УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТАНДАРТИЗИРОВАННЫХ ДЕФЕКТОВ ХРЯЩЕВОЙ ПОВЕРХНОСТИ СУСТАВОВ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Полезная модель относится к области экспериментальной медицины и может быть использована для создания стандартизированных по размерам дефектов суставного хряща с целью изучения регенерации хрящевой ткани и разработки способов ее восстановления.
Описан метод создания поверхностных дефектов хряща с использованием спицы Киршнера у собак (The canine 'groove' model, compared with the ACLT model of osteoarthritis A.C.A. Marijnissen, P.M. van Roermund, J.M. TeKoppele, J.W.J. Bijlsma, F.P.J.G. Lafeber. 2002. Osteoarthritis and Cartilage). Кроме того, аналогичным методом с помощью хирургической пилы моделируют костно-хрящевые дефекты на мелких животных (Способ моделирования внутрисуставного повреждения у мелких лабораторных животных, патент RU(11) 2470378(13) С1). Несмотря на возможность моделирования именно поверхностных повреждений, недостатком данной методики является сложность стандартизации силы воздействия, а следовательно, и глубины повреждения, поэтому проанализировать зависимость регенерации поверхностного слоя гиалинового хряща от размера повреждения будет невозможно.
Известен метод создания поверхностных дефектов коленного сустава у крыс (Rebecca L. Dahlin, Lucas A. Kinard, Johnny Lam, Clark J. Needham, Steven Lu, F. Kurtis Kasper, Antonios G. Mikos Articular chondrocytes and mesenchymal stem cells seeded on biodegradable scaffolds for the repair of cartilage in a rat osteochondral defect model. Biomaterials. 2014 Aug; 35(26): 7460-9, в котором с помощью стоматологического бора создавался дефект круглой формы 1,5 мм в диаметре. Существенным недостатком данной методики является невозможность воспроизведения стандартной глубины повреждения суставного хряща.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для высверливания компонентов костно-хрящевых тканей (RU 43448 U1). Несмотря на наличие мерной шкалы и возможности задать глубину высверливания, цилиндрическое полое сверло не может использоваться в экспериментах с созданием дефектов диаметром менее 5 мм. Таким образом, применение данного устройства для создания малых дефектов в эксперименте, особенно на мелких животных (мыши, крысы), невозможно.
Техническая проблема состоит в создании устройства для формирования стандартизированных по размерам дефектов суставного хряща в эксперименте не только у крупных, но и у мелких животных, лишенного вышеперечисленных недостатков.
Технический результат полезной модели состоит в обеспечении возможности формирования повреждения суставного хряща строго заданных глубины и диаметра с точным (прецизионным) манипулированием внутри суставов мелких экспериментальных животных с хорошей визуализацией.
Результат достигается за счет того, что в корпусе цилиндрической формы выполнены два резьбовых соосных отверстия, проникающих в его полость, предназначенные для введения фиксирующих цанговый механизм фрезерного инструмента резьбовых элементов (винтов), а рабочий конец выполнен конической формы и имеет канал для сверла.
На фигурах изображено:
Фиг. 1 - устройство в сборе, где 1 - корпус, 2 - рабочий конец, 7 - цанговый зажим, 8 - фрезерный инструмент, 11 - сверло;
Фиг. 2 - заявляемое устройство (ограничитель), где 1 - корпус, 2 - рабочий конец, 3 - центральный канал, 4 - вершина рабочего конца, 5 - полость, 6 - опорная поверхность, 9 - резьбовые отверстия;
Фиг. 3 - работа устройства, где 1 - корпус, 2 - рабочий конец, 3 - центральный канал, 4 - вершина рабочего конца, 5 - полость, 7 - цанговый зажим, 9 - резьбовые отверстия, 10 - винты, 11 - сверло, 12 - суставной хрящ;
Фиг. 4 - зафиксированное на собранной установке (конечная часть бормашины) устройство;
Фиг. 5 - сформированный в эксперименте стандартизированный дефект хрящевой поверхности коленного сустава экспериментального животного.
