Резюме
Актуальність. Проблема лікування хворих з ушкодженнями сухожилків залишається невирішеною. Незадовільні результати після хірургічного лікування, за даними різних авторів, становлять від 15 до 62 %. Функціональний результат після хірургічного відновлення пошкоджених сухожилків важко прогнозувати через високий ризик утворення рубцевого блоку, який перешкоджає їх вільному ковзанню. Спайки порушують еластичність сухожилків, що, у свою чергу, позначається на їх міцності. Мета: дослідити в експерименті властивості міцності ахіллового сухожилля після його хірургічного відновлення з подальшим використанням різних медикаментозних препаратів. Матеріали та методи. Проведено дослідження механічних властивостей ахіллового сухожилля кроликів, на яких була створена модель його часткового пошкодження шляхом перетину на 1/2 діаметра. Травмоване сухожилля вшивають сухожильним швом. Протягом експерименту вивчали 5 груп препаратів ахіллового сухожилля кроликів з кісткою, по 3 препарати в кожній групі. 1-ша група — контрольна, після виконання сухожильного шва рану ушивали. У 2-й групі тваринам навколо сухожильного шва вводили препарат нолтрекс. У 3-й групі вводили препарат гіалуронової кислоти, в 4-й групі — препарат лідази. 5-та група — норма, препарати неоперованих ахіллових сухожилків інтактних тварин. Усі тварини були виведені з експерименту на 60-ту добу. За результатами випробувань розраховували величину модуля пружності й межу міцності препарату. Результати. Найбільше подовження під дією навантаження, що розтягує, величиною 30 Н було досягнуто на препаратах неоперованих ахіллових сухожилків кроликів — 2,96 ± 0,22 мм. Найменша величина подовження була отримана на препаратах контрольної групи — 0,83 ± 0,37 мм. Решта груп препаратів показали проміжні значення. Найбільше значення модуля пружності мають препарати ахіллового сухожилля кроликів контрольної групи — 0,216 ± 0,123 МПа. Найменше значення модуля пружності виявлено при вивченні нетравмованих препаратів ахіллового сухожилля — 0,051 ± 0,004 МПа. Найбільшу міцність мали препарати контрольної групи (величина гранично допустимого навантаження 81,81 ± 0,34 Н). Найменшу міцність продемонстрували препарати нетравмованих ахіллових сухожилків кроликів (величина гранично допустимого навантаження 69,72 ± 0,18 Н). Висновки. У процесі відновлення ахіллового сухожилля кроликів після травми спостерігається збільшення значень показників, що характеризують властивості міцності тканин, — модуля пружності, гранично допустимого навантаження та межі міцності. Величини показників, що характеризують пластичні властивості тканин, зменшуються, що може стати однією з причин розвитку посттравматичних контрактур. Найкращі показники з точки зору пластичності тканин спостерігалися в групі препаратів ахіллового сухожилля кроликів, лікованих за допомогою гіалуронової кислоти, найгірші — в контрольній групі.
Актуальность. Проблема лечения больных с повреждениями сухожилий остается нерешенной. Неудовлетворительные результаты после хирургического лечения, по данным разных авторов, составляют от 15 до 62 %. Функциональный результат после хирургического восстановления поврежденных сухожилий трудно прогнозировать из-за высокого риска образования рубцового блока, препятствующего их свободному скольжению. Спайки нарушают растяжимость сухожилий, что, в свою очередь, сказывается на их прочности. Цель: исследовать в эксперименте прочностные свойства ахилловых сухожилий после их хирургического восстановления с дальнейшим использованием различных медикаментозных препаратов. Материалы и методы. Проведены исследования механических свойств ахилловых сухожилий кроликов, на которых была создана модель их частичного повреждения путем пересечения на 1/2 диаметра. Травмированное сухожилие ушивалось сухожильным швом. В ходе эксперимента изучали 5 групп препаратов ахилловых сухожилий кроликов с пяточной костью по 3 препарата в каждой группе. 1-я группа — контрольная. После выполнения сухожильного шва рану ушивали. Во 2-й группе животным вокруг сухожильного шва вводили препарат нолтрекс. В 3-й группе вводили препарат гиалуроновой кислоты, в 4-й — препарат лидазы. 5-я группа — норма, препараты неоперированных ахилловых сухожилий интактных животных. Все животные были выведены из эксперимента на 60-е сутки. По результатам испытаний рассчитывали величину модуля упругости и предел прочности препарата. Результаты. Наибольшее удлинение под действием растягивающей нагрузки величиной 30 Н было достигнуто на препаратах неоперированных ахилловых сухожилий кроликов — 2,96 ± 0,22 мм. Наименьшая величина удлинения была получена на препаратах контрольной группы — 0,83 ± 0,37 мм. Остальные группы препаратов показали промежуточные значения. Наибольшим значением модуля упругости обладают препараты ахиллова сухожилия кроликов контрольной группы — 0,216 ± 0,123 МПа. Наименьшее значение модуля упругости выявлено при изучении нетравмированных препаратов ахиллова сухожилия — 0,051 ± 0,004 МПа. Наибольшей прочностью обладали препараты контрольной группы (величина предельно допустимой нагрузки 81,81 ± 0,34 Н). Наименьшую прочность продемонстрировали препараты нетравмированных ахилловых сухожилий кроликов (величина предельно допустимой нагрузки 69,72 ± 0,18 Н). Выводы. В процессе восстановления ахиллова сухожилия кроликов после травмы наблюдается увеличение значений показателей, характеризующих прочностные свойства тканей, — модуля упругости, предельно допустимой нагрузки и предела прочности. Величина показателей, характеризующих пластические свойства тканей, уменьшается, что может стать одной из причин развития посттравматических контрактур. Наилучшие показатели с точки зрения пластичности тканей наблюдались в группе препаратов ахиллова сухожилия кроликов, леченных с помощью гиалуроновой кислоты. Наихудшие — в контрольной группе.
