Клінічне і морфологічне обгрунтування застосування гідроксилапатитної кераміки в сполученні з демінералізованим кістковим матриксом для пластики дефектів кісток

Дисертація присвячена вивченню регенераторних процесів у дефектах кісткової тканини при заповненні їх гідроксилапатитною керамікою, подрібненим демінералізованим кістковим матриксом та їх комбінацією. У роботі представлені дані експериментальних і клінічних досліджень.

Встановлено, що імплантація в кісткові дефекти гідроксилапатитної кераміки у вигляді порошку з розміром часток менш 63 мкм і подрібненого демінералізованого кісткового матрикса з розміром часток 150-600 мкм, сприяє диференціації клітин за остеобластним типом. Наявність часток демінералізованого кісткового матриксу в складі комбінованого пластичного матеріалу сприяло активізуванню процесів біорезорбції гідроксилапатиту і формуванню новоствореної кісткової тканини на його поверхні. За даними рентгеноструктурного дослідження кісткового мінералу регенерату, що формується, виявлено, що при імплантації комбінованого матеріалу стабілізуються параметри елементарного осередку гідроксилапатиту, збільшується загальна обмінна поверхня кісткового мінералу й упорядковуються його кристалічні решітки.

Розроблений спосіб лікування кісткових кіст за допомогою пункції і заповнення пластичним матеріалом, котрий складається з гідроксилапатитної кераміки “КЕРГАП-М”, подрібненого демінералізованого кісткового матриксу і гліцерину, у якості формоутворюючого компонента, у співвідношенні 5/2, 5/1, сприяв повному відновленню структури кісткової тканини у 5 хворих з 7, а використання тільки подрібненого демінералізованого кісткового матрикса дозволило досягти добрих результатів лише у 4 хворих з 9.

У ході дослідження виявлено, що темпи біорезорбції гідроксилапатитної кераміки виробництва НПП КЕРГАП залежать від розмірів і структури часток. Застосування комбінованого матеріалу сприяло не тільки появі ознак біорезорбції на 1-1, 5 місяця раніш, ніж використання тільки кераміки такого ж розміру, але і формуванню кістково-керамічного блоку, що дозволило в більш ранній термін призначати комплекс реабілітаційних заходів і повне навантаження на оперовану кінцівку.

Ключові слова: гідроксилапатит, демінералізований кістковий матрикс, регенерація кістки, пластика дефектів кісток.

 

 

Головченко В. В. Клиническое и морфологическое обоснование применения гидроксилапатитной керамики в сочетании с деминерализованным костным матриксом для пластики дефектов костей. – Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 14. 01. 21 – травматология и ортопедия. Институт патологии позвоночника и суставов имени профессора М. И. Ситенко АМН Украины, Харьков, 2002.

Диссертация посвящена изучению регенераторных процессов костной ткани, происходящих при заполнении дефектов гидроксилапатитной керамикой, измельченным деминерализованным костным матриксом и их комбинацией. В работе представлены данные экспериментальных и клинических исследований.

Экспериментальные исследования проведены на 120 белых крысах-самцах с исходной массой тела 130-150 г. Все животные были разделены на пять групп: первая – группа интактных животных, вторая – животные, которым были сформированы костные дефекты в проксимальном метафизе обеих большеберцовых костей (диаметр дефекта равен 2, 2 мм, а глубина – 3, 0 мм), в третьей группе дефект заполняли порошкообразной гидроксилапатитной керамикой с размером частиц менее 63 мкм (производства НПП КЕРГАП, Украина), в четвертой – измельченным деминерализованным костным матриксом и в пятой – комбинацией гидроксилапатитной керамики с измельченным деминерализованным костным матриксом в соотношении 2: 1. Оперативные вмешательства выполнялись под эфирным наркозом.

Забор материала производили через 15, 30, 60 и 90 суток с соблюдением правил эвтаназии.

Было проведено гистоморфометрическое исследование формирующегося регенерата, которое включало в себя определение объёма трабекулярной кости, удельной площади имплантированных материалов, а также индекса остеоинтеграции. Для исследования ультраструктуры минерального компонента кости использовали метод рентгеноструктурного анализа.

Установлено, что имплантация в костные дефекты комбинированного материала, состоящего из гидроксилапатитной керамики в виде порошка с размером частиц менее 63 мкм и измельченного деминерализованного костного матрикса с размером частиц 150-600 мкм, способствует дифференцировке клеток по остеобластному типу. При этом наличие частиц деминерализованного костного матрикса в составе комбинированного пластического материала способствовало активизированию процессов биорезорбции гидроксилапатита и формированию новообразованной костной ткани на его поверхности. По данным рентгеноструктурного исследования костного минерала формирующегося регенерата выявлено, что при имплантации комбинированного материала стабилизируются параметры элементарной ячейки гидроксилапатита, увеличивается общая обменная поверхность костного минерала и упорядочивается его кристаллическая решетка.

