Экспериментальная оценка биологических материалов, используемых в реконструктивной хирургии

The outcome of any reconstructive operation where allografts are used, in many respects depends on quality of an implanted material. Thus, the allografts should be accessible, safe, convenient in storage, be characterized by absence of pyrogenic and immunogenic properties and provide organotypical regeneration of tissues, whenever possible, in short terms and at the full biodegradation. Into number of investigated plastic materials included «Osteomatrix», «KollapAn», «Osteoplast-Т» and «Perfoost». Histological studying of bone defects of the rabbit's bottom jaw in dynamics from 10 days till 3 months has shown that bone wound, feature and speed of formation and maturing bone reclaim are connected with osteoinductive and osteoinductive potentialities of the biomaterials used in experiment.


Практика активного использования в реконструктивной хирургии различных пластических материалов насчитывает несколько десятилетий. В России их количество увеличивается с каждым годом, как и предложений материалов на рынке медицинских услуг. В этих условиях у практикующих хирургов обоснованно возникают вопросы к качеству пластических материалов, их свойствам, возможностям применения. Получение ответа сопровождается определенными трудностями, ведь не секрет, что производители материалов презентуют свои изделия как исключительно эффективные и уникальные, что не всегда соответствует действительности. К сожалению, объективных исследований имплантатов крайне мало, но и то количество очень часто осуществляется не корректно, а любые негативные результаты или замечания вызывают болезненные реакции со стороны производителей.

Материалы и методы.

В число исследуемых пластических материалов вошли «Остеоматрикс» (Конектбиофарм), «КоллапАн» (Интермедапатит), «Остеопласт-Т» (Витаформ) и «Перфоост» (ЦИТО им. Н.Н.Приорова). В качестве экспериментальных животных использовали половозрелых кроликов породы Шиншилла. Под наркозом животным в области ветви нижней челюсти создавали 5 сквозных костных дефектов. Идентичность формы и размера дефектов достигалась путем использования цилиндрических фрез (Mesinger, Германия) диаметром 3 мм. Дефекты заполняли биологическими материалами «Перфоост», «Остеоматрикс», «КоллапАн» и «Остеопласт-Т». Контрольный дефект оставался свободным и заполнялся кровяным сгустком. Животных выводили из эксперимента в сроки: 10, 20, 30, 60 и 90 суток. На каждый срок использовали по 5 лабораторных животных. Участки челюсти, где проводили имплантацию материалов, резецировали и готовили из них гистологические срезы, которые окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван-Гизону. Всего морфологически было изучено 125 дефектов кости от 25 кроликов, анализ результатов был проведен заведующим лабораторией экспериментальной морфологии ММА им. И.М. Сеченова проф. А.Б. Шехтером.

Результаты и их обсуждение.

Гистологическое изучение дефектов кости нижней челюсти кролика в динамике от 10 суток до 3 месяцев показало, что заживление костной раны, особенности и скорость образования и созревания костного регенерата связаны с остеоиндуктивными и остеокондуктивными потенциями использованных в эксперименте пластических биоматериалов.

В контроле, где костный дефект оставался свободным, уже к 10 суткам начиналось развитие незрелой регенерирующей костной ткани, которая заполняла с краев дефекта около 1/3 объема дефекта. К 20 суткам костный регенерат заполнял 2/3 объема дефекта. Через месяц эксперимента дефекты были почти полностью заполнены костным регенератом, но только часть остеоидных и хондроидных балок оссифицировалась. В срок 2 месяца регенерирующая костная ткань созревала и частично компактизирова лась, в пространствах между балками появлялся костный мозг. Произошло пазушное рассасывание и перестройка костной ткани. К 3 месяцу костная ткань регенерата полностью созревала и компактизировалась.

При имплантации в костный дефект «Перфооста» процессы остеогенеза проходили быстрее. К 10 суткам материал имплантатов в основном резорбировался макрофагами и замещался костными регенератами, заполняющими в отличие от контроля уже 2/3 объема дефектов. Остеоидные балки регенерата были более зрелыми, чем в контроле. Через 20 суток ткань регенератов созрела, и регенераты заполняли всю площадь дефектов. К месячному сроку процесс созревания костной ткани усиливался: нарастала компактизация, имелись четкие линии склеивания балок, формировались остеоны. В пространствах между балками образовывался костный мозг. Оставались очаги хондроидной ткани. Через 2 месяца костная ткань регенерата созрела и практически не отличалась от интактной кости.

