Содержание

Ультраструктурные изменения костной ткани при огнестрельных ранениях и пути их коррекции

Проблема лечения огнестрельных ранений и их последствий была и остаётся одной из наиболее сложных и актуальных задач военно-полевой хирургии. Со времён изобретения пороха огнестрельное оружие постоянно совершенствуется, создаются новые виды ранящих снарядов, обладающие всё более значительной разрушительной силой (Косачев И.Д., 2001; Озерецковский Л.Б. с соавт., 2006; Белевитин А.Б. с соавт., 2010).

Одним из видов боевой травмы являются огнестрельные ранения конечностей, доля которых в современных военных конфликтах составляет 62 - 72% санитарных потерь хирургического профиля. Среди них особое место занимают огнестрельные переломы, лечение которых, несмотря на достижения военно-полевой хирургии, является серьезной проблемой (Беркутов А.Н., 1974; Дедушкин В.С., 1985, Самохвалов И.М. с соавт., 2006).

По характеру 76,4% огнестрельных переломов, полученных при ранениях современными видами оружия, преимущественно носят оскольчатый (35,1%) или раздробленный (41,3%) характер. Первичные дефекты костей выявляются у 79,3% раненых, из них у 48,7% выявлены дефекты на протяжении более 3 см диафиза, а у 30,6% более 5 см (Шаповалов В.М., 1999).

В общей структуре ранений конечностей преобладают лёгкие ранения и ранения средней степени тяжести (40,5% и 33,3% соответственно). Однако среди пострадавших с огнестрельными переломами лёгкие ранения и ранения средней тяжести составляют менее 10%, преобладают тяжёлые (85,4%) и крайне тяжёлые (5,5%) ранения (Ерюхин И.А., 1992).

К сожалению, и в настоящее время лечение огнестрельных переломов костей конечностей нередко сопровождается неудовлетворительными результатами: укорочение конечностей, ложные суставы, остеомиелит с нарушением функции конечностей в 8 - 19,6% и ампутации - в 11,8% случаев (Шаповалов В.М., Ерохов А.Н., 2006; Овденко А.Г., 2010).

Все это диктует необходимость проведения исследований, направленных на улучшение результатов лечения.

Актуальность темы.

Фундаментальные исследования, проведенные за последние годы в области раневой баллистики и регенерации костной ткани, показали специфичность высокоэнергетического воздействия ранящего снаряда на костную ткань с её разрушением, как на микро-, так и на ультраструктурном уровне, а также возможность воздействия на скорость и качество консолидации с помощью применения принципиально новых материалов и лекарственных препаратов - коллаген-апатитовых интерфейсов (Кавалерский Г.М. с соавт., 2010), имплантов с наноструктурными керамическими покрытиями (Карлов А.В., Шахов В.П., 2001; Ланцов Ю.А. с соавт., 2010), антиостеопоротических препаратов - соединений стронция (Гайдаш А.А. с соавт., 2009). Однако характер ультраструктурных изменений костной ткани при огнестрельных переломах остается не до конца изученным, как и возможности воздействия на консолидацию таких переломов антиостеопоротическими препаратами. Таким образом, тема исследования является актуальной и клинически значимой.

Цель исследования.

На основе анализа данных, полученных с помощью современных исследовательских нанотехнологий, изучить в эксперименте возможность применения стронция ранелата для коррекции ультраструктурных изменений костного матрикса в зоне «молекулярного сотрясения» при огнестрельных переломах длинных трубчатых костей конечностей.

Задачи исследования.

. Выявить основные ультраструктурные изменения костной ткани при воздействии высокоскоростных огнестрельных ранящих снарядов.

. Обосновать применение препарата, корригирующего выявленные изменения тонкой структуры костного матрикса при огнестрельных переломах.

. Изучить действие стронция ранелата на ультраструктурные свойства костного матрикса при регенерации огнестрельных диафизарных переломов длинных трубчатых костей конечностей в эксперименте на животных.

Научная новизна исследования.

Впервые с помощью ультраструктурных методов исследования выявлены изменения тонкой структуры костного матрикса после огнестрельных переломов и во время их консолидации.

Охарактеризован возможный вклад ударно-волновой остеопорозоподобной трансформации костного матрикса в течение раневого процесса при огнестрельной травме.

Патогенетически обоснованы возможные пути коррекции остеопорозоподобных изменений костного матрикса при огнестрельных переломах.

Практическая значимость.

Разработана модель огнестрельного перелома длинных трубчатых костей конечностей на биообъектах (баранах), которая может быть рекомендована к использованию при проведении экспериментальных исследований по разработке новых методов диагностики и лечения данной боевой хирургической патологии.

Использованный в исследовании комплекс современных исследовательских нанотехнологий позволяет выявить ультраструктурные изменения костного матрикса после огнестрельных переломов и в процессе их консолидации, что было недоступно ранее при использовании традиционных методов исследования.

В эксперименте доказана высокая эффективность препарата стронция в уменьшении аморфизации гидроксиапатита и упрочнении костного матрикса в лечении пострадавших с огнестрельными переломами, что может улучшить качество консолидации у данной группы пострадавших.

Реализация результатов исследования.

Предложенный методологический комплекс используется для выполнения задач, поставленных в НИР ВМедА № 03.05.01.1011/0267, шифр «Ультраструктура», а также применяется в работе, проводимой в рамках программы «Изучение наноструктуры и физико-химических механизмов повреждения и репарации органов и тканей при действии поражающих факторов современных видов оружия с целью разработки методов ранней диагностики и лечения огнестрельных ран», утверждённой Начальником ГВМУ - НМС ВС РФ 3 февраля 2009 г.

Результаты исследования применяются в исследованиях НИЛ военной хирургии при кафедре военно-полевой хирургии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова при проведении экспериментов на животных по моделированию огнестрельных ранений, их диагностике и лечению. Кроме того, полученные данные используются в учебном процессе на кафедре военно-полевой хирургии при изложении материалов по огнестрельной травме.

Апробация.

Материалы научного исследования доложены на VI Всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» (Томск, 2008); итоговой научно-практической конференции ТВМедИ (Томск, 2009); Всероссийской научной конференции «Современные технологии в травматологии и ортопедии» (Санкт-Петербург, 2010).

Публикации.

Основной материал диссертационного исследования опубликован в 17-ти работах в виде научных статей (в том числе в 3-х журналах, рецензируемых ВАК), тезисов докладов и главы монографии.

Структура и объём диссертационного исследования.

Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, выводов и практических рекомендаций. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 6 таблиц и 60 рисунков. Список использованных литературных источников включает 220 наименований (154 отечественных и 66 иностранных).

Положения, выносимые на защиту.

. Ультраструктурные свойства костной ткани, связанные с анатомическим типом строения кости, влияют на характер разрушения костной ткани при воздействии огнестрельных ранящих снарядов, что выявляется при изучении изменений тонкой структуры костного матрикса.

. Универсальным механизмом разрушения кости на ультраструктурном уровне при огнестрельной травме является остеопорозоподобная трансформация костного матрикса с расширением нанопор до мезо- и микропор, а также аморфизация кристаллов гидроксиапатита.

. Стронция ранелат в эксперименте на животных уменьшает аморфизацию гидроксиапатита и корригирует остеопорозоподобные изменения костного матрикса в зоне «молекулярного сотрясения», что может способствовать улучшению консолидации при лечении раненых с огнестрельными переломами костей конечностей.