Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Тихилов Р.М.

ФГБУ "Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена" Минздравсоцразвития РФ, Санкт-Петербург

Конев В.А.

ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия

Шубняков И.И.

ФГБУ «РНИИТО им. Р.Р. Вредена» Минздрава РФ, Санкт-Петербург

Денисов А.О.

ФГБУ «РНИИТО им. Р.Р. Вредена» Минздрава РФ, Санкт-Петербург

Михайлова П.М.

ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия

Билык С.С.

ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия

Коваленко А.Н.

ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена» Минздрава России, Санкт-Петербург, Россия

Старчик Д.А.

кафедра клинической анатомии и оперативной хирургии им. проф. М.Г. Привеса Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И.П. Павлова, Санкт-Петербург, Россия

Аддитивная технология в полном восстановлении функции сустава при эндопротезировании (экспериментальное исследование)

Авторы:

Тихилов Р.М., Конев В.А., Шубняков И.И., Денисов А.О., Михайлова П.М., Билык С.С., Коваленко А.Н., Старчик Д.А.

Подробнее об авторах

Просмотров: 1099

Загрузок: 24


Как цитировать:

Тихилов Р.М., Конев В.А., Шубняков И.И., и др. Аддитивная технология в полном восстановлении функции сустава при эндопротезировании (экспериментальное исследование). Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2019;(5):52‑56.
Tikhilov RM, Konev VA, Shubnyakov II, et al. Additive technologies for complete recovery of joint function in revision endoprosthesis surgery (experimental trial). Pirogov Russian Journal of Surgery. 2019;(5):52‑56. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/hirurgia201905152

Рекомендуем статьи по данной теме:
Вли­яние уров­ня фи­зи­чес­кой ак­тив­нос­ти на раз­ви­тие ва­ри­коз­ной тран­сфор­ма­ции в ве­нах ко­неч­нос­тей в эк­спе­ри­мен­те. Фле­бо­ло­гия. 2025;(2):105-112

В настоящее время отмечается повсеместный рост количества операций ревизионного эндопротезирования [1—3]. Нерешенной острой проблемой при ревизионном протезировании крупных суставов являются обширные, сложные по форме костные дефекты [4— 6]. В связи с этим актуален поиск методов восстановления или замещения дефектов с возможностью нормализации биомеханики путем рефиксации мышц. В этом отношении перспективна разработка и апробация материалов, способных замещать костные дефекты сложной геометрической формы и одновременно восстанавливать механические свойства пораженной костной ткани, с возможностью интеграции окружающих мышечных и сухожильных структур в имплантат, что обеспечит наиболее полное восстановление функции сустава [7—10]. Пока неясно, будет ли происходить мягкотканная (мышцы, связочно-капсульный аппарат) и костная интеграция в высокопористые титановые имплантаты, изготовленные при помощи аддитивных технологий и какова ее прочность при интеграции тканей в такие имплантаты.

Цель исследования — изучить в эксперименте прочностные свойства интеграции мышечной ткани, сухожильно-связочных структур, а также костной ткани в титановые высокопористые материалы, изготовленные с применением аддитивных технологий.

Материал и методы

В условиях вивария РНИИТО им. P.P. Вредена проведено исследование in vivo на 9 половозрелых кроликах породы шиншилла. Содержание и использование лабораторных животных соответствовало требованиям Хельсинкской декларации пересмотра 2013 г. Все процедуры с животными рассмотрены и утверждены локальным этическим комитетом. В исследовании использовали обе задние лапы и широчайшие мышцы спины животного (36 макропрепаратов). Титановые образцы (Ti-6-Al-4-V, марка «Rematitan», Германия) изготовлены путем аддитивных технологий с предварительным прототипированием и имеют высокопористую сетчатую структуру.

Для изучения процессов интеграции высокопористых титановых имплантатов в точке прикрепления связки надколенника к бугристости большеберцовой кости создан стандартизованный функциональный дефект костной ткани. Титановый образец имплантировали в полученный дефект кости и расслоенную связку надколенника. Фиксацию волокон связки надколенника к титановому имплантату выполняли при помощи шовного материала. Для исследования интегративных свойств мышечной ткани в титановые имплантаты в зону разволокнения волокон широчайших мышц спины кролика имплантировали титановые материалы специальной формы. Образцы опытной и контрольной групп имплантировали в соответствующие анатомические области одного животного. Животным выполняли оперативные вмешательства на левой и правой конечности, а также левой и правой широчайшей мышце спины. В контрольную группу вошли образцы со стандартной пористостью (правая сторона), в опытную группу вошли высокопористые образцы, установленные с левой стороны.

На 30-е, 60-е и 90-е сутки после операции выполняли рентгенограммы коленного сустава в прямой и боковой проекции. В эти же сроки выводили животных из эксперимента с дальнейшей обработкой препаратов для морфологического исследования, которое на момент написания статьи не было завершено. На 90-е сутки после операции выполнено исследование прочностных свойств с помощью универсальной установки для механических испытаний AG-100X Plus («Shimadzu Corp.», Япония). Для оценки прочностных свойств интеграции измеряли усилия, необходимые для разрыва мягких тканей в области прикрепления к исследуемым имплантатам. Исследовали 6 образцов.

