Изменения структуры и механической прочности кости после пункционной криодеструкции в эксперименте
- Авторы: Беляев А.М.1, Прохоров Г.Г.1, Сушников В.А.2, Артемьева А.С.1, Архицкая А.А.1, Чуглова Д.А.1
-
Учреждения:
- ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России
- ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
- Выпуск: Том 25, № 2 (2019)
- Страницы: 123-133
- Раздел: Теоретические и экспериментальные исследования
- URL: https://bakhtiniada.ru/2311-2905/article/view/125122
- DOI: https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-2-123-133
- ID: 125122
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Цель исследования — выявление возможных последствий криогенной обработки здоровой части кости и вероятных причин возникновения послеоперационных переломов.
Материал и методы. Материалом для экспериментального исследования послужили бедренные кости 8 взрослых кроликов породы советская шиншилла. В бедренную кость через перфорационное отверстие вводили азотный криозонд диаметром 1,5 мм. Кость полностью промораживали до -180ºС в двух циклах с непрерывной термометрией. Через 7 и 55 дней выполняли патоморфологические исследования и определяли твердость кости. Подготовка препаратов включала распиливание кости в месте перелома вдоль оси. Одна половина направлялась на гистологическое исследование, вторая подвергалась измерению механической прочности путем локального вдавливания алмазного индентора в кость под действием определенной силы. Расстояние между точками измерения вдоль кости составляло 250 мкм. Статистическая обработка включала вариационный анализ с использованием критерия Стьюдента для определения значимости различий.
Результаты. У всех животных через неделю возникли переломы кости в месте криодеструкции. Статистический анализ результатов измерений и гистологическое исследование показал, что охлаждение до -180ºС с замораживанием всего диаметра кости вызывает ее полное разрушение. Снижение прочности вокруг места перелома соответствовало зоне температурного распределения в диапазоне от -9ºС до -15ºС. Однако при этом в зоне охлаждения ниже -40ºС выявлялись участки кости с нормальной твердостью. Мозаичность снижения прочности объяснялась нарушением микроциркуляции. Гистологические исследования выявили тромбоз внутрикостных кровеносных сосудов в зоне криовоздействия. Первые очаговые признаки остеомаляции появлялись к концу первой недели после криоаблации. В дальнейшем кость сохраняла способность к регенерации, но к концу второго месяца гистогенез еще не завершался, кость не восстанавливала свою прочность.
Заключение. Ограниченное число наблюдений, видовые особенности ангиоархитектоники кости животных и их способность к образованию мощной периостальной реакции не позволяют переносить количественные результаты исследования на клинические ситуации. Однако образование перелома оказывается неизбежным в случае полного промораживания всего диаметра кости.
Ключевые слова
Об авторах
А. М. Беляев
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России
Email: fake@neicon.ru
Беляев Алексей Михайлович — д-р мед. наук, профессор, директор
Санкт-Петербург
РоссияГ. Г. Прохоров
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России
Автор, ответственный за переписку.
Email: gprokhorov@mail.ru
Прохоров Георгий Георгиевич — д-р мед. наук, профессор, ведущий научный сотрудник научного отделения онкоурологии и общей онкологии, врач-онколог
Санкт-Петербург
РоссияВ. А. Сушников
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
Email: fake@neicon.ru
Сушников Виктор Александрович — канд. техн. наук, доцент
Санкт-Петербург
РоссияА. С. Артемьева
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России
Email: fake@neicon.ru
Артемьева Анна Сергеевна — канд. мед. наук, заведующая отделением патоморфологии
Санкт-Петербург РоссияА. А. Архицкая
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России
Email: fake@neicon.ru
Архицкая Анна Андреевна — аспирант
Санкт-Петербург РоссияД. А. Чуглова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России
Email: fake@neicon.ru
Чуглова Дина Александровна — научный сотрудник отделения патоморфологии
Санкт-Петербург
РоссияСписок литературы
- Демичев Н.П., Дианов С.В. Профилактика рецидивирования доброкачественных опухолей костей методом криодеструкции. Вопросы онкологии. 2008;54(5):592-595.
- Дианов С.В., Халагуммаев К.М. Криовоздействие в хирургическом лечении доброкачественных опухолей костей стопы. Травматология и ортопедия России. 2010;(3):74-78. doi: 10.21823/2311-2905-2010-0-3-74-78.
- Marcove R.C., Miller T.R., Cahan W.C. The treatment of primary and metastaticbone tumors by repetitive freezing. Bull N Y Acad Med. 1968;44(5):532-544.
- Meller I., Weinbroum A. Bickels J., Dadia S., Nirkin A., Merimsky O. et al. 15 years of bone tumor cryosurgery: a single-centre experience of 440 procedures and long term foolow-up. Eur J Surg Oncol. 2008;34(8):921-927.
- Прохоров Г.Г., Беляев А.М., Прохоров Д.Г. Приборы для малоинвазивной пункционной криодеструкции. В кн.: Основы клинической криомедицины. СПб., 2017. P. 565-568. ISBN 978-5-519-50989-3.
- Pritsch T., Bickels J., Wu C.C., Squires H.M., Malawer M.M. The risk for fractures after curettage and cryosurgery around the knee. Clin Ortop Relat Res. 2007;458:159-167.
- Currey J.D. Three analogies to explain the mechanical properties of bone. Biorheology. 1964;2(1):1-10. doi: 10.3233/BIR-1964-2101.
