mail@vrngmu.ru
г. Воронеж, ул. Студенческая, 10

Научная деятельность

В настоящее время проблема роста травм приобрела огромное медицинское и социальное значение. Травма в структуре заболеваемости и смертности, в основном бытовая и автодорожная (85% от всего числа травм - по данным Коновалова А. Н. и Лихтермана Л. Б., 2005 г.), за последние 15 лет выросла в 4-5 раз и прочно удерживает лидирующие позиции (первое место среди мужчин трудоспособного возраста и третье в общей структуре – после сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний).

Естественно, увеличилось количество осложнений (замедление консолидации, невосполняемые дефекты кости и хряща, ложные суставы, остеомиелиты и т. д.), связанные как с характером кинетической составляющей травмирующего агента, так и с изменением ответной реакции организма, проявляющей себя в удлинении сроков репарации и развитием тяжёлых форм «травматической болезни».

Несмотря на значительное развитие хирургических методов и способов оперативного лечения последствий и осложнений травм, таких как АО, ЧКДО, малоинвазивной и эндоскопической хирургии – проблема стимуляции репаративного остеогенеза все еще остается нерешённой.

Много лет продолжаются экспериментальные и клинические исследования механизмов репаративной регенерации кости, а проблемы, поднятые первыми исследователями остеогенеза более ста лет назад, продолжают оставаться дискуссионными и во многом неразрешенными.

В работах классиков хирургии многократно указывалось на то, что важнейшей частью физиологического процесса репаративной остеорегенерации является адекватное кровоснабжение места травмы. Однако, только лишь с середины 50- х годов двадцатого века (в связи с развитием «узких» медико-биологических специальностей и применения тонких экспериментальных технологий) стало приходить понимание сущности феноменов и процессов, происходящих непосредственно в клетках-предшественниках остеогенеза («ДОКП и ИОКП – детерминированные остеогенные клетки-предшественники» и «индуцируемые остеогенные клетки-предшественники».

Множество методик, применяемых для стимуляции процессов остеогенеза с целью восполнения дефектов костной ткани (озонотерапия, баротерапия, ауто - и ксенотрансплантация, как один из оптимальных), имеют свои позитивные и негативные стороны, как в медико-социальном, так и в экономическом аспекте. Такое положение дела свидетельствует скорее не об успехах современной хирургии в этой области, а отражает большое разнообразие взглядов и отсутствие единого «золотого» стандарта лечения дефектов костной ткани.

Проблема стимуляции регенеративной репарации кости существует столько же, сколько существует медицина. Со времен Галена и Цельса до нас дошли методы воздействия на поврежденные кости и суставы. Поколачивание, массаж, разнообразные формы теплового воздействия издревле применялись врачами интуитивно. Эффект от их применения, как правило, сводился к усилению регионарного кровообращения, что являлось иногда решающим фактором успешной консолидации. После появления целлюлярной теории (Virhov R., 1855) было опубликовано огромное количество работ, посвященных остеоиндукции.

Также в патогенезе развития дефектов кости и хрящевой ткани значительную роль играют общие факторы, патологическое изменение которых известно как «травматическая болезнь». Сдвиг метаболических процессов в сторону катаболизма резко замедляет и ухудшает заживление костно-хрящевого дефекта.

Необходимо отметить, что время проявления репаративных процессов, являющихся ответом на травму – строгая биологическая закономерность, поэтому каких-либо ускорений обменных процессов достичь невозможно. Биологическое время сращения детерминировано генетическими и биохимическими константами. Следовательно, оптимизирующие факторы воздействия условно можно разделить на общие и местные.

К факторам общего воздействия могут быть отнесены средства, влияющие на метаболизм: анаболические стероиды, витамины, микроэлементы, биоактивные вещества сложного состава и т. д. Эти субстанции снимают выраженность гомеостатических сдвигов и способствуют сокращению периодов травматической болезни.

К факторам местного воздействия можно отнести манипуляции и средства, осуществляемые непосредственно в зоне костного дефекта: остеосинтез, аутотрансплантация, биомеханическое воздействие при ЧКДО, физиотерапевтические воздействия и введение в дефект стимуляторов активности клеток остеодифферона, в частности индуцируемых остеогенных клеток-предшественников – ИОКП (озон, взвесь стромальных клеток, БоТП и так далее).

В условиях здорового организма местные факторы оказывают несравненно большее влияние на восстановление целостности и структуры кости, нежели общие, поскольку константы метаболических процессов практически неизменны. Кроме того, общее воздействие на организм при неблагоприятных внешних условиях в костно-хрящевой ране, без применения надежной фиксации, оказывается неэффективным.

Таким образом, репаративный остеогенез можно активизировать за счет метаболических сдвигов лишь в небольшой степени и на небольшие сроки (дни и недели), а замедлить на месяцы и годы очень легко - путем нарушения условий, способствующих регенерации, что часто встречается в хирургической практике. Значительно оптимизировать можно лишь уже замедленную репарацию, приблизив процессы остеоиндукции и остеокондукции к биологической «норме», на наш взгляд, путём широкого, комплексного применения биостимуляторов клеток-предшественников (ИОКП).