Клинический раздел работы основан на анализе результатов лечения 57 больных, которым были выполнены оперативные вмешательства с использованием исследуемых пластических материалов.

Все больные разделены на две группы: первую группу составили больные, которым производили пункционные пластические операции, а во вторую группу вошли те больные, которым выполняли открытые оперативные вмешательства.

Разработанный малоинвазивный способ лечения костных кист посредством их пункции и заполнения пластическим материалом, состоящим из гидроксилапатитной керамики “КЕРГАП-М”, измельченного деминерализованного костного матрикса и глицерина, в качестве формообразующего, в соотношении 5/2, 5/1, способствовал полному восстановлению структуры костной ткани у 5 больных из 7, а использование только измельченного деминерализованного костного матрикса позволило достигнуть хороших результатов лишь у 4 больных из 9.

В ходе исследования выявлено, что темпы биорезорбции гидроксилапатитной керамики производства НПП КЕРГАП зависят от размеров и структуры частиц. Так, при заполнении костных дефектов гранулами с размером частиц 1-2 мм рентгенологические признаки их резорбции проявлялись не ранее 3-4 месяца и не ранее 6 месяца при использовании гранул размером 3-4 мм. Признаков биорезорбции керамических блоков не обнаружено даже через 2, 5 года после имплантации. Применение комбинированного материала способствовало не только появлению признаков биорезорбции на 1-1, 5 месяца раньше, чем использование только керамики такого же размера, но и формированию костно-керамического блока, что позволило в более ранние сроки назначать комплекс реабилитационных мероприятий и полные нагрузки на оперированные конечности.

В результате динамического наблюдения за оперированными больными сроком от нескольких месяцев до 3-х лет отторжения имплантата или реакций аллергического генеза ни у одного больного не отмечено, что дает основание рекомендовать гидроксилапатитную керамику в сочетании с деминерализованным костным матриксом для широкого клинического использования.

Ключевые слова: гидроксилапатит, деминерализованный костный матрикс, регенерация кости, пластика дефектов костей.

 

 

Golovchenko V. V. Clinical and morphological substantiation use hydroxyapatite ceramics in a combination with demineralized bone matrix for a plasty of bone defects. – Manuscript. The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of medical sciences on speciality 14. 01. 21 – Traumatology and Orthopaedics. Institute of Spine and Joint Pathology named of professor M. I. Sytenko, Medical Science Academy of Ukraine, Kharkov, 2002.

The dissertation is devoted to studying bone regeneration processes of defects occurring at filling hydroxyapatite, crushed demineralized bone matrix and their combination. In work the data of experimental and clinical researches was been submitted. Presence of particles demineralized bone matrix in structure of the combined plastic material promoted activated processes biodegradation of hydroxyapatite and to formation a bone tissue on its surface. On the data X-ray diffraction researches of bone mineral of a formed regenerate was been revealed, that at an implantation of the combined material parameters of an elementary cell of hydroxyapatite are stabilized, the general metabolic surface of a bone mineral is enlarged and its crystalline lattice is ordered.

The developed way of treatment of bone cysts by means of their puncture and filling by the plastic material consisting from hydroxyapatite ceramics of “CERHAP-M” and crushed demineralized bone matrix is low-traumatically. Use of the combined material promoted complete restoration of frame of a bone tissue at five patients from seven, and use only crushed demineralized bone matrix has allowed to achieve good results only at 4 patients from 9.

During research it was been revealed, that rates of biodegradation hydroxyapatite ceramics of manufacture КЕРГАП (Kyiv, Ukraine) depend on the sizes and frame of particles. Application of the combined material promoted not only to occurrence of attributes biodegradation hydroxyapatite earlier, than use only ceramics of the same size, but also to formation of the bone-ceramic complex that has allowed to appoint in earlier terms a complex of rehabilitation actions and complete loads on operated extremities.

As a result of dynamic observation for operated patients for from several months till 3-th years of a casting-off implants or reactions of an allergic genesis at one patient it is not marked, that gives the basis to recommend hydroxyapatite ceramics in a combination with demineralized bone matrix for wide clinical use.

Key words: hydroxyapatite, demineralized bone matrix, bone regeneration, bone plastic.