Сравнительное электронно-микроскопическое исследование рельефа костных поверхностей после ультразвуковой и высокоскоростной механической остеодеструкции при декомпрессии орбиты

Читать метаданные

Цель исследования — провести сравнительное сканирующее электронно-микроскопическое исследование поверхностей костных фрагментов наружной стенки орбиты после воздействия механического и ультразвукового остеодеструкторов. Материал и методы. Исследованы поверхности 7 костных фрагментов, полученных в ходе костной декомпрессии орбиты у пациентов с эндокринной офтальмопатией (ЭОП). Проведено электронно-микроскопическое исследование костного рельефа после воздействия ультразвуковой хирургической системы и высокоскоростной дрели. Результаты. При проведении сканирующей электронной микроскопии было выявлено, что рельеф костной поверхности в пределах компактного вещества после воздействия ультразвукового аппарата характеризовался однотипными, параллельно расположенными бороздками глубиной до 100 мкм и шириной 80—100 мкм, имеющими относительно ровные края. В зоне воздействия на губчатое вещество костная поверхность становилась более аморфной, шероховатой за счет обнажения ячеистых структур на различной глубине. При воздействии дрели в высокоскоростном режиме в области компактного вещества определяли однообразный практически ровный рельеф с отдельными компактными конгломератами костной «пыли». После удаления истонченных фрагментов компактного вещества образца появлялась типичная ячеистая структура губчатого вещества. Заключение. Впервые полученные нами данные об особенностях рельефа краев костного «окна», специфика работы в условиях ограниченного операционного доступа позволили нам сделать вывод о перспективности современной ультразвуковой остеофрагментации при глубокой декомпрессии наружной стенки орбиты и ряде других орбитальных вмешательствах.

Ключевые слова:

ультразвуковая остеодеструкция

высокоскоростная механическая остеодеструкция

костная декомпрессия орбиты

эндокринная офтальмопатия

сканирующая электронная микроскопия

Авторы:

Груша Я.О.

НИИ глазных болезней РАМН, Москва

Федоров А.А.

Московский областной НИИ акушерства и гинекологии

Колодина А.С.

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт глазных болезней», ул. Россолимо, 11, А, Б, Москва, 119021, Российская Федерация

Свириденко Н.Ю.

ФГУ Эндокринологический научный центр Минздравсоцразвития России

Список литературы:

