УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ ФРАГМЕНТОВ НИЖНЕЙ ЧЕЛЮСТИ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ЖИВОТНОГО
DEVICE FOR FIXATION OF MANDIBLE FRAGMENTS IN EXPERIMENTAL ANIMAL

Изобретение относится к ветеринарии, экспериментальной медицине, реконструктивно-восстановительной хирургии, челюстно-лицевой хирургии. Устройство необходимо для восстановления функциональных нарушений зубочелюстной системы и жевательного аппарата после формирования субтотального дефекта нижней челюсти у экспериментального животного.
Современные методы медико-биологических исследований патогенеза заболеваний, направлены на изучение и разработку способов их лечения, с использованием экспериментальных животных. Во многих развитых странах проведение экспериментов на животных строго регламентируются законодательством. В Российской Федерации на протяжении двадцати лет (с 1998 г.) действует «Закон о защите животных от жестокого обращения». Закон регламентирует взаимоотношение человека с животными, в том числе при использовании их в биомедицинских исследованиях. Взаимоотношения медицинского сообщества с животным миром основаны на философских принципах «утилитаризма», которые определяют морально-правовой статус фауны. Согласно утилитарным философским идеям использование животных в экспериментах возможно, но только тогда, когда существует насущная необходимость и, нет других способов достижения цели, при этом польза для человека значительно превысит нанесенный ущерб животному. Соблюдение этических и нравственных норм при выполнении экспериментов являются неотъемлемыми и характеризуют уровень социального развития общества.
Изучение патогенеза травматических повреждений челюстно-лицевой области, а также развивающихся осложнений без использования экспериментальной модели животного, практически невозможно ввиду сложности прогнозирования эффективности предлагаемого лечения. Моделирование клинических ситуаций у экспериментальных животных необходимо для определения влияния поврежденных костных структур на функциональную активность мышечной системы, и процессы регенерации. По мнению большинства исследователей, наиболее реалистичной является биологическая модель с использованием экспериментального животного [Сирак С.В. Субантральная аугментация пористым титаном в эксперименте и клинике / Сирак С.В., Щетинин Е.В., Слетов А.А. // Стоматология. 2016. Т. 95. №1. С. 55-58]. Со времен начала проведения экспериментов на животных и по настоящее время разработаны различные хирургические способы, предложены и использованы различные виды животных. Для проведения эксперимента направленного на создание устройства восстанавливающего функциональную активность зубочелюстной системы наиболее подходящим является овца. Хирургическое методы восстановление целостности костей лицевого скелета при наличии дефекта костной ткани или воспалительного процесса осуществляли с использованием различных остео пластических материалов и фиксирующих конструкций, направленных на достижение положительного клинического результата. Однако, существует целый ряд не решенных вопросов в данной области медицины, что и определяет актуальность проведения дальнейших экспериментальных исследований [Жидовинов А.В. Лечение и реабилитация пациентов с объемными дефектами нижней челюсти// Клиническая стоматология. - 2016. - №2. (78). С. 63-66].
По технической сущности наиболее близкой экспериментальной моделью является устройство, используемое для фиксации сегментарного дефекта нижней челюсти. Экспериментальная модель повреждения нижней челюсти предусматривает сохранение целостности ее альвеолярного отростка, что, по мнению автора, исключает влияние функциональной активности зубочелюстной системы на репаративный остеогенез [RU 2541055].
Экспериментальное устройство прототипа включает два внутрикостных стержня с цилиндрическими головками, одно из которых с резьбовым отверстием, осевая соединительная штанга с резьбовой нарезкой и ключевым приводом для торцевого ключа, необходимого для вращения штанги.
Один внутрикостный стержень фиксирован стабильно в неподвижном костном фрагменте и является опорным и фиксирован при помощи контргайки. Второй внутрикостный стержень с резьбовым отверстием для соединительной штанги. На переднем фрагменте соединительной штанги располагается четырехгранное углубление конусовидной формы для торцевого ключа.
Аппарат накладывался в предварительно выполненные отверстия для внутрикостных стержней и последующей его активацией с помощью торцевого ключа.
Преимущества прототипа. Предложенная экспериментальная модель остеотомии, компрессии и дистракции нижней челюсти во фронтальном сегменте характеризуется незначительной хирургической травмой, в виду использования общего обезболивания и пилящего инструмента, что обеспечивает проведение оперативного вмешательства одномоментно с двух сторон. Наружный хирургический доступ позволяет изолировать операционную рану от ротовой полости животного, и снизить риск инфицирования операционной раны. Предложенный способ фиксации фрагментов челюсти позволяет добиться сохранения анатомической целостности, ориентиров и размеров нижней челюсти.
