Сравнительный анализ применения методик пьезохирургии и механической остеоперфорации при моделировании декомпрессии орбиты

Полный текст

Актуальность

В настоящий момент для хирургии на костных структурах орбиты используются следующие инструменты: долото [28, 33, 35], различные трепаны [26], бор [22, 25], дрель [36], механическая и электрическая фрезы [2, 4, 14, 15, 18].

Самый доступный и недорогой метод — это применение молотка и долота. Из недостатков данного метода ряд авторов отмечает болезненность для пациента и травматичность для окружающих тканей и самой кости, а также возможность возникновения отслойки сетчатки при близорукости и афакии [1, 9, 10].

Использование бора или костного выкусывателя пистолетного типа по Керрисону при формировании «костного окна» в орбите очень трудоёмкий и длительный процесс, и в результате формируется неровный костный край [3, 17].

Микрошейверный инструментарий для формирования «костного окна» позволяет выполнить оперативное вмешательство эндоназально с минимальной травмой и в полном объёме, аккуратно, быстро и точно удалить костную ткань под визуальным контролем [7, 12, 19, 23, 24].

Гистологическое исследование костей показало, что использование фрезы менее травматично в сравнении с долотом или ультразвуковой пилой. При этом отсутствуют признаки выраженного первичного ожогового некроза контактирующих слоёв костной ткани и дистанционного повреждения сосудов, а также образуется достаточно ровная поверхность [15], что благоприятно влияет на процесс заживления и сокращает сроки выздоровления [21].

При воздействии механической фрезы в анализе экспериментальных и клинических результатов отмечалась высокая эффективность вмешательств в отдалённые сроки наблюдения (83–88 % положительных результатов) [30, 31]. Тем не менее за счёт трения при использовании электродрели в процессе операции регистрировались данные о повышении температуры костного края отверстия выше допустимых значений [17].

Низкочастотные ультразвуковые инструменты позволяют формировать отверстия в кости нужного размера и формы с ровными и гладкими краями даже в «плавающих» фрагментах кости при сочетанных повреждениях костей лица, при этом авторы отмечают малую травматичность и удобство применения, возможность одновременного устранения синехий и рубцовой ткани [5, 11, 16, 20].

К недостаткам данной методики относится нагрев наконечника инструмента до 140° при длительной непрерывной работе, которое может привести к обугливанию края кости в месте разреза и в последующем замедлить процесс заживления. Поэтому в процессе работы необходимо каждые 20–30 с охлаждать наконечник инструмента в стерильном физиологическом растворе, что требует дополнительного времени [6]. При использовании ультразвука чаще возникает кровотечение в послеоперационном периоде в сравнении с радиоволновым и гольдмий-лазерным воздействием [8, 35].

По данным Д.А. Боброва и B.C. Козлова [7], использование различных инструментов при механической травме кости и мягких тканей приводит к выпадению фибрина, послеоперационному воспалению, формированию грануляций и рубцеванию.

В 2004 г. T. Vercellotti описал новую методику остеотомии с применением нового ультразвукового хирургического аппарата, указывая, что этот метод был разработан с целью достижения значительной точности и безопастности по сравнению с ручными и моторизированными инструментами при костной хирургии [34].

F. Heinemann et al. отметили повышение температуры при работе ультразвуковым ножом по сравнению с бормашиной и пьезоэлектрическим аппаратом, но не один из приборов при гистологическом исследовании костной матрицы, прилегающей к краю раны, не нарушил структуру остеоцитов [29].

В 2016 г. C. Stacchi et al. опубликовали исследование, в котором провели микроморфометрический анализ костных блоков, собранных с помощью восьми различных ультразвуковых и звуковых устройств для костной хирургии. В результате исследования был сделан вывод, что ни одно ультразвуковое и звуковое устройство не сочетало в себе все лучшие функции — скорость, точность и сохранение микроархитектуры [32].

C.N. Czyz et al. для хирургии на стенках орбиты предлагают использовать аппарат Piezosurgery — это современное высокотехнологичное многофункциональное устройство с пьезоэлектрическим эффектом, генерирующее ультразвуковые колебания при операциях на костной ткани с минимальным риском пореза и повреждения мягких тканей [27].

Таким образом, методики с применением инструментов для формирования «костного окна», дозированного и контролируемого удаления костной ткани с минимальной травматизацией требуют дальнейшего изучения и совершенствования.

Цель: провести сравнительный анализ морфологического ответа и времени оперативного вмешательства при использовании ультразвукового скальпеля и бормашины для выполнения остеоперфораций.