Заполнение костного дефекта биоматериалом «Остеоматрикс» также ускоряло остеогенез и созревание новообразованной костной ткани. К 10 суткам часть дефекта заполняли остеоидные балки, по степени зрелости сравнимые с теми, которые образовывались при имплантации «Перфооста». Другая часть дефекта была выполнена рыхлой соединительной тканью, содержащей фрагменты ГАП, которые резорбировались макрофагами и гигантскими клетками. Коллаген имплантатов подвергся полной резорбции. Через 20 суток ГАП уже не определялся, но более крупные конгломераты ГАП еще оставались в фиброзированных мягких тканях вблизи дефектов. Через месяц костная ткань, заполняющая дефекты, имела более зрелую структуру, чем в контроле. К двум месяцам ткань еще более созрела, компактизировалась и уже не менялась до конца эксперимента (3 месяца).

При заполнении дефекта кости «КоллапАном» остеогенетичекие потенции материала выражались слабо. К 10 суткам половина объема дефектов заполнялась незрелыми остеоидными балками и хондроидной тканью (последней больше, чем в дефектах с другими имплантатами). Остальная часть дефектов заполнялась незрелой грануляционной соединительной тканью с большим количеством фрагментов ГАП и гигантских клеток (их больше, чем при имплантации «Остеоматрикса»). К 20 суткам около 2/3 объема дефектов замещалось костными регенератами (меньше, чем в других опытных группах). При этом ткань имела менее зрелый характер, мало отличаясь от контроля. Часть дефектов была заполнена конгломератами ГАП, окруженными макрофагами и гигантскими клетками. Степень резорбции синтезированного ГАП была значительно меньше, чем костного ГАП в «Остеоматриксе», с чем, видимо, связано сравнительно медленное формирование и созревание костного регенерата. Через месяц эксперимента резорбция ГАП усиливалась, но часть дефектов еще оставалась заполненной соединительной тканью с большим количеством гигантских клеток. Костная ткань регенератов имела по-прежнему менее зрелый характер, чем в других опытных группах. К 2 месяцам костные регенераты занимали большую часть дефектов, их созревание усиливалось, однако сохранялась фиброзная ткань, в которой оставались гигантские клетки и небольшая часть конгломератов ГАП. Через 3 месяца уже все дефекты заполнял зрелый костный регенерат, но в нем сохранялись включения ГАП с явлениями лизиса.

При заполнении костных дефектов «Остеопластом-Т» отмечалась достаточно высокая активизация остеогенеза. Через 10 суток дефекты на 2/3 были заполнены костными регенератами с остеоидными и хондроидными балками. Зрелость ткани была сравнима с той, что возникала при использовании «КоллапАна». К 20 суткам наблюдалось относительно быстрое созревание костной ткани: появились признаки компактизации и начала формирования остеонов. Через месяц дефекты заполнились относительно зрелой компактизированной тканью с костным мозгом. К двум месяцам эта ткань еще больше созрела, но в одном случае небольшая часть дефекта была заполнена хондроидной тканью. Через 3 месяца костная ткань регенерата уже не отличалась от интактной кости.

Морфологические исследования показали, что наибольшими остеоиндуктивными и остеокондуктивными свойствами из использованных материалов обладают «Перфоост» и «Остеоматрикс». Близкие к ним свойства имеет «Остеопласт-Т». В тоже время «КоллапАн» не способствовал более быстрому репаративному остеогенезу в костном дефекте нижней челюсти, заживление костной раны было снижено по сравнению с контролем, что, по-видимому, связано с замедленной резорбцией синтетического ГАП.

Полученные в эксперименте результаты позволяют дать оценку исследуемых биологических материалов. Пластические материалы на основе коллагена и природного гидроксиапатита содержат в себе наиболее выраженные свойства, ускоряющие костную регенерацию. Деминерализованная кость человека, как и материалы на основе костной ткани животного происхождения, импрегнированные сульфатированными гликозаминогликанами являются оптимальным пластическим материалом для использования в челюстно-лицевой хирургии. Можно признать, что технологический процесс изготовления материалов «Перфоост» и «Остеоматрикс» позволяет создавать биологические имплантаты, ускоряющие процессы костной регенерации у биологических объектов другого вида.


¹Тер-Асатуров Г.П., ¹Бигвава А.Т., ²Рябов А.Ю., ³Юрасова Ю.Б., ⁴Лекишвили М.В.
Московская Медицинская Академия им. И.М. Сеченова, МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского, Российская детская клиническая больница, ФГУ Центральный институт травматологии и ортопедии (ЦИТО) им. Н.Н. Приорова, Москва