Прототип имеет следующие недостатки.
Представленные в эксперименте изолированные травматические повреждения в жизни, встречаются крайне редко. Реальные повреждения характеризуются значительным смещением костных фрагментов и сопровождаются нарушением целостности мягких тканей, что предполагает инфицирование костной раны вследствие сообщения с ротовой полостью. Развивающееся локальное воспаление оказывает негативное влияние на фиксацию элементов устройства, что не обеспечивает долгосрочной стабилизации костных структур. Разнонаправленное сокращение жевательных мышц без костной опоры снижает их функциональную активность, нарушая динамику реологических показателей, способствуя воспалительной инфильтрации тканей и формированию грубых рубцовых конгломератов. Вышеуказанные недостатки устройства прототипа неизбежно приводят к его функциональной нестабильности. Очевидно, что отсутствие жесткой фиксации костных фрагментов в анатомически правильном положении способствует развитию целого ряда осложнений, впоследствии нуждающихся в проведении дополнительных комплексных мероприятий для их устранения.
Реабилитация объемных костных дефектов нижней челюсти на фоне прогнозируемых осложнений требует дополнительных затрат для их устранения и невозможна без существенной доработки конструкции прототипа.
Поставлена задача: с использованием экспериментального животного разработать устройство для стабильной и длительной фиксации костных фрагментов, позволяющего сохранить и восстановить функциональную активность зубочелюстной системы после моделирования субтотального дефекта нижней челюсти.
Поставленная задача решена путем моделирования и изготовления устройства по данным антропометрического анализа и анатомо-топографических особенностей строения нижней челюсти экспериментального животного.
Устройство (фиг. 1), фиксирующее фрагменты нижней челюсти у экспериментального животного, представлено:
- мобильной балкой, далее балкой, состоящей из двух направляющих дуг (фиг. 2), далее направляющая дуга I (1) и направляющая дуга II (2) Дуги имеют фронтальный сегмент (3) и боковые сегменты (4);
- набором спиц (фиг.3). Спица состоит из концевого отдела с резьбой и трехгранной заточкой для фиксации в кости (6), торцевого участка для наложения ключа (7) и промежуточной части (8) для фиксации во втулке кронштейна I;
- втулка кронштейна для фиксации спиц (9), (фиг. 4) представлена металлическим стержнем с технологическим отверстием (10) для соединения со спицей. И технологического отверстия с внутренней резьбой (11) расположенного в торце втулки кронштейна для фиксации спиц. В технологическое отверстие с внутренней резьбой устанавливается соединительный болт (12) для жесткой фиксации спиц;
- разборными кронштейнами двух типов, далее, кронштейн I (13), (фиг. 5) для фиксации направляющих дуг I и II к мобильной балке спицами. Кронштейн I представлен тремя пластинами: наружной (14), средней (15), внутренней (16), соединительным болтом (17). На боковой поверхности кронштейнов I в проекции технологических отверстий выгравировано буквенное клише. «Н» (18) соответствует наружной пластине, «С» средней (19), «В» внутренней (20).
На наружной поверхности наружной пластины располагается технологическое отверстие (21) для соединительного болта. На внутренней поверхности наружной пластины кронштейна I имеется продольный паз (22) фиксирующий втулку кронштейна для фиксации спиц. На поверхности средней пластины, сочленяющейся с верхней пластиной, располагается продольный паз (23) втулки кронштейна для фиксации спиц. Кпереди от паза располагается технологическое отверстие (24) для соединительного болта. На поверхности, сочленяющейся с внутренней пластиной, располагается поперечный паз (25) фиксирующий направляющую дугу мобильной балки.
На поверхности внутренней пластины, сочленяющейся со средней пластиной, располагается поперечный паз (26) для фиксации направляющей дуги мобильной балки. Снаружи от паза располагается технологическое отверстие (27) с внутренней резьбой для соединительного болта.
Кронштейн II (фиг. 6), фиксирует вертикальную балку между дугой I и II мобильной балки. Кронштейн II представлен тремя пластинами: наружной (28), средней (29), внутренней (30), соединительным болтом (31). На боковой поверхности кронштейнов II в проекции технологических отверстий выгравировано цифровое клише. «I» (32) соответствует наружной пластине, «II» средней (33), «III» внутренней (34).
