способ моделирования остеоартроза коленного сустава

Формула изобретения

1. Способ моделирования остеоартроза коленного сустава, включающий разрез кожи, отличающийся тем, что выделяют ствол бедренной артерии на уровне средней трети и лигируют синтетической нитью в двух местах, пересекают артерию между лигатурами и обездвиживают сустав на 28 дней.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суставные отделы животного фиксируют в состоянии сгибания под углом 40° аппаратом, содержащим две подковообразные опорные дуги, шарнирно соединенные стержнями, установленные на чрескостно-проведенные перекрещивающиеся спицы Киршнера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к клинико-экспериментальной ортопедии, и предназначено для использования при создании модели остеоартроза коленного сустава травматического происхождения.

Известен способ моделирования деструктивно-дистрофического процесса в суставе у экспериментального животного (А.с. № 1622899609, опубл. 23.01.91, Бюл. № 3), заключающийся в нарушении трибологических свойств хряща и его инконгруэнтности введением в сустав костно-экзостозной стружки на 2%-ном новокаине. В результате этого происходит истирание хряща и развиваются дегенерация и атрофия артикулирующих поверхностей.

Однако недостатком этого метода является возможность появления иммунологических и гнойных осложнений вследствие того, что костная стружка является гетерогенным, инородным телом. Кроме того, прямое воздействие физического фактора на контактирующие сустава не полностью соответствует клиническому течению патологического процесса.

Известен способ создания модели деформирующего артроза коленного сустава у животных (Э.Н.Беллендар, Г.Д.Наконечный. Моделирование деформирующего артроза коленного сустава в эксперименте и некоторые аспекты его применения. Ортопедия, травматология и протезирование, 1973. б. № 8, с.36-37), заключающийся в том, что кролику в коленный сустав, под надколенник, вводят 0,5 мл 10% взвеси хирургического талька на физиологическом растворе, в результате чего развиваются дегенеративно-дистрофические изменения в суставе.

К недостаткам данного способа относятся длительность образования деформирующих изменений, которые развиваются преимущественно в пателло-феморальном суставе.

Известен способ повышения воспроизводимости модели дегенеративно-дистрофических изменений в суставе животного, заключающийся в том, что осуществляют в течение 3-х суток продольное сдавление суставных костей, равное 2-3 кратной массе тела животного, используя четырехкольцевой дистракционно-компрессионный аппарат типа Илизарова (А.с. № 1587568, опубл. 23.08.90, Бюл. № 31), в результате чего возникает деформирующий артроз коленного сустава.

Недостатками данного способа являются:

- высокое удельное компрессирующее влияние давления приводит к деформации артикулирующих поверхностей костей, которые не образуются в клинических условиях;

- давление локальное и не нарушает кровоснабжение всех компонентов коленного сустава, это противоречит биологическим условиям воспроизведения артроза.

Наиболее близким по назначению и совокупности признаков травматического нарушения кровообращения тканей коленного сустава является методика Pond-Nuki (1973 г. В.Б.Давыдов. Методы экспериментального моделирования остеоартрозов, http://www.allvet.ru/articles/oa_expirim.php.), заключающаяся в том, что у животного (собака) из латерального доступа к коленному суставу и рассечения его капсулы коленную чашку смещают медиально. Далее для лучшей визуализации передней крестовидной связки конечность сгибают и после обнаружения связки пересекают скальпелем или ножницами, проводят частичную эктомию латерального мениска, для создания большой дисконгруентности и подвижности суставных поверхностей. На капсулу сустава накладывают узловые швы из синтетического материала.

Однако данный способ имеет следующие недостатки:

- искусственное нарушение кровообращения в коленном суставе, внутрисуставном доступе с рассечением капсулы, передней крестовидной связки и удаления мениска может вызвать кровотечения в суставе (гемартроз) и гнойное воспаление;

- избыточная подвижность (нестабильность) артикулирующих поверхностей противоречит функциональной физиологии сустава и не наблюдается в клинике;

- стабильные дегенеративные изменения в хряще и субхондральной области заметны лишь через 1,5 месяца после операции, что заметно удлиняет сроки воспроизведения экспериментальной модели.

Задачей изобретения является повышение воспроизводимости патологического процесса за счет внесуставного нарушения кровоснабжения тканей коленного сустава и сокращение сроков его образования.

Указанная задача решается тем, что в способе моделирования остеоартроза коленного сустава осуществляют разрез кожи, выделяют ствол бедренной артерии на уровне средней трети и лигируют синтетической нитью в двух местах, пересекают артерию между лигатурами и обездвиживают сустав на 28 дней. Причем суставные отделы животного фиксируют в состоянии сгибания под углом 40° аппаратом, содержащим две подковообразные опорные дуги, шарнирно соединенные стержнями, установленные на чрескостно-проведенные перекрещивающиеся спицы Киршнера.

Способ иллюстрируется подробным описанием, клиническим примером и иллюстрациями, на которых изображено:

Фиг.1. а - схема проекции уровня пересечения бедренной артерии животного (собаки); б - вид выделенной бедренной артерии после лигирования и пересечения.

Фиг.2. Положение фиксирующего устройства на животном (собака):

а - вид во фронтальной плоскости;

б - вид в саггитальной плоскости.

Фиг.3. Рентгенограммы коленного сустава, боковая проекция:

а - сустав до моделирования артроза;

б - после создания модели остеоартроза через 28 дней после операции.

Фиг.4. Мыщелки бедренной кости:

а - интактный сустав;

б - после моделирования остеоартроза.