Goldberg R. The Lacrimal Keyhole, Orbital Door Jamb, and Basin of the Inferior Orbital Fissure. Archives of Ophthalmology. 1998;116(12):1618-1624. https://doi.org/10.1001/archopht.116.12.1618
Ezra DG, Rose GE. Old and new: evidence-based evaluation of interventions for Graves’ Orbitopathy. British Journal of Ophthalmology. 2013;98(3):287-288. https://doi.org/10.1136/bjophthalmol-2013-303648
Аветисов С.Э., Груша Я.О., Исмаилова Д.С. Кочетков П.А., Данилов С.С., Свириденко Н.Ю. Хирургическая реабилитация пациентов с эндокринной офтальмопатией: систематизированный подход. Вестник офтальмологии. 2017;133(1):4-10. https://doi.org/10.17116/oftalma201713314-10
Cho RI, Choe CH, Elner VM. Ultrasonic Bone Removal Versus High-Speed Burring for Lateral Orbital Decompression: Comparison of Surgical Outcomes for the Treatment of Thyroid Eye Disease. Ophthalmic Plastic & Reconstructive Surgery. 2010;26(2):83-87. https://doi.org/10.1097/iop.0b013e3181b8e614
Sivak-Callcott JA, Linberg JV, Patel S. Ultrasonic Bone Removal With the Sonopet Omni. Archives of Ophthalmology. 2005;123(11):1595-1597. https://doi.org/10.1001/archopht.123.11.1595
Samy RN, Krishnamoorthy K, Pensak ML. Use of a Novel Ultrasonic Surgical System for Decompression of the Facial Nerve. The Laryngoscope. 2007;117(5):872-875. https://doi.org/10.1097/mlg.0b013e318033f984
Vrcek I, Starks V, Mancini R, Gilliland G. Use of an Ultrasonic Bone Curette (Sonopet) in Orbital and Oculoplastic Surgery. Baylor University Medical Center Proceedings. 2015;28(1):91-93. https://doi.org/10.1080/08998280.2015.11929203
Коновалов К.А., Давыдов Д.В., Рощин В.Ю. Сравнительный анализ применения методик пьезохирургии и механической остеоперфорации при моделировании декомпрессии орбиты. Офтальмологические ведомости. 2018;11(1):10-18. https://doi.org/10.17816/ov11110-18
Hamed Azzam S, Verity D, Rose G. A Logical Approach to Bony Orbital Decompression Surgery for Thyroid Eye Disease. Advances in Ophthalmology and Optometry. 2018;3(1):337-356. https://doi.org/10.1016/j.yaoo.2018.05.003
Verity DH, Rose GE. Acute thyroid eye disease (TED): Principles of medical and surgical management. Eye. 2013;27(3):308-319. https://doi.org/10.1038/eye.2012.284
Федоров А.А. Морфологические основы научных исследований в офтальмологии. Вестник офтальмологии. 2013;129(5):10-21.
Limawararut V, Valenzuela AA, Sullivan TJ, et al. Cerebrospinal Fluid Leaks in Orbital and Lacrimal Surgery. Survey of Ophthalmology. 2008;53(3):274-284. https://doi.org/10.1016/j.survophthal.2008.02.009
Massoud VA, Fay A, Yoon MK. Cerebrospinal Fluid Leak as a Complication of Oculoplastic Surgery. Seminars in Ophthalmology. 2014;29(5-6):440-449. https://doi.org/10.3109/08820538.2014.959187
Graham SM, Brown CL, Carter KD, Song A, Nerad JA. Medial and Lateral Orbital Wall Surgery for Balanced Decompression in Thyroid Eye Disease. The Laryngoscope. 2003;113(7):1206-1209. https://doi.org/10.1097/00005537-200307000-00017
Jefferis JM, Jones RK, Currie ZI, Tan JH, Salvi SM. Orbital decompression for thyroid eye disease: methods, outcomes, and complications. Eye. 2017;32(3):626-636. https://doi.org/10.1038/eye.2017.260
Murchison AP, Pribitkin EA, Rosen MR, Bilyk JR. The Ultrasonic Bone Aspirator in Transnasal Endoscopic Dacryocystorhinostomy. Ophthalmic Plastic and Reconstructive Surgery. 2013;29(1):25-29. https://doi.org/10.1097/iop.0b013e318272d2d1

Закрыть метаданные

Декомпрессия орбиты направлена на обеспечение экспансии орбитального содержимого, снижение давления в ретробульбарной части и уменьшение величины экзофтальма. Достигается это за счет удаления (истончения) части костных стенок орбиты и/или жировой клетчатки. Костную декомпрессию орбиты принято рассматривать как метод выбора хирургического лечения пациентов с эндокринной офтальмопатией (ЭОП) [1—3]. Результат операции в большей степени зависит от объема удаленной костной ткани или размера остеотомии [1]. Первичное расширение костного «окна» традиционно проводят при помощи выкусывателей, а его дальнейшее увеличение кзади и кверху различными высокоскоростными устройствами (пилы, боры, фрезы). В последние годы в научной литературе появились единичные сообщения об использовании ультразвуковых систем, в частности системы Sonopet, при декомпрессии орбиты как альтернатива высокоскоростной дрели [4, 5]. Преимущество данной системы заключается в избирательном воздействии на различные по плотности виды ткани (мягкая, фиброзированная, кальцинированная, костная) [6]. Продольно-торсионные движения рабочей части насадки частотой 25 кГц приводят к фрагментации исключительно костной ткани, не повреждая окружающие мягкие ткани [6, 7]. Эта особенность технологии важна в областях с непосредственной близостью к зоне остеофрагментации головного мозга, сосудисто-нервных структур вершины орбиты и верхней глазничной щели.

В доступных источниках литературы нам не удалось найти работ, посвященных исследованию поверхности наружной стенки орбиты у пациентов с ЭОП после воздействия ультразвукового остеодеструктора. Встречаются лишь единичные исследования поверхностей после воздействия менее совершенных аппаратов: пьезохирургической установки и бормашины. В частности, на примере лопаточной кости кролика была показана меньшая частота послеоперационного воспаления после применения ультразвукового скальпеля [8].

С учетом того что современная орбитальная хирургия предполагает базисное выполнение остеоперфораций высокоскоростными дрелями, сравнительное изучение альтернативных технологий воздействия на костную ткань представляется весьма актуальным и имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение.