Устройство (Фиг. 1) выполнено из нержавеющей стали и представляет собой наконечник (ограничитель), предназначенный для использования совместно с фрезерным инструментом. В качестве фрезерного инструмента можно использовать любой инструмент подобного типа, позволяющий применять сверла диаметром от 0,5 до 1,5 мм, например портативная бормашина РЭСТАР - 03 СПУТНИК.
Устройство состоит из корпуса 1 цилиндрической формы и рабочего конца 2 конической формы.
Рабочий конец 2 содержит осевой (центральный) канал 3, соединяющий его вершину 4 с полостью 5 корпуса 1 устройства. Стенки канала 3 рабочего конца 2 устройства на границе с полостью 5 корпуса 1 образуют опорную поверхность (выступ) 6 в плоскости, перпендикулярной продольной оси, для цангового зажима 7 фрезерного инструмента 8.
В корпусе 1 устройства перпендикулярно продольной оси выполнены два соосных сквозных резьбовых отверстия 9 для введения фиксирующих цанговый зажим 7 фрезерного инструмента 8 винтов 10.
Диаметр канала 3 выполнен с учетом возможности свободного введения сверла 11 фрезерного инструмента 8. Диаметр полости 5 корпуса 1 выполнен с учетом возможности свободного введения цангового зажима 7 фрезерного инструмента 8.
Устройство работает следующим образом. В зависимости от требуемого размера дефекта хрящевой поверхности сустава выбирают и устанавливают в цанговый зажим 7 фрезерного инструмента 8 сверло 11 выбранного диаметра, после чего надевают на собранную установку (конечная часть бормашины) заявляемое устройство (Фиг. 2) таким образом, чтобы конец введенного сверла 11 выступал из канала 3 от вершины 4 рабочего конца 2 на выбранную глубину формируемого дефекта, которую измеряют с помощью микрометра или набора измерительных щупов.
После этого в отверстия 9 вводят по одному РФЭ (резьбовых фиксируемых элемента) 10 до упора с усилием и тем самым фиксируют неподвижно цанговый механизм 7.
У экспериментального животного выполняют доступ к суставу, рассекая кожу и подлежащие мягкие ткани до капсулы сустава, затем вскрывают капсулу и обнажают поверхность суставного хряща 12, а далее устанавливают в выбранное место формирования дефекта сверло 11 и вводят его 11 до соприкосновения вершины 4 рабочего конца 2 с хрящевой поверхностью сустава 12 (Фиг. 3).
По результатам эксперимента, выполненного на пяти беспородных половозрелых крысах массой 200-210 г в возрасте шести месяцев (инбредная линия Wistar), формировали изолированный поверхностный дефект суставного хряща коленного сустава на обоих мыщелках глубиной 0,5 мм. Наружным парапателлярным доступом вскрывали суставную сумку, отодвигали надколенник, обнажали мыщелки бедра и с помощью фиксируемого на собранной установке (конечная часть бормашины) заявляемого устройства (Фиг. 4) в положении сгибания коленного сустава формировали дефект хрящевой поверхности в нагружаемой зоне с помощью бора диаметром 1,0 мм. По результатам проведенного эксперимента у всех животных получили стандартизированный дефект заданных локализации, диаметра и глубины (Фиг. 5).
Устройство позволяет:
- формировать в эксперименте стандартизированные дефекты хрящевой поверхности суставов экспериментальных животных за счет обеспечения одинаковой глубины дефекта (от 0,2 мм и более) и диаметра сверла (от 0,5 до 1,5 мм)
- осуществлять формирование дефектов хрящевой поверхности суставов у разных (как крупных, так и мелких) экспериментальных животных за счет выполнения рабочего конца конической формы, сужающейся к вершине, что обеспечивает уменьшение протяженности хирургического доступа к суставу и более точное манипулирование внутри сустава с хорошей визуализацией.