Хоров О.Г.

Струк В.А.

Факультет инновационных технологий машиностроения Гродненского государственного университета им. Янки Купалы, Республика Беларусь

Новоселецкий В.А.

Кафедра оториноларингологии и стоматологии Гродненского государственного медицинского университета

Экспериментальная оценка сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности для протезирования цепи слуховых косточек

Журнал: Вестник оториноларингологии. 2013;78(1): 30-34

Просмотров : 237

Загрузок :

Как цитировать

Хоров О. Г., Струк В. А., Новоселецкий В. А. Экспериментальная оценка сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности для протезирования цепи слуховых косточек. Вестник оториноларингологии. 2013;78(1):30-34.
Khorov O G, Struk V A, Novoseletskiĭ V A. The experimental assessment of high-density ultrahigh molecular weight polyethylene for the prosthetic treatment of auditory ossicles. Vestnik Oto-Rino-Laringologii. 2013;78(1):30-34.

Авторы:

Хоров О.Г.

Все авторы (3)

Основные требования, предъявляемые к материалам для оссикулопластики, не достигнуты до настоящего времени в полной мере: исключение абсорбции и экструзии протезов, образование в области контакта протеза со слуховыми косточками (в частности, с основанием стремени) оссеоинтеграции или плотного контакта и, напротив, отсутствие такого контакта с костными стенками барабанной полости. Важное значение имеют механические свойства протеза, возможность изготовления нужной модели во время операции и отсутствие проблем с их установкой в барабанной полости [1—3].

На современном этапе отохирургии широко применяются оссикулярные конструкции из титана [1, 4, 5]. Титановые протезы удобны в использовании, хотя нуждаются в прослойке из хряща между барабанной перепонкой или трансплантатом и протезом. Несмотря на использование хряща, такие протезы все-таки не обеспечивают 100% исключение экструзии, которая может возникнуть в отдаленном периоде [2].

В других областях хирургии (травматология и ортопедия, челюстно-лицевая хирургия, урология) с успехом в качестве материала для имплантов используется сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности (СВМПЭ) [6—10].

Выдающимися свойствами этого полимера являются низкий коэффициент трения и малая степень износа. Другие типовые качества — плотность, в наибольшей степени соответствующая плотности костной ткани, малый вес по сравнению с металлами, а также очень низкая степень впитывания воды и незначительное набухание при погружении в биологическую жидкость. Кроме этого, заслуживает внимания невысокая себестоимость рассматриваемого материала [1, 7, 8].

Важными критериями, позволяющими оценить биоинтеграционные свойства аллогенного материала, являются динамика биохимических и иммунологических показателей крови, а также гистологическое исследование тканей, находившихся в контакте с имплантом, которые характеризуют изменение параметров гомеостаза под воздействием помещенного в организм реципиента импланта на различных уровнях [12—15].

Цель исследования — провести сравнительную оценку влияния титана и модифицированного СВМПЭ на некоторые биохимические и иммунологические показатели крови, на морфологию тканей среднего уха в эксперименте на лабораторных животных, а также сравнить полученные результаты с группой контроля.

Материал и методы

В своих исследованиях мы использовали модифицированный по особой технологии СВМПЭ марки Chirulen, получивший мировое признание [7—9]. Для проведения эксперимента использовали 35 здоровых кроликов обоего пола массой 1,5—2 кг. В зависимости от характера исследования все экспериментальные животные были распределены на 3 группы. 1-я и 2-я группы включали по 15 животных и состояли из 3 серий (по 5 кроликов в каждой), 3-я группа являлась контрольной и состояла из 5 кроликов. В 1-й группе материалом для исследования послужили импланты из СВМПЭ, во 2-й группе для имплантации использовался титан.

Для модифицирования поверхности имплантов из СВМПЭ использовали лазерную установку «Квант-15» с активным элементом из алюмо-иттриевого граната, генерирующим лазерное излучение с длиной волны λ0=1,06 мкм и длительностью импульса 2,0·10-6 с. Количество импульсов при обработке — 10. Энергия однократного импульса составляла около 6 Дж. Напряжение накопителя 600—900 В.

Модифицирование позволяет получить материал с заданными параметрами физико-механических характеристик благодаря созданию некомпенсированного заряда. Протез, изготовленный из такого материала, обладает собственным электрическим полем с длительным релаксационным периодом, которое в свою очередь улучшает биосовместимость изделия, что в конечном итоге благоприятно отражается на кинетике лечебного процесса. Воздействие лазера позволяет создать определенный нанорельеф, близкий к поверхности натуральных слуховых косточек человека.

Операции выполнялись под общей анестезией Sol. Calipsol 50 mg (внутримышечно) и местной анестезией Sol. Lidocaini 2% — 1,0 мл. Микрохирургической иглой после обработки операционного поля выполняли миринготомию, в буллу уха кролика под контролем оптики имплантировали образец исследуемого материала, ушной проход рыхло тампонировали марлевой турундой. Аналогичное вмешательство выполняли с другой стороны.

После оперативного вмешательства животные содержались в условиях стационарного вивария. В ходе проведения эксперимента проводилось визуальное наблюдение за общим состоянием кроликов и местным статусом. Забор крови из ушной вены в опытных группах проводили на 15, 60 и 90-е сутки после имплантации (1—3-я серии), в контрольной группе забор крови осуществляли однократно.

После этого животных выводили из эксперимента и производили забор блока тканей (булла среднего уха) с имплантом с одной или двух сторон. Имплант извлекали, после чего из участков мягких тканей, контактировавших с изучаемым материалом, изготавливали гистологические препараты по стандартной методике [16] и изучали под микроскопом. Основные морфологические изменения оценивали полуколичественно в баллах по следующим критериям: 0 баллов — отсутствие признака; 1 балл — слабая выраженность признака; 2 балла — умеренная выраженность признака; 3 — резкая степень выраженности признака.

При проведении биохимических исследований использовали стандартные методы количественного определения компонентов в сыворотке крови. Анализ проводили на фотометре автоматизированном PA-2600 (ЗАО СОЛАР, Беларусь).

Для иммунологических исследований использовали гепаринизированную цельную кровь и сыворотку. Подсчет концентрации лейкоцитов осуществлялся в камере Горяева. Циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК) в сыворотке крови определяли методом физико-химического осаждения раствором полиэтиленгликоля. Для оценки фагоцитарной активности нейтрофилов применяли суспензию золотистого стафилококка. Микрометод титрования комплемента проводился с использованием эритроцитов барана.

Математический анализ полученных результатов проводили с использованием программы статистической обработки данных медицинского исследования Statistica 6.0. С учетом числа исследуемых животных имело место распределение признака, отличного от нормального. Данные биохимических и иммунологических исследований представлены в виде медианы (Me) и интерквартильного размаха (25%, 75%). Для сравнения результатов, полученных в различных сериях опытных групп и группе контроля, применялся тест Краскела—Уоллиса. Данные, полученные при гистологических исследованиях, описывались в процентном соотношении, различия между группами вычислялись с помощью U-критерия Манна—Уитни.

При использовании тестов рассчитывалась вероятность справедливости нулевой гипотезы (p). Статистически значимыми различия считались при степени безошибочного прогноза, равной 95% (p<0,05).

Результаты и обсуждение

Результаты биохимических исследований представлены в табл. 1.

Как следует из табл. 1, уровень содержания в сыворотке крови общего белка на 15, 60 и 90-е сутки после операции в опытных группах не выходит за пределы физиологических колебаний. Следует полагать, что протеосинтетическая функция печени не нарушена. СВМПЭ, так же как и титан, не нарушает метаболизм общего белка и является нетоксичным [17].

Исследование активности аминотрансфераз в сыворотке крови имеет исключительно важное значение, при токсическом воздействии на печень выявляются высокие цифры ферментативной активности [17]. Результаты нашего исследования показывают, что уровень аспартатаминотрансферазы (АсАТ) оставался нормальным как на 15-е, так и на 60-е и 90-е сутки после имплантации СВМПЭ в буллу среднего уха, что подтверждает безопасность изучаемого полимера, находящегося в барабанной полости.

Причиной гипербилирубинемии могут быть деструктивно-дистрофические изменения в паренхиматозных клетках печени, обусловленные воздействием токсических веществ [18], поэтому нормальные показатели общего билирубина в указанные сроки после операции также свидетельствуют о том, что СВМПЭ не оказывает токсического влияния на паренхиму печени и организм.

Креатинин является важным компонентом остаточного азота, в синтезе которого принимают участие аргинин, глицин и метионин. Гиперкреатининемия рассматривается как ранний показатель развивающейся почечной недостаточности. Устойчивое повышение уровня креатинина в крови указывает на нарушение функции почечных канальцев [17]. В нашем исследовании имплантация СВМПЭ не оказала какого-либо влияния на содержание креатинина во все сроки наблюдения. Следовательно, СВМПЭ не нарушает метаболические процессы в организме и является достаточно биоинертным материалом.

Концентрация глюкозы в крови также находилась в пределах физиологической нормы на 15, 60 и 90-е сутки после операции. Таким образом, СВМПЭ не оказывает влияния на углеводный обмен, что подтверждает заключение о биоинертности тестируемого импланта.

Статистическое сравнение опытных групп экспериментальных животных и группы контроля между собой посредством теста Краскела — Уоллиса достоверных различий в содержании в сыворотке крови общего билирубина, АсАТ, глюкозы, креатинина, общего белка в различные сроки после операции не выявило (во всех случаях p>0,05).

Анализ полученных результатов показал, что импланты из СВМПЭ не влияют на динамику вышеуказанных биохимических показателей сыворотки крови, непосредственно характеризующих детоксикационную функцию печени и почек, в равной степени как и импланты из титана, биосовместимость которого используется в качестве стандарта. Отсутствие достоверных различий с данными группы контроля, содержавшей интактных животных, дает основание считать, что модифицированный СВМПЭ не оказывает патологического влияния на параметры гомеостаза и является биосовместимым и безопасным материалом при его применении для оссикулопластики.

В табл. 2

отражены данные исследований некоторых иммунологических показателей. Сравнение результатов, полученных в контрольной и опытных группах, также не выявило статистически значимых различий во всех случаях (p>0,05). Анализ результатов эксперимента показал, что на 15, 60 и 90-е сутки после имплантации в буллу уха кролика материал из СВМПЭ не оказывает существенного влияния на показатели иммунитета.

При микроскопии полученных гистологических препаратов резко выраженной лимфоидноклеточной инфильтрации, являющейся признаком воспалительного процесса в тканях, не отмечено ни в одном случае, в том числе и в опытных группах. В некоторых случаях мы наблюдали умеренные признаки воспаления, причем эта картина была характерна и в препаратах, приготовленных из тканей животных контрольной группы, которая не подвергалась оперативному вмешательству, что свидетельствует об отсутствии взаимосвязи между наличием в булле кролика импланта и выявленными патологическими изменениями. На рис. 1 (на цв. вклейке)

Рисунок 1. Морфологические изменения в тканях буллы уха кролика из контрольной группы (×200, окраска гематоксилином и эозином).
продемонстрирована картина умеренно выраженного воспалительного процесса в ткани, взятой из буллы кролика, состоявшего в группе контроля.

На рис. 2 (на цв. вклейке)

Рисунок 2. Морфологические изменения в тканях буллы уха кролика, находившихся в контакте с имплантом из СВМПЭ, на 90-е сутки (×200, окраска гематоксилином и эозином).
представлена микроскопия препарата, изготовленного из ткани, контактировавшей с модифицированным СВМПЭ на протяжении 3 мес; патологические изменения минимальны.

Результаты морфологических исследований представлены в табл. 3.

Оценка результатов эксперимента показала, что на 15, 60 и 90-е сутки после имплантации в буллу уха кролика материал из модифицированного СВМПЭ оказывает влияние на морфологию мягких тканей, выстилающих буллу уха кролика в месте контакта в той же степени, что и имплант из титана. Также не выявлено статистически значимых различий между различными сериями 1-й опытной группы (СВМПЭ) и группой контроля, в которой оперативные вмешательства не проводились (p>0,05).

Выводы

1. Модифицированный СВМПЭ является безопасным биоинертным материалом, не вызывающим нарушений гомеостаза и выраженной местной реакции в тканях буллы уха кролика.

2. С учетом полученных экспериментальных данных и успешного опыта применения в других областях хирургии СВМПЭ может рассматриваться в качестве материала для изготовления конструкций протеза цепи слуховых косточек.

Подтверждение e-mail

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

Подтверждение e-mail