Цель настоящего исследования — провести сравнительное сканирующее электронно-микроскопическое исследование поверхностей костных фрагментов наружной стенки орбиты после воздействия механического и ультразвукового остеодеструкторов.

Декомпрессия наружной стенки орбиты была выполнена 4 пациентам (7 орбит) с ЭОП. Операцию проводили по стандартному методу [9, 10]. Остеотомию наружной стенки (скуловой кости и скулового отростка лобной кости) орбиты выполняли ab externo сагиттальной пилой. После формирования первичного костного «окна» проводили его последовательное расширение различными инструментами и аппаратами. Ввиду того что интраоперационный забор фрагмента большого крыла клиновидной кости (особенно в задней ее части) трудновыполним и связан с неоправданным риском тяжелых осложнений, часть исследования проводили в условиях анатомического эксперимента.

Удаленные в ходе остеотомии en bloc фрагменты наружной стенки орбиты со средними размерами 18×15×8 мм закрепляли в тисках с пластиковыми губками и подвергали воздействию ультразвуковым хирургическим аппаратом Sonopet («Stryker Medtex K.K.», Япония) с насадками (Spetzler micro claw long шириной 2 мм и Spetzler claw шириной 2,8 мм) и дрелью Stryker («Stryker», США) с буром режущей 3-миллиметровой кромкой (рис. 1).

Рис. 1. Вид костной поверхности после воздействия механическим (а) и ультразвуковым (б) остеодеструкторами.

Частота колебаний осциллирующих наконечников была 25 000/с, амплитуда — 360 мкм. Частота вращения дрели составляла 60 000 об/мин (макс. 75 000 об/мин).

Рельеф костной поверхности исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа EVO LS10 («Zeiss», Германия) [11]. Изображения получали с разных случайным образом отобранных участков каждого образца (по 4—5 на фрагмент). Увеличение варьировало от ×30 до ×200. Проведена морфометрическая оценка рельефа (глубины, ширины образованных борозд, гладкости поверхности).

При проведении сканирующей электронной микроскопии 7 костных фрагментов наружной стенки орбиты выявлены следующие особенности рельефа после воздействия аппаратов Sonopet Ultrasonic Aspirator и Stryker core U-Drill.

Рельеф, образованный ультразвуковым аппаратом Sonopet, в зоне компактного вещества кости характеризуется однотипными бороздками глубиной до 100 мкм (рис. 2,

Рис. 2. Сканограмма. Состояние костной поверхности после воздействия ультразвуковым остеофрагментатором Sonopet. а — интактная пограничная поверхность; б — поверхность после воздействия Sonopet более ровная с невысокими и редкими бороздами в толще компактного вещества; в — в пределах губчатого вещества поверхность выглядит аморфной.

3), обусловленными продольно-торсионными (осцилляторными) колебаниями наконечника с высокой частотой и амплитудой 360 мкм. Представленные борозды имеют ровные края, это объясняется тем, что фрагментация кости осуществляется очень деликатно. В зоне проникновения в толщу губчатого вещества кости поверхность становилась более аморфной в результате обнажения на различную глубину составляющих его ячеистых структур (рис. 3,
Рис. 3. Сканограмма поверхности компактного слоя кости после воздействия аппаратом Sonopet. Поверхность имеет бороздчатый вид с глубиной впадин до 100 мкм, при переходе борозд из компактного вещества кости в губчатое (показано звездочкой) бороздчатый рельеф становится более аморфным.
4). Минимальное давление на кость осциллирующим наконечником обеспечивает больший контроль воздействия на целевую ткань, что представляет особую важность при удалении кости в зоне особого риска, например на границе с сосудисто-нервным пучком (в области верхней глазничной щели) или твердой мозговой оболочкой.

Рис. 4. Сканограмма костной поверхности. Переход борозд, образованных аппаратом Sonopet Ultrasonic Aspirator (Spetzler claw), из компактного вещества в губчатое с образованием неравномерных углублений. Дно кратера в губчатом веществе содержит очаговые скопления «костной пыли» (показано звездочкой).

Поверхности образцов, полученных в результате работы высокоскоростной дрели в зоне компактного вещества, имели однообразный, достаточно ровный вид с отдельными плотными конгломератами костной «пыли» (рис. 5).

