способ моделирования трещины субхондральной кости в эксперименте у животных in vitro

Формула изобретения

Способ моделирования трещины субхондральной кости в эксперименте у животных путем прямого воздействия на поверхность субхондральной кости in vitro, отличающийся тем, что на нее воздействуют нагружением противоположной поверхности субхондральной кости, при котором трение выступает в качестве разрушительной силы.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области ветеринарной медицины и может быть применено в экспериментальной морфологии и ортопедии для изучения деструктивных процессов, происходящих с костями животных.

Известны способы моделирования трещины субхондральной кости путем нанесения стандартной травмы (дырчатый дефект, проникающий из массива суставного хряща в субхондральную кость) [1, 2], обнажения субхондральной кости во время операции [3, 4], формирования отверстия с последующей дистракцией [5].

Указанные способы не учитывают как ведущий фактор воздействия нагружение поверхности субхондральной кости.

Наиболее близким к заявляемому является способ создания перелома кости в эксперименте [6] путем предварительного надпила кости, однако он требует использования ножовочного полотна и последующего приложения физических усилий и не учитывает в динамике изменение давления и трения в области поверхностей субхондральной кости.

Задача предлагаемого изобретения - сокращение времени осуществления способа и учет динамики изменения давления и трения в области суставных поверхностей.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что изолированные участки суставных поверхностей укрепляют с помощь акрил-цемента в металлических оправках и помещают в испытательную ячейку вибротрибометра “Optimol-SRV” (Германия-Швейцария) с автоматической регистрацией силовой нагрузки и постоянной линейной скоростью (мм/сек), шкалой 100 Н и скоростью движения 4 см/мин, при этом трение выступает в роли разрушительной силы, а в качестве смазки между трущимися поверхностями фрагментов сустава используют индифферентную жидкость - проточную (дистиллированную) воду.

Предлагаемое изобретение позволяет создать модель, при которой трение выступает в качестве разрушительной силы, учитывает силу давления, облегчает стандартизацию проводимых исследований, сокращает время осуществления способа.

Пример. Способ воспроизведен на 6 беспородных собаках одного веса и возраста. Для исследования выбраны проксимальный эпифиз голени и головка бедра, которые фиксированы в 10% нейтральном формалине. Образцы указанных структур укрепляли с помощь акрил-цемента в металлических оправках. При закреплении образцов в испытательной ячейке вибротрибометра головка бедра могла совершать горизонтальные возвратно-поступательные движения. Помимо этого, она способна воспринимать нагрузки и совершать ограниченные возвратно-поступательные движения. Помимо этого, она способна была воспринимать нагрузки и совершать ограниченные вертикальные перемещения. Это позволило в процессе испытания индуцировать деструктивные изменения, критерием оценки которых явилась величина коэффициента трения, автоматически фиксируемая на диаграмме самописца.

Перед испытанием образцы помещали в проточную струю водопроводной воды с целью их предохранения от высыхания. Испытания проводились на вибротрибометре “Optimol-SRV” (Германия-Швейцария) с автоматической регистрацией силовой нагрузки и постоянной линейной скоростью (мм/сек), шкалой 100 Н и скоростью движения 4 см/мин.

Нагружение поверхности сустава начинали проводить силой 50 Н. При этом наблюдали снижение нагрузки до 28-30 Н, что являлось, по всей вероятности, отражением релаксационных свойств хрящевой ткани. В дальнейшем наблюдали следующую картину изменения коэффициента трения: в течение 48 минут от начала испытания коэффициент трения был стабилен и составлял 0,071, на 49-й минуте появилось отклонение кривой в меньшую сторону с одновременным падением давления до 20 Н; коэффициент трения при этом не изменялся. На 51-й минуте был зарегистрирован заметный рост коэффициента трения, достигнувший на 54-й минуте 0,248, а на 57-й минуте - 0,511. Кривая на диаграмме из плавного состояния перешла в состояние нестабильности. Давление также колебалось в пределах 14-28 Н, что может служить свидетельством разрушения трущихся суставных поверхностей.