Background. The problem of treating patients with tendon injuries remains unresolved. Unsatisfactory results after surgical treatment, according to different authors, range from 15 to 62 %. The functional outcome after surgical repair of damaged tendons is difficult to predict because of the high risk of scar block formation, which prevents them from sliding freely. Adhesions compromise the extensibility of the tendons, which in turn affects their strength. The purpose was to experimentally investigate the strength properties of the Achilles tendons after their surgical restoration with the further use of various medications. Materials and methods. The mechanical properties of the Achilles tendons of rabbits were investigated, on which a model of their partial damage was created by crossing by 1/2 the diameter. The injured tendon was sutured with a tendon suture. Within the experiment, 5 groups of preparations of the Achilles tendons of rabbits with a heel bone were studied, 3 preparations in each group. Group 1 was a control one. After performing the tendon suture, the wound was sutured. The rabbits of group 2 were administered Noltrex around the tendon suture. Group 3 included the animals who were injected with a preparation of hyaluronic acid. Group 4 consisted of the animals who were injected with lidase. Group 5 included the animals with the normal values, preparations of non-operated Achilles tendons of intact animals. All animals were withdrawn from the experiment on day 60. According to the test results, the value of the elastic modulus and the ultimate strength of the preparation was calculated. Results. The greatest elongation under a tensile load of 30 N was achieved on preparations of unoperated Achilles tendons of rabbits — 2.96 ± 0.22 mm. The smallest elongation was obtained for the preparations of the control group — 0.83 ± 0.37 mm. The rest of the drug groups showed intermediate values. The Achilles tendon preparations of rabbits from the control group (0.216 ± 0.123 MPa) have the highest value of the elastic modulus. The smallest value of the modulus of elasticity was found in the study of non-injured preparations of the Achilles tendon (0.051 ± 0.004 MPa). The drugs of the control group had the greatest strength (the value of the maximum permissible load was 81.81 ± 0.34 N). The least strength was demonstrated by preparations of non-traumatized Achilles tendons of rabbits (the value of the maximum permissible load was 69.72 ± 0.18 N). Conclusions. Within the recovery of the Achilles tendon in rabbits after injury, an increase in the values of indicators characterizing the strength properties of tissues is observed — elastic modulus, maximum permissible load, and ultimate strength. The values of indicators characterizing the plastic properties of tissues decrease, which can be one of the reasons for the development of post-traumatic contractures. The best indicators in terms of tissue plasticity were observed in the group of preparations of the Achilles tendon of rabbits treated with hyaluronic acid. The worst ones were registered in the control group.
Введение
Проблема лечения больных с повреждениями сухожилий остается нерешенной, несмотря на разнообразие способов их восстановления [1–3]. Неудовлетворительные результаты после хирургического лечения, по данным разных авторов, составляют от 15 до 62 % [4, 5]. Функциональный результат после хирургического восстановления поврежденных сухожилий трудно прогнозировать из-за высокого риска образования рубцового блока, препятствующего их свободному скольжению [6, 7]. Появление спаек в процессе регенерации поврежденного сухожилия — процесс естественный. Соединяя сухожильные концы с окружающими их тканями, спайки с хорошо развитой сосудистой сетью способствуют восстановлению в поврежденном сухожилии кровоснабжения и сращиванию его концов. Однако, сыграв в начале регенерации положительную роль, спайки нарушают растяжимость сухожилий, что, в свою очередь, сказывается на их прочности [5, 8]. В литературе недостаточно данных о биомеханических исследованиях по восстановлению прочностных свойств сухожилий в условиях применения биоматериалов, препятствующих формированию рубцово-спаечного процесса.