На наружной поверхности наружной пластины располагается технологическое отверстие (35) для соединительного болта. На внутренней поверхности наружной пластины кронштейна II имеется продольный паз (36) фиксирующий направляющие дуги мобильной балки.
На поверхности средней пластины, сочленяющейся с верхней пластиной, располагается продольный паз (37) для фиксации направляющей дуги мобильной балки. Кпереди от паза располагается технологическое отверстие (38) для соединительного болта. На поверхности, сочленяющейся с внутренней пластиной, располагается поперечный паз (39) фиксирующий вертикальную балку.
На поверхности внутренней пластины, сочленяющейся со средней пластиной, располагается поперечный паз (40) для фиксации вертикальной балки. Снаружи от паза располагается технологическое отверстие (41) с внутренней резьбой для соединительного болта.
- Т-образный зажим (фиг. 7) стабильно фиксирующий направляющие дуги мобильной балки во фронтальном сегменте. Т-образный зажим представлен двумя пластинами, верхней (42) и нижней (43).
На наружной поверхности верхней пластины имеется технологическое отверстие (44) для соединительного болта (45). На внутренней поверхности имеется паз для фиксации направляющей дуги I (46) и для направляющей дуги II (47).
На внутренней поверхности нижней пластины имеется технологическое отверстие с внутренней резьбой (48) для соединительного болта. Так же на внутренней поверхности имеется паз для фиксации направляющей дуги I (49) и для направляющей дуги II (50);
- вертикальная балка (51) (фиг. 8) с двумя кронштейнами (52) стабильно фиксирующая направляющие дуги мобильной балки в дистальных сегментах по средствам кронштейнов II выполнена виде стального прута с изгибом в центральной части (53), для достижения оптимального соотношения между направляющими дугами.
Спица для фиксации направляющих дуг ввинчиваются в толщу костной ткани в вертикальной плоскости через проколы кожи в проекции нижнего края тела нижней челюсти справа и слева. На спицы фиксируют кронштейн I. На кронштейн I фиксируют дугу I и дугу II, при необходимости, в случае отсутствия параллельности спиц, их можно изгибать.
Дуга I повторяет контуры нижней челюсти, в горизонтальной плоскости огибая ее от подбородочного сегмента, вдоль тела нижней челюсти справа и слева.
Дуга II повторяет контуры нижней челюсти в вертикальной плоскости от подбородочного сегмента и вдоль тел нижней челюсти справа и слева.
Дуги фиксируются на спицы к кронштейнам I на расстоянии 1,5-2,0 сантиметра от поверхности шерстяного покрова.
Во фронтальном сегменте дуги I и II фиксируют Т-образным зажимом, в дистальном отделе дуги I и II справа и слева фиксируется кронштейн II и расположенной между ними вертикальной балкой.
Кронштейны I и II, Т-образный зажим фиксируют дуги I и II между собой в единую несущую конструкцию. Кронштейны I и II фиксированы не жестко до момента окончательной адаптации вертикальных балок.
После фиксации в кронштейнах II вертикальных балок достигается временная стабильность конструкции. При фиксации болта в «Т» образном зажиме достигается жесткость всей конструкции. Создаваемый пространственный внешний каркас имитирует целостность костных структур, при наличии субтотального дефекта нижней челюсти.
После проверки технического соответствия конструкции ранее составленному виртуальному плану производится окончательная жесткая фиксация всех элементов устройства с помощью универсального ключа.
Описанное устройство позволяет адаптировать и жестко фиксировать костные фрагменты, что способствует сохранению движений нижней челюсти в полном объеме. Данная конструкция позволяет свести к минимуму функциональные нарушения двигательной активности жевательной мускулатуры.
Технический результат, достигаемый заявляемым устройством - стабильная фиксация костных фрагментов при наличии субтотального дефекта нижней челюсти. Оптимальное соотношение костных фрагментов достигается за счет имитации утраченного костного фрагмента внешним устройством, которое позволят адаптировать их в соответствие осям и плоскостям движения костно-мышечных структур. Сравнительный анализ результатов использования заявленного устройства характеризуется наличием принципиально отличных конструкторских решений и конструкционных элементов, представленных мобильной балкой, состоящей из двух направляющих дуг; трех различных по размеру, и конструктивному назначению кронштейнов; вертикальных балок, сочетанное использование которых обеспечивает необходимый технический результат и принципиально иной механизм работы всего устройства.