Материалы и методы

При экспериментальном исследовании in vivo выполнили 12 оперативных вмешательств на 6 кроликах породы Шиншилла массой от 3,0 до 3,5 кг в возрасте от 4 до 5 месяцев. Все животные до и во время эксперимента содержались в стандартных условиях вивария.

В условиях операционной кроликам выполнили одномоментную остеоперфорацию лопаточной кости с обеих сторон. С правой стороны на кость воздействовали ультразвуковым костным скальпелем Misonix (рис. 1), слева — бормашиной (рис. 2).

 

Рис. 1. Ультразвуковой скальпель Misonix BoneScalpel

 

Рис. 2. Бормашина Marathon Handy ECO 1000

 

Место формирования «костного окна» определено на основании изучения анатомии костей скелета кролика. Лопаточная кость доступна для выполнения оперативного вмешательства и топографически далека от витальных центров организма.

Животных к оперативному вмешательству готовили по одной схеме. За 30 минут до операции осуществляли премедикацию: внутримышечно вводили 0,1 % раствор медитина — 15 мкг/кг и 5 % раствор трамадола — 2 мкг/кг. Индукцию анестезии проводили раствором изофлюрана МАК 3–5 %, поддерживали раствором изофлюрана МАК 2 % и тилетамина 2,5 мг/кг/ч, инфузию — кристаллоидами 5 мл/кг/ч. Операционное поле обрабатывали по стандартной методике. После проведения местной инфильтрационной анестезии 2 % раствором новокаина по 2 мл с каждой стороны выполнили линейный разрез кожи длиной 20 мм в зоне проекции тела лопатки перпендикулярно ходу лопаточной ости.

После разреза кожи мягкие ткани тупо разъединяли по ходу мышечных волокон с помощью ножниц. Устанавливали ранорасширитель. Поверхность кости очищали распатором. Затем в лопаточной кости выполняли сквозную перфорацию квадратной формы со стороной 1 см. С правой стороны перфорацию осуществляли с помощью ультразвукового костного скальпеля фирмы Misonix BoneScalpel (опытная сторона). Костный скальпель Misonix BoneScalpel — ультразвуковой хирургический прибор для остеотомии. С ультразвукового генератора на рукоятку BoneScalpel поступает электрический сигнал номинальной частотой 22,5 кГц, как заявлено в паспорте к прибору. С помощью пьезоэлектрического преобразователя этот сигнал преобразуется в механические колебания. В работе мы использовали импульсный ультразвук с мощностью 50 %. Затупленное лезвие совершало возвратно-поступательные микродвижения в продольном направлении, что позволяло смещаться лезвию на 125 мкм при заданных параметрах ультразвука. Для охлаждения лезвия применяется ирригационный поток физиологического раствора, проходящий сквозь лезвие. В нашем случае скорость потока составляла 26 мл в минуту (40 %).

Вырезанный участок костной ткани, удалённый непосредственно после воздействия (острый опыт), был рыхло связан с подлежащими мягкими тканями и свободно отделялся от них с помощью пинцета, был фиксирован в 10 % растворе формалина и исследован на светооптическом уровне.

В качестве контроля служила левая лопатка этого же животного, в которой «костное окно» формировали с помощью бормашины Marathon Handy ECO 1000. Бормашина Marathon Handy ECO 1000 (фирма Saeyang Microtech) — универсальный аппарат, необходимые параметрывыставляются на приборной панели, скорость вращения бора регулируется с помощью педали. Максимальное количество оборотов — до 40 000 об/мин. Для остеоперфорации частоту вращения дрели устанавливали на 10 000 об/мин. Скорость вращения наконечника выставляли на панели управления бормашиной. Включали устройство при надавливании ногой на педаль. Применяли функцию вращения по часовой стрелке.

Раны послойно ушивали. Послеоперационную обработку ран выполняли с помощью «алюминивого спрея», внутримышечно вводили антибиотик (байтрил 2,5 % 1,0).

Кожные швы всем кроликам снимали на 6-е сутки после операции. Послеоперационное течение у экспериментальных животных оценивалось по общему состоянию и по реакции мягких тканей со стороны операционной раны.

Всех животных распределили на три группы — по двое животных в каждой, в зависимости от срока выведения из опыта, которые определялись в соответствии с фазами течения раневого процесса и регенерации костной ткани: через 7, 21, 60 дней:

1-я группа — на 7-й день после операции;

2-я группа — на 21-й день;

3-я группа — на 60-й день.