Цель: исследовать в эксперименте прочностные свойства ахилловых сухожилий после их хирургического восстановления с дальнейшим использованием различных медикаментозных препаратов.
Материалы и методы
В лаборатории биомеханики ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко НАМН Украины» были проведены биомеханические исследования механических свойств ахилловых сухожилий кроликов, на которых была создана модель частичного повреждения сухожилий путем пересечения на 1/2 диаметра. Травмированное сухожилие ушивалось сухожильным швом.
В ходе эксперимента изучали 5 групп препаратов ахилловых сухожилий кроликов с пяточной костью, по 3 препарата в каждой группе.
1-я группа — контрольная. После выполнения сухожильного шва рану промывали раствором антисептика и ушивали.
2-я группа — после обработки раны антисептиком животным вокруг сухожильного шва вводили препарат нолтрекс.
3-я группа — после обработки раны антисептиком животным вокруг сухожильного шва вводили препарат гиалуроновой кислоты.
4-я группа — после обработки раны антисептиком животным вокруг сухожильного шва вводили препарат лидазы.
5-я группа — норма. Препараты неоперированных ахилловых сухожилий интактных животных.
Все животные были выведены из эксперимента на 60-е сутки.
Экспериментальные исследования проводили в два этапа.
На первом этапе препараты закреплялись за фрагмент пяточной кости на стенде, к свободному концу ахиллова сухожилия прикладывали растягивающую нагрузку величиной 30 Н и замеряли величину удлинения сухожилия. По результатам испытаний рассчитывали величину модуля упругости препарата [9]:
где F — величина растягивающей нагрузки (30 Н); S — площадь поперечного сечения препарата ахиллова сухожилия (2 мм2); l — длина препарата ахиллова сухожилия (10 мм); ∆l — удлинение ахиллова сухожилия.
На втором этапе нагрузку увеличивали до разрыва ахиллова сухожилия. Величину нагрузки, при которой произошло разрушение, фиксировали. По результатам испытаний рассчитывали предел прочности препарата [9]:
где Fпр — величина разрушающей нагрузки.
Испытания проводили на стенде для биомеханических исследований. Стенд во время испытания модели и расчетная схема эксперимента приведены на рис. 1.
Величину деформации измеряли с помощью микрометра часового типа. Величину нагрузки измеряли с помощью тензометрического датчика SBA-100L, результаты фиксировали устройством регистрации CAS типа CI-2001A.
Данные были обработаны статистически. В результате статистического анализа находили средние значения исследуемых и расчетных величин и их стандартное отклонение. С помощью однофакторного дисперсионного анализа с использованием апостериорного теста Дункана определили, насколько значимо отличаются механические характеристики связок между группами препаратов. Предварительную обработку данных для статистических расчетов проводили с помощью электронных таблиц MS Exсel. Статистический анализ выполняли с помощью пакета прикладных программ для статистической обработки данных SPSS 20.0 [10].
Результаты и обсуждение
В результате проведенных экспериментальных исследований мы получили данные о механических характеристиках (предельно допустимая нагрузка, величина удлинения, модуль упругости, предел прочности) препаратов ахилловых сухожилий кроликов в процессе их восстановления после травматического повреждения, а также неповрежденных препаратов ахилловых сухожилий.
Средние значения величины удлинения препаратов ахиллова сухожилия кроликов под действием растягивающей нагрузки 30 Н приведены в табл. 1.
Результаты эксперимента показали, что наибольшее удлинение под действием растягивающей нагрузки величиной 30 Н было достигнуто на препаратах неоперированных ахилловых сухожилий кроликов — 2,96 ± 0,22 мм. Наименьшая величина удлинения была получена на препаратах контрольной группы — 0,83 ± 0,37 мм. Остальные группы препаратов показали промежуточные значения.
Более наглядно результаты экспериментальных исследований удлинения препаратов ахиллова сухожилия кроликов под действием растягивающей нагрузки представлены на рис. 2.
Мы провели сравнение показателей удлинения препаратов ахиллова сухожилия кроликов в разных группах с помощью однофакторного дисперсионного анализа с использованием апостериорного теста Дункана. Результаты проведенного сравнительного анализа приведены в табл. 2.
