1. Применение костно-пластических материалов
РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ КОСТНО-ПЛАСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ В ТРАВМАТОЛОГИИ И ОРТОПЕДИИ
Поиск и создание новых костно-пластических материалов для использования в различных областях реконструктивной хирургии остается актуальным до настящего времени. Это подтверждается многочисленными публикациями, дискуссиями, оригинальными научными разработками новых биологических материалов, способных активно влиять на процессы регенерации тканей. Мировой опыт ведущих ортопедических клиник доказывает, что применение костно-пластических материалов служит одним из решающих факторов эффективности восстановительного лечения в травматологии и ортопедии. Известно, что биоимплантаты являются реальной альтернативой аутотрансплантатам при замещении дефектов тканей. В то же время по мере накопления информации и расширения технических возможностей процесс создания новых материалов становится все более трудоемким и высокотехнологичным, требующим обязательного соблюдения клинической безопасности и наличия доказуемой эффективности «конечного продукта».
Рассматривая характеристики костно-пластических материалов, используемых в настоящее время при реконструктивных операциях, можно условно выделить несколько уровней, отражающих особенности технологии изготовления материалов, а также их свойства. Необходимо отметить, что биоимплантаты, представленные на российском рынке медицинских услуг, могут быть изготовлены на основе как аллогенных тканей, так и тканей животного происхождения.
Уровень I не предусматривает глубокой переработки донорских тканей. Ткани или забирают в асептических условиях и консервируют низкими температурами, или очищают, обезжиривают и обрабатывают химическими реагентами, достигая тем самым одновременной консервации и стерилизации. По микроструктуре и прочностным свойствам такие материалы мало отличаются от нативных тканей, приобретая при этом выраженную биоинертность.
Материалы, относящиеся к уровню II, получают путем более тщательной переработки. Примером может служить процесс изготовления деминерализованных костных аллоимплантатов, когда в костной ткани за счет деминерализации растворами кислот меняют соотношение минерального и органического компонентов. Как правило, в таких случаях материал приобретает наряду с остеокондуктивными дополнительные остеоиндуктивные свойства. Деминерализация кости может быть поверхностной, частичной или полной. В зависимости от степени деминерализации аллоимплантаты имеют разные механические и остеоиндуктивные свойства, что дает хирургу возможность выбора наиболее подходящего материала в конкретной клинической ситуации.
Уровень III предполагает создание биокомпозиционных материалов, содержащих как основные компоненты костной ткани, так и дополнительные биоактивные субстанции, представленные факторами роста, морфогенетическими белками и другими компонентами костного матрикса. Биоактивным субстанциям отводится роль активаторов и регуляторов физиологической регенерации тканей. Кроме того, на стадии имплантации в состав материалов могут быть включены различные клетки-предшественники. В настоящее время создание биокомпозиционных материалов приобрело приоритетный характер.
В последнее время активно разрабатывается и уровень IV, характеризующийся созданием синтетических биокомпозиционных материалов на базе современных технологий. К последним относятся стереолитографическое копирование тканей, технологии создания трехмерных имплантатов, жидкостно-распределительное моделирование и фазовоизменяющее создание имплантатов. Применение этих методов позволяет с высокой точностью копировать тканевые объекты, создавая материалы с четко определенными размерами, геометрией и распределением пор, а также полностью воспроизводить в имплантате архитектонику органного участка и его внутренних каналов. К сожалению, в России подобные технологии практически отсутствуют.
В лаборатории «тканевой банк ЦИТО» за последнее десятилетие разработан и внедрен в медицинскую практику ряд новых биопластических материалов, которые можно отнести ко II и III уровню. Прежде всего, это серия аллоимплантатов «Перфоост» — лиофилизированные деминерализованные костные аллоимплантаты (ДКИ), выполненные в виде пластин, стружки, чипсов и т.д. (рис. 1-3). Чипсы готовятся как из кортикального слоя кости, так и из губчатого. Для консервации материалов используется метод лиофилизации, а для стерилизации — радиационный способ обработки потоком быстрых электронов с дозой поглощения 20-25 кГр. Разные пластические и прочностные характеристики, зависящие от степени деминерализации, а также разные варианты геометрии материалов позволяют использовать их во многих областях реконструктивной хирургии как для заполнения любых костных дефектов, так и для ускорения процессов остеогенеза.