- Аврунин А.С., Тихилов Р.М., Паршин Л.К., Мельников Б.Е., Шубняков И.И. Наноуровневый механизм жесткости и прочности кости. Травматология и ортопедия России. 2008;2(48);77-83.
- Zhmakin A.I. Fundamentals of cryobiology. Physical phenomena and mathematical models. Springer, 2008. 278 р.
- Marcove R.C., Weis L.D., Vaghaiwalla M.R., Pearson R., Huvos A.G. Cryosurgery in the treatment of giant cell tumors of bone. areport of 52 consecutive cases. Cancer. 1978;41(3):957-969.
- Veth R.P.H., Schreuder H.W.B., Geest I.C.M. Cryosurgery for bone tumors. Modern cryosurgery for cancer. World Sciences; 2012; 40:773-779. ISBN-13/978-981-4329-65-1.
- Gage A.A., Greene G.W., Neiders M.E., Emmings F.G. Freezing bone without excision. an experimental study of bone cell destruction and manner of regrowth in dogs. JAMA. 1966;196(9):770-774.
- Schargus G., Winckler J., Schröder F., Schöfer B. Cryosurgical devitalization of bone and its regeneration. an experimental study with animals. J Maxillofac Surg. 1975;3(2):128-131.
- Kuylenstierna R., Lundquist P.G., Nathanson A. Destruction and regeneration of jaw bone after cryogenic application. an experimental study. Ann Otol Rhinol Laryngol. 1980;89(6 Pt 1):582-589.
- Rabb J.M. Renaud M.L., Brandt P.A., Witt C.W. Effect of freezing and thawing on the microcirculation and capillary endothelium of the hamster cheek pouch. Cryobiologu. 1974;11(6):508-518.
- Kuylenstierna R., Lundquist P.G., Nathanson A. Early morphological changes in rabbit mandibule after cryogenic application. Arch Otorinolaryngol. 1980; 226(1-2):35-43.
- Fisher A.D., Williams D.F., Bradley P.F. The effect of cryosurgery on the strength of bone. Br J Oral Surg. 1978;15(3):215-222.
- Keijser L.C., Schreuder H.W., Boons H.W., Keulers B.J., Buma P., Huiskes R., Veth R.P. Bone grafting of cryosurgically treated bone defects: experiments in goats. Clin Orthop Relat Res. 2002;(396):215-222.
- Keijser L.C., Schreuder H.W., Buma P., Weinans H., Veth R.P. Cryosurgery in long bones: an experimental study of necrosis and revitalization in rabbits. Arch Orthop Trauma Surg. 1999,119(7-8):440-444.
- Popken F., Michael J.W., Zarghooni K., Sobottke R., Kasper H.U., Blaecker D. et al. Stability changes after cryosurgery in long tubular bones in correlation to histological results: an animal trail. Arch Orthop Trauma Surg. 2009;129(6):857-862. doi: 10.1007/s00402-008-0704-9.
- Беляев А.М., Г.Г. Прохоров. Криогенные технологии в онкологии. Вопросы онкологии. 2015;61(3):317-322. Belyaev a.M., Prokhorov G.G. [cryogenic technologies in oncology]. Voprosy onkologii. 2015;61(3):317-322. (In Russian).
- Callstrom M.R., Atwell T.D., Charboneau J.W., Farrell M.A., Goetz M.P., Rubin J. et al. Painful metastases involving bone: percutaneous image-guided cryoablation — Prospective Trail Interim analysis. Radiology. 2006;241(2):572-580 doi: 10.1148/radiol.2412051247.
- Prokhorov G.G., Gritsaenko A.E., Prokhorov D.G., Gasanov M.I., Klepikov V.V., Gurin A.V. et al. Aminimally invasive cryotherapeutic system. Biomedical Engineering. 2017;51(1):41-45. doi: 10.1007/s10527-017-9681-z.
- Xu Kecheng. Li Haibo, Mu Feng. Percutaneous cryoablation for treatment of painful bone metastases. Modern cryosurgery for cancer. World Sciences; 2012. pp. 801-815. ISBN-13/978-981-4329-65-1.
- Popken F., Meschede P., Erberich H., Koy T., Bosse M., Fischer J.H., Eysel P. Complication after cryosurgery with new miniature cryoprobes in long hollow bones: an animal trail. BMC Surg. 2005;5:17. doi: 10.1186/1471-2482-5-17.
- Granov A.M., Prokhorov D.G., Andreev A.P. et al. Temperature measuring and evaluation of tumor cell viability in different zones of an ice ball. Practical application of in vitro experimental results. In: Basics of cryosurgery. ed. by N. Korpan. Wien, New York: Springer, 2001. pp. 15-24. ISBN 3211837019.
- Brix G., Seebass V., Hellwig G., Griebel J. Estimation of heat transfer and temperature rise in partial-body regions during MR procedure: an analytical approach with respect to safety consideration. Magn Reson Imaging. 2002;20(1):65-76.
- Raydan M., Shubin N.A., Blinova M.I., Prokhorov G.G., Pinaev G.P. Stability of bone marrow stromal cells to low temperatures depending on degree of differentiation. Cell Tissue Biology. 2011;5(3):294-299.
- Шафранов В.В., Борхунова Е.Н., Цыганов Д.И., Торба А.И., Таганов А.В., Межов-Деглин Л.П., Калмыкова З.В., Подшивалова О.А. Современная концепция разрушения биологических тканей при локальной криодеструкции. Гуманитарный вестник. 2013;12(14):8. Режим доступа: http://hmbul.bmstu.ru/catalog/prmed/hidden/142.html.
Дополнительные файлы