Рис. 5. Сканограмма костной поверхности, сформированной высокоскоростной дрелью (Stryker Core U-Drill). Срез в слое компактного вещества кости имеет достаточно ровную поверхность. Видны частично «вскрытые» каналы гаверсовой системы и множественные очаговые скопления «костной пыли».

По мере истончения компактной костной пластинки появлялась типичная «изрытая» ячеистая поверхность обнаженного губчатого вещества (рис. 6).

Рис. 6. Сканограмма. Результат воздействия высокоскоростной дрелью (Stryker Core U-Drill). Истонченное компактное вещество кости (КВ) на границе со вскрытыми ячейками губчатого вещества (ГВ).

Традиционные хирургические методы остеотомии нередко сопровождаются нарушением анатомической целости подлежащих и прилежащих структур. По данным литературы, повреждение твердой мозговой оболочки при костной декомпрессии орбиты определяется в 0—10% случаев. Это чревато истечением цереброспинальной жидкости, формированием субдуральных гематом, а также повреждением вещества головного мозга [12—15]. В связи с этим поиск эффективных методов орбитотомии на основе современных технологических решений остается актуальной задачей. В источниках литературы имеются лишь отдельные сообщения об успешной диссекции костей орбиты с помощью лазера и ультразвука с последующим морфологическим исследованием.

Ультразвуковые хирургические системы нашли свое применение в таких дисциплинах, как стоматология, оториноларингология и нейрохирургия. Имеется опыт их применения при дакриоцисториностомии [16]. Единичны упоминания использования этих систем при орбитальных вмешательствах: при биопсии опухолей [7], а также при выполнении ее декомпрессии [4]. R. Cho и соавторы отметили некоторые преимущества ультразвукового остеодеструктора, хотя и не получили статистически значимых различий в результатах декомпрессий орбиты двух групп пациентов (18 операций с применением ультразвуковой установки и 18 декомпрессий, выполненных высокоскоростной дрелью) по изменению остроты зрения, величины экзофтальма, лагофтальма и ретракции век. Так, частота колебаний рабочей части наконечника позволила избирательно удалять «минерализованную костную ткань», избегая повреждения мягких тканей, для резекции которых необходима частота ≥34 кГц. [4].

Система Sonopet нашла применение в прецизионном удалении опухолей в нейрохирургии, формировании доступа к сосудистым структурам головного мозга, деликатной резекции кости вблизи нервов и сосудов, в том числе и на основании черепа. Самые последние разработки ультразвуковых систем при декомпрессии орбиты, c нашей точки зрения, оправданы при манипуляциях, требующих особой деликатности, например, при расширении костного «окна» наружной стенки в областях, граничащих с твердой мозговой оболочкой передней и средней ямок черепа, верхней глазничной щелью, и удалении новообразований орбиты и проведении их биопсии.

Впервые полученные нами данные об особенностях рельефа краев костного «окна», специфика работы в условиях ограниченного операционного доступа позволили нам сделать вывод о перспективности современной ультразвуковой остеофрагментации при глубокой декомпрессии наружной стенки орбиты и ряде других орбитальных вмешательств.

Источник финансирования. Данная работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант РНФ № 17−75−30035).

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: Я.Г.

Сбор и обработка материала: Я.Г., А.Ф., А.К.

Написание текста: А.Ф., А.К.

Редактирование: Я.Г., А.Ф., Н.С.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

Сведения об авторах

Груша Ярослав Олегович — д-р мед. наук, проф., руководитель отдела орбитальной и глазной реконструктивно-пластической хирургии ФГБНУ НИИ ГБ, проф. кафедры глазных болезней Сеченовского Университета; https://orcid.org/0000-0002-6461-8243; e-mail: grusha-y@mail.ru

Федоров Анатолий Александрович — канд. мед. наук, зав. лаб. морфологической диагностики ФГБНУ НИИ ГБ; https://orcid.org/0000-0002-5661-9502; e-mail: qdn@mail.ru

Колодина Александра Сергеевна — ординатор ФГБНУ НИИ ГБ; https://orcid.org/0000-0002-3158-3152; e-mail: sandra.kolodina@mail.ru

Свириденко Наталья Юрьевна — д-р мед. наук, проф., главный научный сотрудник ФГБНУ «Эндокринологический научный центр» Минздрава России; https://orcid.org/0000-0002-8538-5354; e-mail: sny@endocrincentr.ru

Автор, ответственный за переписку: Груша Ярослав Олегович — e-mail: grusha-y@mail.ru