Клинические результаты предложенного способа подтверждены примерами, полученными на базе научно-диагностического регионального центра ветеринарной медицины Ставропольского государственного аграрного университета.
Пример 1. Для достижения глубокой седации, с полным снижением мышечного тонуса и высокой степенью аналгезии применяли миорелаксирующее и седативное средство - смесь препаратов Ксиланит и Рометар внутримышечно в дозе 0,05-0,25 мл на 10 кг массы животного, что соответствует 0,1-0,5 мг ксилазина гидрохлорида на 1 кг массы животного. После обезболивания по вышеприведенной схеме произведена антисептическая обработка шерсти головы и шеи животного. Фиксация животного за четыре конечности на операционном столе в положении лежа на спине и головы в вертикальном положении. Чрескожно с соблюдением максимальной параллельности установлены по три спицы в горизонтальной плоскости дистальнее границ планируемого дефекта нижней челюсти, к которым фиксированы наружные фрагменты кронштейнов I. Чрескожно с соблюдением параллельности установлено по две спицы в нижний край тел дистальнее границ планируемого субтотального дефекта нижней челюсти. На установленные спицы фиксированы кронштейны I. Кронштейнами I фиксированы дуги I и II.
После установки спиц и фиксации разборных кронштейнов I, во фронтальном сегменте мобильной балки устанавливается и фиксируется кронштейн II, а в дистальном отделе на дуги I и II фиксируется разборный кронштейн III, в который устанавливается вертикальная балка. Кронштейны II и III фиксируют между собой дуги I и II мобильной балки.
После достижения первичной стабильности установленных узлов устройства, выполняется резекция фрагмента нижней челюсти.
Инфильтрационная анестезия и гидропрепаровка тканей раствором лидокаина гидрохлорида 0,25% - 20,0 мл содержащим 0,1 мл раствора адреналина. Произведено рассечение слизисто-надкостничного слоя ниже маргинального края альвеолярной десны на 2 миллиметра у резцовой группы зубов. Аналогичный разрез выполнялся с язычной стороны, и продлен кнаружи на 2-3 сантиметра влево и вправо по вершине альвеолярного гребня нижней челюсти. Распатором во фронтальном сегменте произведена отслойка и мобилизация слизисто-надкостничных лоскутов до нижнего края нижней челюсти и до подбородочного отверстия. После визуализации подбородочного отверстия и ствола подбородочного нерва выполнено два вертикальных разреза слизисто-надкостничного лоскута до середины высоты нижнечелюстной кости, с последующей отслойкой слизисто-надкостничного лоскута в вестибулярную и язычную стороны.
Произведен вертикальный пропилы кости и остеотомия. После рассечения кости, она извлекалась из операционной раны. В полость операционной раны фиксировали трубчатую, перфорированную дренажную трубку с 3-4 технологическими отверстиями. Промежуточную часть дренажа фиксировали нитью в проксимальных отделах операционной раны и к вестибулярной поверхности жевательных зубов узловыми швами. Произведено послойное сшивание тканей в три этажа с установкой перфорированной трубки активного дренажа UnoVac.
Резекция фрагментов завершается проведением нагрузочных проб, с целью определения стабильности фиксации и сбалансированности движений дистальных фрагментов нижней челюсти.
После фиксации всех узлов проведена оценка функциональной активности устройства в трансверзальной, сагиттальной, фронтальной, медиадистальной и диагональных плоскостях, каждого узла в отдельности, и устройства в целом. Одномоментно корректируются выявленные недостатки в узлах устройства.
Модель устройства, фиксирующего фрагменты нижней челюсти у экспериментального животного, позволила получить положительный клинический эффект у четырех животных. Предложенное устройство обладает рациональной эффективностью необходимой для восстановления нарушенной целостности функциональной активности жевательной мускулатуры. Сводит к минимуму риски развития осложнений воспалительного характера, характеризуется оптимальными сроками функциональной реабилитации, отсутствием грубых рубцовых изменений, максимально ранним восстановлением биомеханики зубочелюстной системы и тканей челюстно-лицевой области экспериментального животного.
Экспериментальное устройство может широко использоваться при разработке и внедрению в клиническую практику различных конструкций для фиксации фрагментов нижней челюсти, устройств для внешней фиксации фрагментов нижней челюсти, для определения органолептических свойств вновь разрабатываемых шовных материалов, лекарственных препаратов, а также композиционных материалов для фиксации фрагментов нижней челюсти.