Материал для морфологического исследования в области оперативного вмешательства забирали в процессе эксперимента или в сроки выведения кроликов из опыта. Для этого иссекали область костного отверстия с окружающими её мягкими тканями и материал фиксировали в 10 % растворе нейтрального формалина.

Блок препаратов формировали стандартным способом. Срезы выполняли с помощью трепана толщиной 5–8 мкм по ходу остеотомического канала. Микропрепараты окрашивали гематоксилином и эозином. Далее проводили световую микроскопию с последующим фотографированием в цифровом формате JPEG с увеличением ×200.

Результаты

Все кролики перенесли оперативное вмешательство удовлетворительно. Послеоперационных осложнений не отмечалось.

В результате эксперимента получили следующие результаты: среднее время оперативного вмешательства с использованием ультразвукового скальпеля Misonix BoneScalpel составило 12 минут, при помощи бормашины Marathon Handy ECO 1000 — 15 минут (табл. 1).

 

Таблица 1. Сравнительная характеристика продолжительности оперативных вмешательств

Table 1. Сomparative characteristic of the duration of surgical interventions

Номер операции	Время операции, мин
	ультразвуковой скальпель Misonix BoneScalpel	бормашина Marathon Handy ECO 1000
1	15	17
2	13	16
3	12	16
4	10	14
5	11	15
6	10	13
Среднее время	12	15

 

На макропрепаратах на 7-е сутки сохранялись незначительная гиперемия и отёк краёв послеоперационной раны соответственно перенесённой операции. Раны заживали первичным натяжением, без нагноения. К 21-м и 60-м суткам отёка и гиперемии не отмечалось.

В стеклопрепаратах из тканей, полученных из операционных ран справа, определялись скелетная мышца и кортикальная пластинка с надкостницей. Мышца — с минимальными перимизиальным отёком и сохранной структурой строения. Надкостница — с отёком и скудной лейкоцитарной инфильтрацией. Костные балки частично разрушены без пролиферации периоста (рис. 3).

 

Рис. 3. Микропрепарат правой лопатки кролика, острый эксперимент: а — перимизиальный отёк; b — лейкоцитарная инфильтрация

 

Слева — препарат скелетной мышцы и кортикальной пластинки с надкостницей. По сравнению с правой стороной отёк в мышце более выражен, отмечаются очаги кровоизлияний. Со стороны кости и надкостницы без изменений (рис. 4).

 

Рис. 4. Микропрепарат левой лопатки кролика, острый эксперимент: а — перимизиальный отёк; b — кровоизлияния

 

На 7-е сутки после операции справа отмечалось разволокнение мышцы за счёт пролиферации рыхлой волокнистой соединительной ткани, последняя дезорганизована и представлена полями незрелых фибробластов. Просматривались очаги продуктивного негранулёматозного воспаления. Отмечались мелкий участок кости с признаками активного реактивного остеогенеза с активной пролиферацией остеобластов и формирование незрелых костных балок. Вокруг неоостеогенеза также визуализировались мелкие воспалительные инфильтраты продуктивного негранулёматозного характера, гигантские многоядерные остеокласты (рис. 5, 6).

 

Рис. 5. Микропрепарат правой лопатки кролика на 7-е сутки после операции: а — продуктивное воспаление

 

Рис. 6. Микропрепарат правой лопатки кролика на 7-е сутки после операции: а — незрелые костные балки; b — клетки продуктивного воспаления; c — остеокласт

 

Слева препараты содержали только мышцы, последняя с некрозами, кровоизлияниями, скоплениями гемосидерина и перифокальным воспалением из сегментоядерных лейкоцитов, отмечался выраженный перимизиальный отёк, что явилось результатом более выраженных травматических изменений по сравнению с правой стороной (рис. 7).

 

Рис. 7. Микропрепарат левой лопатки кролика на 7-е сутки после операции: a — лейкоциты; b — некроз; c — гемосидерин

 

На 21-сутки справа по сравнению с 7-ми сутками отёк в мышце практически исчез, отмечались признаки созревания волокнистой соединительной ткани: клетки располагались более упорядоченно, формируя тяжи и пучки, количество коллагена незначительно увеличилось,собственно фибробласты стали более вытянутыми с мономорфными овоидными ядрами и менее очерченной цитоплазмой. Количество и объём воспалительных инфильтратов снизился, отмечалось увеличение гигантских многоядерных остеокластов в зонах воспаления. Со стороны костной ткани — признаки формирования костной мозоли, среди незрелых костных балок наблюдался гиалиновый хрящ с энхондральной оссификацией по периферии. По-прежнему была выражена остеобластическая реакция, однако количество и величина вновь образованных костных балок выросли (рис. 8).