Фиг.5. Суставная поверхность оперированного животного. СЭМ.

а - увеличение 400.

б - увеличение 2200.

Способ осуществляют следующим образом.

В асептических условиях после выстригания шерсти в области предполагаемого разреза кожи у наркотизированного животного (собаки) в проекции бедренной артерии с медиальной поверхности послойно после прямого кожного разреза выделяют ствол бедренной артерии на уровне средней трети и лигируют синтетической нитью в двух местах. Затем артерию пересекают скальпелем между лигатурами (фиг.1 а, б). После чего рану послойно ушивают, накладывают швы на кожу. Асептическая повязка. Затем через нижнюю треть бедра и верхнюю диафизарную часть голени животного проводят по три перекрещивающиеся (20°) спицы Киршнера, которые в натянутом состоянии жестко укрепляют в подковообразных дугах, соединенных двумя стержнями с шарнирными устройствами. Конечности придается сгибательная установка под 40°. Устройством полностью обездвиживают сустав (фиг.2).

После операции все животные получали анальгетики и антибиотики широкого спектра действия в соответствующих дозировках. С целью подтверждения адекватности полученной модели собак для морфологического исследования животные выводились из опыта через 28 суток.

На момент снятия аппарата (28 суток иммобилизации) опороспособность тазовых конечностей у собак сохранялась, они передвигались самостоятельно, но походка их была «скованной». Клинически у животных наблюдалась разгибательная контрактура коленных суставов. Угол пассивного сгибания составлял 45 градусов. Разгибание было полным. Через 14 суток после снятия аппарата у всех животных контрактуры исчезали, функция конечностей восстанавливалась.

У всех 15 прооперированных животных по предлагаемому способу отработана модель остеоартроза коленного сустава травматического происхождения, когда нарушается кровоток, развивается ишемия тканей и блокируется функция с рентгенологическим, макроскопическим, морфогистологическим подтверждением развития дегенеративно-дистрофических изменений в тканях.

Пример 1 - Собака № 4724, вес 19 кг (протокол операции № 102 от 23.07.08 г.). Прооперирована по описанному алгоритму способа моделирования артроза коленного сустава с пересечением бедренной артерии в средней трети и блокировкой функции специальным устройством (аппаратом). Через 28 суток фиксации сустава и перерезки бедренной артерии после дотирования на рентгенограммах наблюдалось сужение суставной щели, остеопороз дистального метафиза бедренной кости, очаговый остеосклероз субхондральной зоны, а контуры суставных поверхностей были узурированы (фиг.3)

Макроскопически суставной хрящ был неоднородного цвета, с фиолетовыми, красноватыми и синюшными пятнами, глянцевость отсутствовала. В местах контакта мыщелков (менисковая область) хрящ имел участки истончения овальной формы (фиг.4). Количество синовиальной жидкости было увеличено.

При исследовании суставной поверхности в системе электронного микроскопирования (СЭМ) выявлены очаги разволокнения, вскрытые клеточные лакуны (фиг.5 а), в части наблюдений поверхностная зона отсутствовала, определялись вскрытые лакуны изогенных групп промежуточной зоны (фиг.5 б).

На полутонких срезах выявлено нарушение гомогенности межклеточного вещества поверхностной зоны со снижением интенсивности его окраски. В очагах разволокнения хондроциты были аномальной формы с пикнотичными ядрами.

Во всех зонах хряща резко редуцировано количество клеток. В промежуточной зоне хрящевые клетки располагались одиночно, изогенные группы отмечены единично, входящие в их состав клетки находились на разных стадиях дегенерации. Основная масса хондроцитов этой зоны находилась в неактивном состоянии или в состоянии гибели и деструкции.

Процентное содержание пустых клеточных лакун от общего количества составило 49,6%. В глубокой зоне часть хондроцитов была гипертрофированна, в них более 50% профиля цитоплазмы было занято крупными скоплениями секреторных гранул и липидными включениями. Выявлено большое количество клеток с признаками дегенерации, пустые клеточные лакуны, лакуны с некротизированными клетками, клеточным детритом. Базофильная линия была неравномерно окрашена, расслоена.

С помощью электронно-зондового микроанализа обнаружено снижение концентрации серы по сравнению с контролем: в поверхностной зоне в 1,8 раза, промежуточной - в 1,4 раза и глубокой - в 1,7 раза.

При окраске по Массону отмечена кальцификация матрикса глубокой зоны хряща. В субхондральном отделе нагружаемых участков отмечено утолщение костных трабекул и увеличение их площади в поле зрения, при этом увеличена доля неминерализованных участков (синий цвет) в поле зрения. На границе с кальцифицированным хрящом наблюдалась активация остеобластов. В эпифезе бедренной кости были выявлены морфологические проявления остеопороза в виде разряжения губчатой кости, истончения костных трабекул, увеличения межтрабекулярных промежутков.

Морфометрически выявлено достоверное (p<0,001) уменьшение толщины хряща до 318,6±2,7 мкм, в контроле данный параметр составлял 475,5±1,3 мкм. Обнаружено достоверное (p<0,05) снижение численной плотности клеток - 5,4±0,32 (в контроле - 6,2±0,56), объемная плотность хондроцитов почти в 2 раза была ниже нормы. С увеличением периода иммобилизации деструктивные изменения суставного хряща прогрессировали.

В субхондральном отделе наблюдалась агрегация эритроцитов и «предтромбоз» кровеносных сосудов.

Применение предлагаемого способа в клинике животных позволило повысить воспроизводимость модели остеоартроза коленного сустава до 100%.