Участие экспертов-спектрографистов в решении некоторых задач клинической ортопедии

В последние годы значительно возрос интерес к применению различных экспериментально-теоретических и лабораторных методов в различных областях биологии и медицины, что обусловлено активным внедрением в них достижений физики, химии и математики. Так, например, большую практическую значимость приобрели спектральные методы анализа, широко апробированные в разных отраслях науки и техники в нашей стране и за рубежом. В частности, по совокупности получаемых характеристик метод эмиссионной спектрографии является одним из наиболее информативных, позволяющим в необходимых случаях определять в одной пробе одновременно несколько десятков химических элементов. Этот метод широко применяется в практике судебно-медицинской экспертизы, а также с диагностическими целями в клинической и экспериментальной медицине.

В зональной спектральной лаборатории Московского городского Бюро судебно-медицинской экспертизы накоплен определенный опыт совместной работы с лечебными учреждениями г. Москвы при решении ряда актуальных задач здравоохранения.

В настоящем сообщении приводим результаты использования метода эмиссионной спектрографии с диагностической целью при лечении больных с эндопротезами суставов, наблюдавшихся в Центральном институте травматологии и ортопедии им. Н.Н. Пирогова.

По данным литературы, в мире ежегодно производят до 500 тыс. операций эндопротезирования. Самым значимым его осложнением является асептическое расшатывание протеза. Причем, некоторые авторы указывают, что в 36% случаев процесс расшатывания происходит в сроки до 5 лет после имплантации. Причины расшатывания протезов до настоящего времени не установлены, поэтому изучение этого вопроса с привлечением объективных лабораторных методов исследования является актуальным. По мнению отдельных исследователей, одна из причин расшатывания протезов заключается в металлозе мягких тканей, который ведет к образованию воспалительной грануляционной ткани и рассасыванию кости.

Однако с помощью лишь одних клинических данных не удалось подтвердить эту концепцию. В частности, проведенное одним из авторов настоящего сообщения (К. М. Шерепо) изучение стабильного и нестабильного состояния протезов во время оперативного вмешательства в клинике и при исследовании экспериментального материала (животных) показало наличие металлоза во всех наблюдениях. У больных с эндопротезами суставов во время повторных операций нередко обнаруживали изменение окраски (почернение) мягких тканей на границе с металлом. Предполагалось, что это явление вызвано переносом частиц металла в ткани и обусловлено неустойчивостью эндопротеза. Однако прямых доказательств этого предположения не было.

С целью решения данного вопроса было проведено исследование образцов костной и соединительной тканей из различных мест контакта их с эндопротезами методом эмиссионного спектрального анализа.

Всего исследован материал (образцы) от 25 повторно оперированных больных (через 1—7 лет после эндопротезирова-ния) и 10 экспериментальных собак (через 2, 3, 6 мес., 1 год и 5 лет после эндопротезирования). Во всех случаях образцы брали из различных участков, прилежащих к эндопротезу (вертлужная впадина, диафиз бедренной кости, уровень верхнего и нижнего окна эндопротеза).

Эмиссионный спектральный анализ производили по общепринятой в судебно-медицинской практике методике с помощью кварцевого спектрографа ИСП-30 в дуге переменного тока. В исследованных образцах в результате расшифровки спектров были обнаружены 19 макро- и микроэлементов: фосфор, железо, магний, марганец, свинец, кремний, хром, олово, натрий, алюминий, кальций, молибден, титан, медь, цинк, кобальт, калий, стронций, барий.

Установлено, что в костной ткани наиболее стабильными по своему содержанию являются следующие элементы, входящие в состав ее основы: кальций, фосфор, магний, натрий, стронций. Кроме того, во всех образцах были обнаружены элементы (кобальт, хром, олово, молибден, титан), которые в биологических объектах (соединительная и костная ткани, печень, почка и др.) прямым спектральным анализом «в норме» не выявляются. Появление указанных элементов и обусловлено, по-видимому, электрохимическими процессами в результате непосредственного контакта биологических тканей с эндопротезом, изготовленным из сплава комохром (кобальт, хром, молибден) и титана.

Содержание кобальта, хрома, олова, молибдена и титана зависело от места изъятия и конкретного объекта исследования. Так, например, в соединительной ткани, находившейся в непосредственном контакте с эндопротезом, отмечено наиболее высокое содержание этих элементов; в костной ткани, прилежавшей к соединительной, их содержание было ниже.

В то же время сопоставление данных гистологического исследования с результатами эмиссионного спектрального анализа не выявило убедительной закономерности в возникновении расшатывания протеза вследствие образования воспалительной гранулемы под воздействием металлов.

По нашему мнению, дальнейшее изучение данных спектрографического определения металлов в области эндопротеза суставов в зависимости от других влияющих факторов (длительность и интенсивность эксплуатации эндопротезов, масса пациента, биохимические факторы и др.) позволит установить пусковые механизмы нестабильности эндопротезов и решить некоторые другие вопросы клинической ортопедии. В частности, это поможет выработать обоснованные рекомендации больным в выборе профессии, трудового и бытового режимов, позволит продлить сроки службы эндопротезов и, следовательно, трудоспособность больных.

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют об имеющихся у экспертов-спектрографистов возможностях в оказании конкретной помощи работникам лечебно-профилактических учреждений и в совместном с ними решении отдельных актуальных задач.