В 1965 г. М.R. Urist из Калифорнийского университета впервые применил для стимуляции остеогенеза дефектов костей лицевого скелета богатую тромбоцитами плазму, как фактор, способствующий увеличению количества остеоиндуктивного морфогенетического белка («BMP – bones morphogenetic protein»). При этом он исходил из работ предшественников, в которых уже имелись данные о выраженной остеогенной и хондрогенной активности веществ, содержащихся в альфа-гранулах тромбоцитов.

Данные вещества («PDGF - platelet derivate growth factor»; «VEGF – vessels endothelium growth factor»; «TGF - transforming growth factor» и т.д.) имеют олигопептидную структуру и относятся к группе так называемых «факторов роста». К факторам роста также принадлежат следующие: эпидермальный фактор роста, инсулин и некоторые другие, характерной чертой которых является высокая степень аффинности и относительно продолжительное время первичного воздействия на рецепторы индуцируемых остеогенных клеток предшественников. В отличие от истинных мутагенов (ионизирующие излучение, канцерогены, недоокисленные радикальные группы и прочие), «факторы роста» действуют не на наследственный хромосомный аппарат клетки, а на мембранные клеточные рецепторы первого и второго типа, вызывая ускорение роста и дифференцирование здоровых клеток – предшественников. Практическим результатом исследований в этом разделе остеологии и стало широкое использование богатой тромбоцитами плазмой в лечении дефектов кости челюстно-лицевой области – «вживление имплантатов». Скорость репаративной регенерации костного дефекта возросла в 2 – 2,5 раза, что сказалось на снижении продолжительности и, естественно, стоимости лечения.

Результатом выполнения научно-исследовательской работы явилась разработка доступной методики получения богатой тромбоцитами аутоплазмы (аутоБоТП) в условиях хирургического стационара, и изучение возможностей ее использования в хирургическом лечении пациентов с дефектами длинных трубчатых костей (с нарушением непрерывности кости) и суставного хряща. Причем, применение аутоБоТП делает необязательным применение ксенотрансплантатов и значительно снижает количество аутоостеотранспланций, оставляя за последними роль «фокуса регенерации» в случаях со значительными объемами дефекта кости. А анализ получаемых результатов демонстрирует выраженную эффективность предлагаемого метода хирургического лечения дефектов костной и хрящевой ткани.

Способ приготовления аутоБоТП заключается в следующем: интраоперационно, через внутривенный катетер или через отдельный доступ к вене, производится забор крови больного в количестве примерно в три раза большем, чем предполагаемый объем дефекта костной ткани. В стерильные пробирки объемом 20 мл, с соблюдением правил асептики набирают кровь пациента в количестве примерно 18 мл на каждую пробирку. Перед забором крови добавляют по два миллилитра цитрата натрия в каждую пробирку в качестве антикоагулянта. Сразу после заполнения пробирки кровью, она герметично закрывается стерильной пробкой и тщательно, плавно, несколько раз переворачивается для перемешивания антикоагулянта и крови. Немедленно после забора, кровь подвергают центрифугированию на лабораторной центрифуге типа ЦЛК-1 со скоростью 1100-1150 оборотов в минуту, на протяжении 7-7,5 минут при комнатной температуре. Затем пробирки с отцентрифугированной кровью в стерильной ёмкости устанавливают на операционный стерильный столик вплоть до момента активации. Непосредственно перед применением, стерильным шприцем объемом 10 см² или 20 см³, БоТП аспирируют из пробирок, без забора нижнего седиментационного слоя, состоящего преимущественно из эритроцитов и лейкоцитов. Не подвергается аспирации и самый верхний слой содержимого пробирки, так как концентрация в нем тромбоцитов незначительна. Путем центрифугирования удалось достичь увеличения количества тромбоцитов более чем в три раза – до 788,32 тыс/мкл.

Взятый тромбоцитарный концентрат переносят в достаточную по объему стерильную емкость, в которую заранее добавляют 10% раствор хлористого кальция из расчета два мл на 20 мл аутоБоТП в смеси с тромбином, взятым из расчета 50-60 единиц на 20 мл сгустка аутоБоТП (так называемый активирующий «прокоагулянт»). С целью равномерного течения процесса и получения однородных сгустков аутоБоТП производится аккуратное медленное перемешивание плазмы с раствором хлористого кальция и тромбина в течение 1- 1.5 минут, после чего образовавшийся сгусток осторожно, с использованием всех правил асептики помещают в полость дефекта костной или костно-хрящевой ткани.

Гистологические исследования области пластики дефекта с применением богатой тромбоцитами аутоплазмы, подтвердили предположение о формировании в зоне дефекта, заполненного аутоплазмой, полноценной костной ткани. Была получена губчатая и кортикальная костная ткань нормальной структуры, морфологически неотличимая от соседних участков. По нашему мнению, обнаружены возможности надежного заполнения и ликвидации костных дефектов, а также стимуляции остеогенеза в патологических костных очагах.