Результаты однофакторного дисперсионного анализа с использованием апостериорного теста Дункана величин удлинения препаратов ахиллова сухожилия кроликов под действием растягивающей нагрузки 30 Н продемонстрировали, что данный показатель в группах нормы и контроля статистически значимо (р < 0,05) отличается как между этими группами, так и от групп ахилловых сухожилий, леченных с использованием различных медикаментозных препаратов, о чем свидетельствует их размещение в разных подмножествах. Величины удлинения препаратов ахилловых сухожилий кроликов, леченных нолтрексом и гиалуроновой кислотой, имеют статистически незначимые различия (р = 0,35) и, соответственно, размещены в одном подмножестве. То же самое можно сказать и о препаратах ахилловых сухожилий кроликов, леченных с использованием нолтрекса и лидазы (значимость различий р = 0,06). Однако величины удлинения препаратов ахилловых сухожилий кроликов, леченных лидазой и гиалуроновой кислотой, имеют статистически значимые различия (р < 0,05) и по результатам теста размещены в разных подмножествах.
На основании данных о величинах удлинения препаратов ахиллова сухожилия кроликов были проведены расчеты величины модуля упругости препаратов во всех исследуемых группах. Результаты расчетов приведены в табл. 3.
Как показали расчеты, наибольшее значение модуля упругости имеют препараты ахиллова сухожилия кроликов контрольной группы — 0,216 ± 0,123 МПа. Наименьшее значение модуля упругости выявлено при изучении нетравмированных препаратов ахиллова сухожилия — 0,051 ± 0,004 МПа.
Наглядное представление о показателях модуля упругости препаратов ахиллова сухожилия кроликов в различных группах можно получить с помощью графика, представленного на рис. 3.
На следующем этапе мы провели сравнение показателей модуля упругости препаратов ахиллова сухожилия кроликов в разных группах с помощью однофакторного дисперсионного анализа с использованием апостериорного теста Дункана. Результаты проведенного сравнительного анализа приведены в табл. 4.
Результаты однофакторного дисперсионного анализа с использованием апостериорного теста Дункана величин модуля упругости препаратов ахиллова сухожилия кроликов показали, что статистически значимые различия (р < 0,05) по данному показателю имеют препараты контрольной группы, которые выделены результатами теста в отдельное подмножество. Препараты всех остальных групп препаратов между собой статистически значимых различий не имеют (р = 0,40) и по результатам теста размещены в одном подмножестве.
На втором этапе нашего экспериментального исследования мы измеряли величину предельно допустимой растягивающей нагрузки, при которой происходит разрушение препаратов ахиллова сухожилия кроликов разных групп.
Результаты проведенных исследований величины растягивающей нагрузки, приводящей к разрушению препаратов ахиллова сухожилия кроликов, приведены в табл. 5.
По результатам проведенных исследований величины предельно допустимой растягивающей нагрузки, приводящей к разрушению препаратов ахиллова сухожилия кроликов, можно говорить о том, что наибольшей прочностью обладали препараты контрольной группы (величина предельно допустимой нагрузки 81,81 ± 0,34 Н). Наименьшую прочность продемонстрировали препараты нетравмированных ахилловых сухожилий кроликов (величина предельно допустимой нагрузки 69,72 ± 0,18 Н).
Для наглядности мы отобразили результаты экспериментальных исследований предельно допустимой растягивающей нагрузки на гистограмме (рис. 4).
Мы провели сравнение показателей предельно допустимой растягивающей нагрузки, приводящей к разрушению препаратов ахиллова сухожилия кроликов, в разных группах с помощью однофакторного дисперсионного анализа с использованием апостериорного теста Дункана. Результаты проведенного статистического сравнительного анализа приведены в табл. 6.
Сравнение показателей предельно допустимой растягивающей нагрузки, приводящей к разрушению препаратов ахиллова сухожилия кроликов, в разных группах с помощью однофакторного дисперсионного анализа с использованием апостериорного теста Дункана показало, что препараты ахиллова сухожилия кроликов, леченных гиалуроновой кислотой и нолтрексом, не имеют статистически значимых различий по исследуемому показателю (р = 0,09) и, соответственно, размещены в одном подмножестве. Препараты ахилловых сухожилий кроликов всех остальных групп статистически значимо (р < 0,05) отличаются друг от друга, о чем свидетельствует их размещение в отдельных подмножествах.
Результаты экспериментальных исследований величин предельно допустимой нагрузки, приводящей к разрушению препаратов ахиллова сухожилия кроликов, послужили основой для расчета величины предела прочности для препаратов различных групп.
Результаты расчетов величины предела прочности препаратов ахиллова сухожилия кроликов под действием растягивающей нагрузки приведены в табл. 7.