Животных наблюдали до выведения их из эксперимента в течение всего послеоперационного периода. Во всех группах экспериментальных животных в 1-е сутки после операции выявлено снижение аппетита и активности. Со 2-х суток после операции отмечены нормализация двигательной активности, сохранение аппетита у всех животных. В течение всего срока исследования рана заживала без признаков воспаления (гиперемия, отек, нарушение подвижности).

На рентгенограммах, выполненных на 30-е и 90-е сутки после операции, признаков нестабильности и миграции имплантатов в обеих группах не установлено (см. рисунок).

Рентгенограммы коленного сустава на 90-е сутки после операции. а — образец контрольной группы; б — образец опытной группы (с применением высокопористого имплантата).

При исследовании прочностных свойств фиксации мышечной ткани к титановым имплантатам в контрольной группе разрушающее усилие на разрыв составило от 13 до 31 Н, в опытной — от 40 до 145 Н (p=0,007). При оценке прочности фиксации в костной ткани исследуемых имплантатов усилие на разрыв в контрольной группе составило 84 Н против 152 Н в опытной группе (p=0,0034). Полученные данные отчетливо демонстрируют превосходящую прочность интеграции мягких тканей и костной ткани в исследуемые опытные высокопористые имплантаты, изготовленные с помощью аддитивных технологий.

Для хорошей интеграции тканей с имплантатом необходимым условием является наличие пористости. M. Chvapil и соавт. [11] провели ряд исследований и установили, что оптимальный размер пор для интеграции мягких тканей составляет 100—200 мкм. В связи с этим мы использовали в своем исследовании имплантаты с такой пористостью.

В экспериментальном исследовании A. Itälä и соавт. [12] механическая прочность прикрепления сухожилия надколенника с использованием пористых танталовых шайб составила 76% от прочности нативного сухожилия в течение 6 нед, но в последующем не увеличилась и осталась на прежнем уровне. J. Reach и соавт. [13] в исследовании на собаках продемонстрировали, что усилие на разрыв точки прикрепления сухожилия к титановому имплантату составило в среднем 149 Н и прочность фиксации сухожилия через 16 нед была сопоставима с прочностью здорового сухожилия. В исследовании J. Bobyn и соавт. [14] прочность фиксации сухожилия составила 27,5 г/мм через 16 нед после имплантации.

T. Wren и соавт. [15] в своем исследовании повреждений ахиллова сухожилия установили, что усилие, приводящее к разрыву, колеблется в пределах 5000 Н. Площадь поперечного сечения ахиллова сухожилия человека составляет от 188 до 282 мм2, а площадь поперечного сечения собственной связки надколенника кролика в среднем равна 5,6 мм2. Таким образом, полученные в нашем экспериментальном исследовании показатели усилия, приводящего к полному повреждению связочных структур, сопоставимы с данными T. Wren.

При изучении интеграции мышечной ткани в титановые пористые имплантаты во время прочностных испытаний продемонстрирована прочная фиксация исследуемых опытных титановых образцов. Разрыв мышечной ткани происходил вне зоны прилегания к имплантату, что можно расценивать как подтверждение адекватной прочности фиксации.

Опыт ранее проведенных исследований в отношении интеграции мягких тканей в пористые имплантаты из металла продемонстрировал высокие прочностные свойства мягкотканной интеграции. В нашем исследовании мы оценили возможность такой интеграции в имплантаты, изготовленные при помощи аддитивных технологий.

Таким образом, в ходе исследования разработана экспериментальная модель функционального костного дефекта с вовлечением точек прикрепления мышечного и связочного аппарата, на которых изучены клинические, рентгенологические свойства мягкотканной и костной интеграции в титановые пористые имплантаты в различные сроки. Установлено, что происходит интеграция мягких и костной тканей в высокопористые титановые имплантаты, изготовленные при помощи аддитивных технологий, при этом прочность фиксации достоверно превосходит таковую в образцах со стандартной пористостью. Данное исследование открывает перспективы наиболее полного восстановления функции суставов при ревизионном эндопротезировании в условиях больших костных дефектов, захватывающих области прикрепления мышц.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

Сведения об авторах

Тихилов Р.М. — https://orcid.org/0000-0003-0733-2414

Конев В.А. — https://orcid.org/0000-0001-8728-6491

Шубняков И.И. — https://orcid.org/0000-0003-0218-3106

Денисов А.О. — https://orcid.org/0000-0003-0828-7678

Михайлова П.М. — https://orcid.org/0000-0003-1664-0865

Билык С.С. — https://orcid.org/0000-0002-7123-5582

Коваленко А.Н. — https://orcid.org/0000-0003-4536-6834

Старчик Д.А. — https://orcid.org/0000-0001-9535-4503

Автор, ответственный за переписку: Михайлова П.М. — e-mail: mihailova_pm@mail.ru

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.