Помимо этого, разрабатывается методика применение лиофилизата тромбоцитарных факторов роста в хирургическом лечении пациентов с повреждениями опорно-двигательного аппарата.

Результатами данного исследования можно считать следующие:

1. Исследованы свойства используемых в клинической практике остеоиндуктивных и остеокондуктивных материалов.

2. Создана экспериментальная модель дефицита репаративного остеогенеза.

3. Изучены непосредственные и отдалённые результаты применения различных групп остеоиндуктивных и остеокондуктивных материалов в лечении больных с дефицитом репаративного остеогенеза

4. Разработаны методы сравнительной оценки эффективности групп остеоиндуктивных и остеокондуктивных материалов, применяемых в настоящее время в клинической практике.

5. Обоснован, создан и внедрен в клиническую практику метод комплексной стимуляции регенераторных остеогенетических процессов с использованием применяемых в хирургической практике и оригинальных методик.

К новизне данной научно-исследовательской работы можно отнести:
1. Проведение системного анализа эффективности результатов применения различных групп остеоиндуктивных и остеокондуктивных материалов в лечении больных с дефицитом репаративного остеогенеза.
2. Создание метода комплексной стимуляции остеорегенерации у больных с дефицитом репаративного остеогенеза, определение показаний для его применения.
3. Изучение непосредственных и отдалённых результатов применения метода комплексной стимуляции остеогенеза у больных с дефицитом репаративного остеогенеза, полученных путём многосторонних, объективных исследований.
4. Демонстрация эффективности предложенного метода комплексной стимуляции остеогенеза у больных с дефицитом репаративного остеогенеза на основании изучения ближайших и отдаленных результатов лечения, разработка рекомендаций для практических врачей.

Результаты работы - метод комплексной стимуляции остеорегенерации у больных с дефицитом репаративного остеогенеза - нашли свое практическое применение в общехирургической и травматологической практике. Уровень внедрения – республиканский.

Научно-теоретический эффект результатов НИР: разработка эффективного метода и препаратов комплексной стимуляции остеогенеза у больных с дефицитом репаративного остеогенеза.

Медико-социальный эффект результатов НИР: улучшение результатов хирургического лечения больных с дефицитом репаративного остеогенеза. Снижение сроков лечения и нетрудоспособности у больных с дефицитом репаративного остеогенеза. Улучшение качества жизни у больных с исследуемой патологией.

Экономический эффект результатов НИР: предложенный метод лечения больных с дефицитом репаративного остеогенеза позволит значительно снизить расходы на лечение и уменьшить частоту инвалидизации больных с данной патологией.

По результатам выполняемой НИР защищены следующие кандидатские диссертации:
· Брехов В.Л. «Хирургическое лечение дефектов костной и хрящевой тканей с использованием богатой тромбоцитами плазмы».
· Гайдуков В.Е. «Хирургическое лечение несросшихся переломов и ложных суставов длинных трубчатых костей с использованием богатой тромбоцитами аутоплазмы».
· Завершена и представлена к защите диссертация аспиранта Полесского М.Г. «Экспериментальное обоснование хирургического лечения травматических дефектов костной ткани с применением лиофилизата тромбоцитарных факторов роста (ЛТФР)».
Кроме этого, ведется работа над диссертациями:
· Очный аспирант кафедры Калашников П.И. Кандидатская диссертация: «Оценка и систематизация критериев, влияющих на репаративный остеогенез, как показатель целесообразности применения сухих лиофилизированных аутогенных тромбоцитарных факторов роста при переломах костей, срастающихся в условиях остеосинтеза с использованием модифицированных пластин».
· Очный аспирант кафедры Курбанов А.Б. Кандидатская диссертация: «Изменение морфологической структуры костной ткани при консолидации при использовании аутогенных факторов роста».
По результатам НИР получено положительное решение на заявку № 2012151106 от 28.11.2012г. "Технология лиофилизации обогащенной тромбоцитами плазмы с сохранением жизнеспособности факторов TGF, PDGF, VEGF, решение о выдаче патента от 05.09.2013г.
Перспективными мы считаем следующие исследования:
· Разработка методик хирургического лечения несросшихся переломов и ложных суставов длинных трубчатых костей с использованием богатой тромбоцитами аутоплазмы и комплекса тромбоцитарных факторов роста.
· Определение рациональной тактики хирургического лечения пациентов с травмами и заболеваниями опорно-двигательного аппарата на фоне остеопороза.
· Использование бисфосфонатов в хирургии несращений и псевдоартрозов.
· Совершенствование оперативных вмешательств у пациентов с онкологическими заболеваниями опорно-двигательного аппарата (методика удаления опухоли с блокированием ее кровотока).
· Методика применение лиофилизата тромбоцитарных факторов роста в хирургическом лечении пациентов с повреждениями опорно-двигательного аппарата.
· Определение рациональной тактики хирургического лечения пациентов с повреждениями тазобедренного сустава и костей таза;
· Разработка способов хирургического лечения больных с дефектами костной ткани с применением композитного углеродистого материала «ГАРГО» («углерод-в-углероде»).