Результаты проведенного расчета величины предела прочности препаратов ахиллова сухожилия кроликов под действием растягивающей нагрузки полностью соответствуют результатам измерения величины пре-дельно допустимой растягивающей нагрузки.
Более наглядно результаты расчета величины предела прочности препаратов ахиллова сухожилия кроликов показаны на гистограмме, приведенной на рис. 5.
Мы сравнили показатели предела прочности препаратов ахиллова сухожилия кроликов под действием растягивающей нагрузки в разных группах с помощью однофакторного дисперсионного анализа и с использованием апостериорного теста Дункана.
Результаты сравнительного анализа величины предела прочности препаратов ахиллова сухожилия кроликов под действием растягивающей нагрузки приведены в табл. 8.
Результаты сравнительного статистического анализа величины предела прочности препаратов ахиллова сухожилия кроликов под действием растягивающей нагрузки полностью совпадают с результатами сравнительного анализа величины предельно допустимой нагрузки. Препараты ахиллова сухожилия кроликов, леченных гиалуроновой кислотой и нолтрексом, не имеют статистически значимых различий по исследуемому показателю (р = 0,09) и, соответственно, размещены в одном подмножестве. Препараты ахилловых сухожилий кроликов всех остальных групп статистически значимо (р < 0,05) отличаются друг от друга, о чем свидетельствует их размещение в отдельных подмножествах.
Выводы
В процессе восстановления ахиллова сухожилия кроликов после травмы наблюдается увеличение значений показателей, характеризующих прочностные свойства тканей, — модуля упругости, предельно допустимой нагрузки и предела прочности. Величины показателей, характеризующие пластические свойства тканей (величина удлинения), уменьшаются, что может стать одной из причин развития посттравматических контрактур.
Наилучшие показатели с точки зрения пластичности тканей наблюдались в группе препаратов ахиллова сухожилия кроликов, леченных с помощью гиалуроновой кислоты, наихудшие — в контрольной группе.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии какого-либо конфликта интересов и собственной финансовой заинтересованности при подготовке данной статьи.
Список литературы
1. Волкова A.M. Хирургия кисти. Т. 1. Екатеринбург: Уральское книжное издательство, 1991. 302 с.
2. Науменко Л.Ю., Дараган Р.І. Відновлення сухожилків згиначів пальців кисті при пошкодженнях у критичній зоні в умовах раннього функціонального навантаження. Вісник ортопедії, травматології та протезування. 2004. № 3. С. 40-44.
3. Vyrva O., Kvann J., Karpinsky M., Ozyurekoglu T. A Reconstructive Extensor Tendon Centralization Technique for Sagittal Band Disruption. Techniques in Hand and Upper Extremity Surgery. 2020. 1 (24). 20-25. DOI: 10.1097/bth.0000000000000264.
4. Ломая М.П. Спорные вопросы функциональной оценки результатов шва сухожилий сгибателей пальцев кисти: тез. докл. обл. науч.-практ. конф. «Заболевания и повреждения опорно-двигательного аппарата у взрослых». СПб., 1996. С. 39-40.
5. Голобородько С.А. Сравнительная оценка эффективности методик послеоперационного лечения после тенолиза сгибателей пальцев. Ортопедия, травматология и протезирование. 2003. № 4. С. 121-123.
6. Ozgenel G.Y. The effects of a combination of hyaluronic acid and amniotic membrane on the formation of peritendinous adhesions after flexor tendon surgery in chickens. J. Bone Joint Surg. 2004. Vol. 86-B. P. 301-307.
7. Страфун С.С., Безуглий А.А., Вовченко Г.Я. Експериментальне обґрунтування елементів методики динамічного ультрасонографічного дослідження сухожилків згиначів пальців кисті. Вісник ортопедії, травматології та протезування. 2006. № 3. С. 24-28.
8. Staude V., Kondratyev A., Karpinsky M. Numerical mode-ling and analysis of the stress-strain state in the kinematic chain «lumbar spine — sacrum — pelvis» in view of the major ligaments of the sacroiliac joint. Orthopaedics, Traumatology and Prosthe-tics. 2015. 1. 25-33. DOI: 10.15674/0030-59872015134-41.
9. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. 2-е изд., перераб. и доп. К.: Наукова думка, 1988. 736 с.
10. Бююль А., Цефлер П. SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей: Пер. с нем. СПб.: ДиаСофтЮП, 2005. 608 с.
/24.jpg)
/24_2.jpg)
/25_2.jpg)
/25.jpg)
/26.jpg)
/26_2.jpg)
/27.jpg)
/28_2.jpg)
/28.jpg)
/29.jpg)