На этапах эксперимента проводился визуальный осмотр суставных хрящей, составляющих сочленение коленного сустава. Показано, что в процессе эксперимента в условиях возрастающего давления возникали различной степени выраженности деструктивные изменения в суставном хряще проксимального эпифиза голени и головки бедра. Начальным этапом процесса являлось разволокнение поверхностной зоны суставного хряща, появление многочисленных трещин на поверхности и проникающих в глубь ткани вплоть до субхондральной кости, снижение его толщины и нарушение архитектоники. Кроме того, в суставном хряще отмечено появление очагов проседания и гомогенизации. Выявлено, что на всех этапах начинающихся деструктивных изменений, то есть в процессе деструкции хрящевой ткани по всей глубине, сохранялось постоянство коэффициента трения. Он не выходил за пределы 0,071. Однако в условиях нарастания деструктивных изменений - обнажение поверхности субхондральной кости (ее разрушении), образование на ней трещин - зафиксировано резкое скачкообразное возрастание величины коэффициента трения (0,511).

Таким образом, данный способ индуцирует деструктивные изменения, достигающие поверхности субхондральной кости и вызывающие на ней трещины, критерием оценки которых является величина коэффициента трения, автоматически фиксируемая на диаграмме самописца вибротрибометра “Optimol-SRV” (Германия-Швейцария), предназначенного для изучения свойств смазывающих веществ и определения коэффициента трения разнообразных сочетаний трущихся материалов.

Предлагаемый способ моделирования деструктивных процессов в суставе позволяет: отработать методики оперативного лечения (например, тотальное двухкомпонентное эндопротезирование или однокомпонентное в зависимости от стадий и тяжести процесса), методику внутрисуставного применения препаратов, направленных на компенсацию эффекта трения при нагружении конечности; изучить локальные биомеханические свойства отдельных компонентов поверхности субхондральной кости. Таким образом, предлагаемый способ моделирования трещины субхондральной кости у животных имеет научное и практическое применение и может быть использован в лабораторно-экспериментальных отделах учреждений ортопедического профиля, а также в биологических экспериментальных клиниках.

Источники информации

1. Остеоартрозы: пути фармакологической коррекции / Н.В.Дедух, И.А.Зупанец, В.Ф.Черных, С.М.Дроговоз. - Харьков: Основа, 1992. - С.131.

2. Экспериментальное моделирование посттравматического остеоартроза тазобедренного сустава у крыс / И.А.Зупанец, С.М.Дроговоз, Н.В.Бездетко, Н.В.Дедух // Оценка фармакологической активности химических соединений: принципы и подходы. - М., 1989. - Ч.2. - С.132.

3. Копьева Т.Н. Субхондральная кость и суставной хрящ / Т.Н.Копьева // Хрящ / В.Н.Павлова, Т.Н.Копьева, Л.И.Слуцкий, Г.Г.Павлов. - М.: Медицина, 1988. - С.255-256.

4. Milgram J.W. Morphologic alterations of the subchondral bone in advanced degenerative arthritis / J.W.Milgram // Clin. Orthop. - 1983. - Vol.173. - P.293-312.

5. A.C. 909675 СССР МКИ³ G 09 В 23/28. Способ моделирования трещины кости / П.Ф.Переслыцких, Г.И.Лаврищева; Оренбургский гос. мед. ин-т. - Заявл. 09.04.80. Заявка №2921551/28-13; Опубл. 28.02.82. Бюл. №8; Приор. 09.04.80. №2921551/28-13. - 4 с.

6. A.C. 547211 СССР МКИ³ А 61 В 17/00. Способ создания перелома кости в эксперименте / Э.Я.Дубров; Московский городской ордена Трудового Красного Знамени ин-т скорой помощи им. И.В.Склифосовского. - Заявл. 28.05.73. Заявка №1929378/13; Опубл. 25.02.77. Бюл. №7; Приор. 28.05.73. №1929378/13. - 3 с.