 

Рис. 8. Микропрепарат правой лопатки кролика на 21-е сутки после операции: a — созревание соединительной ткани

 

Слева на 21-е сутки в мышцах соединительная ткань была немного более зрелая, чем справа. Кроме того, просматривались включения кальцинатов, скопления гемосидерина и воспалительные инфильтраты, которые были более выражены рядом с костью и плотнее, чем справа. Клеточный состав инфильтрата имел различия по сравнению с правой стороной, здесь преобладали гистиоциты и лейкоциты (с противоположной стороны они практически отсутствовали), что свидетельствует о более остром течении воспалительного процесса. В мягких тканях визуализировались кальцинаты и мелкие отломки костных балок, последние сюда были занесены при перфорации. Костная ткань представлена мелким фрагментом предсуществующей кортикальной пластинки без реактивных изменений, поэтому здесь костную реакцию не оценивали (рис. 9).

 

Рис. 9. Микропрепарат левой лопатки кролика на 21-е сутки после операции: а — кальцинаты; b — лейкоциты

 

На 60-е сутки справа и слева картина была одинаковой. Межмышечная соединительная ткань полностью созрела, фибробласты — мономорфные, вытянутой или волнистой формы — формировали чёткие пучки, коллаген между ними распределён равномерно. Воспалительные инфильтраты нивелировались, встречались немногочисленные гемосидерофаги. Со стороны костей практически полностью исчезла остеобластическая реакция, отмечалась равномерная кальцификация костных балок, однако последние не ламеллярные, что говорит о том, что это вновь образованная кость (рис. 10, 11).

 

Рис. 10. Микропрепарат правой лопатки кролика на 60-е сутки после операции: a — равномерная кальцификация костных балок; b — минимальная остеобластическая реакция

 

Рис. 11. Микропрепарат левой лопатки кролика на 60-е сутки после операции: a — равномерная кальцификация костных балок; b — минимальная остеобластическая реакция

 

Обсуждение полученных результатов

Исследования и сравнительная оценка серии гистологических препаратов правой и левой лопатки кроликов после остеоперфораций ультразвуковым скальпелем и бормашиной позволили зафиксировать более выраженное воспаление мягких тканей с левой стороны в первые 7–21 сут, что проявилось более выраженным отёком, плотной инфильтрацией и отложениями гемосидерина. Кроме того, отмечались замедленная пролиферация и созревание волокнистой соединительной ткани по сравнению с противоположной стороной.

Относительно костной ткани процессы воспаления и последующей регенерации проходили без существенных отличий с обеих сторон. На выходе из опыта произошло равномерное формирование незрелых костных балок с сопоставимыми характеристиками с обеих сторон (толщина, минерализация, степень зрелость и структурность).

Эксперимент показал, что использовать ультразвуковой скальпель на плоских костях удобно и безопасно. Он создаёт меньшее воспаление окружающих тканей и самой кости. А.В. Кравченко (2006) сравнивал ультразвуковой скальпель с диодным лазером, после воздействия последнего в остром опыте определялся фестончатый край с зоной фотокарбонизации (обугливания). Использование же ультразвукового скальпеля не давало признаков инфильтрационного воспаления в остром опыте, в дальнейшем развивалось неспецифическое воспаление.

Выводы

Проведённый эксперимент позволяет утверждать, что ультразвуковой скальпель имеет ряд преимуществ при остеоперфорациях:

1. При выполнении остеоперфорации требуется меньше времени для формирования отверстия.
2. Процесс остеоперфорации легче контролируется как визуально (нет облака костной пыли), так и мануально (легче отследить формирование разреза).
3. При использовании ультразвукового скальпеля меньше травмируются и не наматываются на рукоятку окружающие мягкие ткани.
4. Края отверстия в кости получаются более ровные и не отмечается сколов костей.
5. В раннем послеоперационном периоде наблюдается менее выраженный воспалительный процесс.

Об авторах

Константин Андреевич Коновалов

ФГКУ «1586 Военный клинический госпиталь» Минобороны России

Автор, ответственный за переписку.
Email: kkonovalov82@mail.ru

начальник офтальмологического отделения

Россия, Подольск

Дмитрий Викторович Давыдов

ФГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов»

Email: davydovdv@gmail.com

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой пластической хирургии с курсом офтальмологии

Россия, Москва

Виталий Юрьевич Рощин

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Д. Рогачёва» Минздрава России

Email: davydovdv@gmail.com

врач-патологоанатом

Россия, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы