Журнал «Травма» Том 9, №4, 2008

Углеродные материалы, в т.ч. углерод углеродные композиты (УУКМ), являются относительно новыми конструкционными материалами в практике ортопедии. Их успешно используют при остеосинтезе и эндопротезировании костных структур [3,4] благодаря комплексу физико-химических свойств, по ряду которых они превосходят традиционные металлические и полимерные имплантаты. К общим свойствам, характеризующим углеродные и металлические имплантационные материалы, относится электронная проводимость и существование электродного потенциала, возникающего на границе их поверхности при погружении в растворы. В связи с этим возника­ет необходимость оценки электрохимической активности углеродных материалов в жидкой среде организма. Актуальность исследований резко возрастает при образовании короткозамкнутых гальванопар между несколькими видами электропроводных конструкционных материа­лов. Углерод углеродистый композитный материал проницаем для рентгеновских лучей, поддается механической обработке, при необходимости форма и размеры имплантата могут быть изменены прямо в операционной. Считается, что УУКМ не ионизируется при лучевом воздействии и не является источником вторичного излучения, что делает возможным проведение курсов послеоперационной лучевой терапии. Реакция костной и других тканей на внедрение имплантата из УУКМ возникает уже во время операции и продолжается в ближайшем и отдаленном послеоперационном периодах. Теоретически непосредственными негативными факторами, действующими на окружающие имплантат ткани, являются механический и химический. Химическое воздействие УУКМ может проявляться в течение нескольких месяцев до полного прорастания имплантата соединительной тканью.

Цель исследования: показать перспективы и возможности применения углерод углеродного композитного материала для изготовления имплантатов при индивидуальном эндопротезировании.

Материал и методы

После сертификации УУКМ были разработаны оригинальные конструкции имплантатов для соединения костных отломков и замещения костных дефектов после удаления опухолей, разработаны методики замещения суставных, околосуставных и диафизарных костных дефектов и методики соединения костных отломков и углеродных имплантатов.

С целью экспериментального обоснования возможности применения УУКМ в клинической практике были решены следующие задачи: изучался характер морфологических изменений в тканях, окружающих имплантаты из УУКМ; характер морфологических изменений в тканях, окружающих имплантаты из УУКМ, после лучевого воздействия; характер морфологических изменений во внутренних органах после имплантации УУКМ.

Исследования были проведены на 50 лабораторных животных (крысах). Использовалась телегаммаустановка «АГАТ – Р1». Предметом изучения являлись окружающие имплантаты здоровые ткани (кожа, фасции, мышцы, сосуды, нервы, кость) и внутренние органы исследуемых животных. Методами исследований являлись гистологический, электронной микроскопии, математический.

Результаты и обсуждение

1. Морфологические изменения в тканях лабораторных животных на границе с имплантатами из УУКМ.

Окраска по Ван-Гизону х 200: в препаратах определяется нормальный костный мозг с сохраненными ростками кроветворения (рис.1а).

Окраска гематоксилин-эозином х 400: в препаратах определяется интактный костный мозг, незначительное воспаление в периосте (рис.1б).

2. Морфологические изменения в тканях лабораторных животных на границе с имплантатами из УУКМ после лучевого воздействия.

Окраска гематокилин-эозином х 200: в препаратах отмечается сохраненный костный мозг с сохраненными ростками кроветворения, однако наблюдается слабое хроническое воспаление в периосте (рис. 2 а).

Окраска по Ван-Гизону х 200: в препаратах кроветворение сохранено, но отмечается локальное замещение костного мозга волокнистой соединительной тканью (рис. 2 б).

3. Морфологические изменения в органах лабораторных животных после имплантации УУКМ.

В препаратах печени (окраска гематоксилин-эозином х 200) определяется активация иммунной системы, гиперплазия звездчатых ретикулоэндотелиоцитов (Купферовских клеток, рис. 3).

В некоторых препаратах печени имеют место признаки гуморального воспалительного ответа, проявляющиеся наличием скоплений лимфоцитов (рис. 4).

При исследовании почек не было отмечено каких-либо значимых изменений в них (рис.5).

В отдельных случаях была обнаружена гиперплазия лимфоидной ткани селезенки, что, очевидно, также является проявлением гуморального иммунного ответа на внедрение имплантата (рис. 6).

Проведенные ранее химико-физические исследования [4,6] углеродного композиционного материала свидетельствуют о его биологической инертности.

Морфологические исследования в нашем эксперименте показали, что изменения в месте стояния имплантата характеризуются новообразованием соединительной ткани разной степени зрелости с хорошо сохраненным костным мозгом. Степень зрелости соединительной ткани зависит от удаленности от имплантата и кости. В единичных случаях между мышцами определяется аллергическое воспаление, скопления тучных клеток. Отмечено сниженное содержание гликогена в ближайшем к имплантату мышечном слое. Однотипным изменением является разрастание соединительной ткани.

Выводы