНОВ Л. М. Морфометрическая оценка восстановительных процессов в зоне микрохирургического каркасного шва // Российские морфологические ведомости. - М., 1994. - С. 17.

ЖЕЛЕЗНОВ Л. М. Экспериментальное обоснование новых оперативных приемов в восстановительной хирургии вен //Тез. докл. региональной конференции молодых ученых и специалистов. - Оренбург, 1995. - С. 93 - 94.

ЖЕЛЕЗНОВ Л. М. Современные аспекты микрохирургической анатомии поджелудочной железы: Обзор //Морфология. - 1995. - в. 2. - С. 76 - 80.

ЖЕЛЕЗНОВ Л. М. Анатомическое обоснование микрохирургических операций на поджелудочной железе //Хирургическая анатомия, техника и патофизиология. - СПб., 1995. - С. 18.

ЖЕЛЕЗНОВ Л. М., КОНОВАЛОВ Д. Ю., ЛИСИЦКИЙ Н. Н. Демиие-рализированная трубчатая кость как протектор кровеносных сосудов н общего желчного протока //III съезд анат., гистол. и эмбриол. РФ: Материалы съезда. - Тюмень, 1994. - С. 73 - 74.

Заготовка и пересадка деминерализованной костной ткани в эксперименте и клинике //Сборник научных трудов. - Л., 1983.

ЗОЛОТАРЕВСКИЙ В. Я., ШАМСАДИНСКИЙ А. А. Достижения и проблемы микрохирургии. Обзор //Сов. мед. - 1981. - N 8. - С. 77 - 82.

ЗЯБЛОВ В. И, ТОСКИН К. Д., ТКАЧ В. В., ЖЕБРОВСКИЙ В. В. применение твердой мозговой оболочки для пластики послеоперационных грыж //Хирургия. - 1975. - N 7. - С. 109 - ПО.

ИСАЙЧЕВ Б. А. Экспериментально-морфологическое обоснование и клиническое применение деминерализованного костного матрикса в реконструктивной хирургии органов и тканей: Автореф. Дисс.... докт. мед. наук.

- Пермь, 1991. 118

ИСАЙЧЕВ Б. А., НИКОЛАЕВА В. И., ЗАК В. И., КАГАН И. И. Пластика вентральных грыж передней брюшной стенки