Комплексное лечение гнойных ран грудной клетки после стернотомии с учётом костного метаболизма у больных сахарным диабетом II типа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.01.17, кандидат наук Волков Даниил Юрьевич

• Волков Даниил Юрьевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Волков Даниил Юрьевич

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Инфекционные осложнения срединной стернотомии

1.2. Сахарный диабет как патогенетический фактор, определяющий развитие остеопороза

1.3. Диагностические методы патологии костной системы при сахарном диабете II типа

1.4. Биохимические маркеры костного метаболизма у больных СД

1.5. Методы коррекции остеопенического синдрома и остеопороза,

у больных сахарным диабетом II типа

1.6. Применение медицинского озона в лечении раневой стернальной инфекции

1.7. Вакуумная терапия в лечении раневой стернальной инфекции

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Дизайн исследования

2.2. Клиническая характеристика групп больных

2.3. Методы обследования больных

2.4. Микробиологические методы исследования

2.5 Остеоденситометрия и другие инструментальные методы

исследования

2.6. Применяемые методы лечения раневой стернальной инфекции

2.7. Статистическая обработка данных

ГЛАВА 3. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЕНСИТОМЕТРИИ ПРОВЕДЕННОЙ У БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2 ТИПА И УСЛОВНО ЗДОРОВЫМИ ЛИЦАМИ

ГЛАВА 4. ПОКАЗАТЕЛИ МАРКЕРОВ КОСТНОГО МЕТАБОЛИЗМА И ГОРМОНАЛЬНОГО ОБМЕНА У БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ

ДИАБЕТОМ 2 ТИПА

ГЛАВА 5 . РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОЗОНОТЕРАПИИ И ВАКУУМНОЙ ТЕРАПИИ В ЛЕЧЕНИИ РАНЕВОЙ СТЕРНАЛЬНОЙ ИНФЕКЦИИ У БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ

ДИАБЕТОМ

ТИПА

5.1. Морфологическое исследование процесса заживления раневой стернальной инфекции

5.2. Результаты интегральной токсичности биоптатов ран грудины

5.3. Показатели микроциркуляции ран у больных с раневой стернальной инфекцией

5.4 Планиметрия при раневой стернальной инфекции

ВЫВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Список используемых в работе сокращений

АГ - артериальная гипертензия

АС - аортальный стеноз

АКШ - аортокоронарное шунтирование

БФ - бифосфонаты

КИЩФ - костный изофермент щелочной фосфатазы

ВОА - восходящий отдел аорты

ВТ - вакуумная терапия

ГРГ - гнойная рана грудины

ГРИ - глубокая раневая инфекция

ИБС - ишемическая болезнь сердца

ИМТ - индекс массы тела

ЛПВП -липопротеиды высокой плотности

ЛПНП - липопротеиды низкой плотности

ЛПОНП - липопротеиды очень низкой плотности

ЛПИ - лодыжечно-плечевой индекс

МД - медиастинальная дегисценция

МКМ - маркёры костного метаболизма

МКШ - маммарокоронарное шунтирование

МРИ - медиастинальная раневая инфекция

МПК - минеральная плотность кости

МПКТ - минеральная плотность костной ткани

МН - митральная недостаточность

НГ - нестабильность грудины

ОК - остеокальцин

ОП - остеопороз

ППС - приобретённый порок сердца ПР - протезирование

ПРО - показатель риска остеопороза

ПРИ - поверхностная раневая инфекция

С3 - скорость звука

СТР - стерномедиастинальная рана

СД - сахарный диабет

Са - кальций

ТРТК - тартрат-резистентная кислая фосфатаза

ЩФ - щелочная фосфатаза

ХПН - хроническая почечная недостаточность

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплексное лечение гнойных ран грудной клетки после стернотомии с учётом костного метаболизма у больных сахарным диабетом II типа»

Актуальность темы.

Как известно, сахарный диабет наиболее часто встречающееся заболевание среди всей эндокринной патологии. Постоянный рост заболевания среди населения и его глобальная распространённость, является одной из главных проблем практической медицины. По предварительным прогнозам Всемирной организации здравоохранения только в ближайшем бедующем нас ожидает увеличение количества больных сахарным диабетом на 41%, ожидается, что к 2025 году количество больных в развитых странах увеличится с 51 до 74 миллионов человек [1]. При этом в мировом масштабе прирост числа заболевших СД может составить до 120%. Учитывая, что наличие СД не так опасно для человека как развитие его осложнений, например, таких как ангиопатии, полинейропатии, нефропатии и ретинопатии, основной объём создаваемых методов лечения направлен на профилактику развития вышеперечисленных осложнений. Несомненно, что, качество жизни больного, а иногда и прогноз заболевания, определяет характер осложнений СД [2].

За последние несколько лет появилось достаточное количество работ свидетельствующих о наличии снижения костной массы и изменения микроархитектоники косной ткани, у больных страдающих СД, что в последствии ведёт к увеличению риска развития переломов [3]. В настоящее время не имеется общего мнения о влиянии СД 2 типа на снижения минеральной плотности кости. Но, по мнению многих авторов, разобщение процессов ремоделирования с преобладанием процессов резорбции является основополагающим в изменении МПК. Учитывая значительные успехи в исследовании механизмов и проявлений патологических изменений костной ткани при СД, до сих пор нет общего мнения о причинах изменений МПК скелета в условиях контролируемой гипергликемии [4].

В хирургической практике основным доступом при операциях на сердце, магистральных сосудах и органах средостения является срединная стернотомия. [5].

Общее количество выполненных операций на сердце с применением стернотомии за предыдущий год составило около 60 тысяч, стоит отметить что с каждым годом данное количество растёт [6]. Данный факт указывает о наличии большого количества преимуществ данного доступа начиная от универсальности доступа, заканчивая свободой действий выполняемых при оперативном вмешательстве. Для сравнения, в США общее количество операций составляет 75 тысяч [7].

Зная преимущества срединной стернотомии, необходимо помнить и о недостатках данного доступа. Высокая травматичность, нарушение целостности каркаса грудной клетки несомненно влияет на продолжительность лечения, что впоследствии сказывается на количество дней в послеоперационном периоде.

Для выполнения срединной стернотомии в арсенале у хирургов имеются высокооборотистые электромеханические стернотомы, способные с лёгкостью выполнить поставленную задачу, однако использование данных инструментов не предотвращает развития обильного кровотечения из тела грудины и надкостницы, что в последствии провоцирует возникновение ответной воспалительной реакции [8]. Что в дальнейшем в сочетании со сниженной МПК в результате СД, может привести к развитию ряда осложнений, таких как медиастинальная дегисценция либо раневой стернальной инфекции [9].

Постоянное совершенствование методик профилактики и лечения данной патологии, объясняется, прежде всего тем, что несмотря на полученные результаты, число больных с данным осложнением остаётся на довольно высоком уровне, а тенденции к снижению не наблюдается [10].

На сегодняшний день предложено большое количество препаратов и методов лечения послеоперационных ран грудной клетки, суть которых сводится к простому правилу - добиться очищение раны от фибрина и некротизированной ткани, и впоследствии ускорить процессы регенерации, что позволит добиться заживления ран в минимальные сроки. Состояние костной ткани при этом никто не учитывает, а наличие СД не вызывает настороженность у хирурга. В результате чего хирург может получить длительно не заживающую рану грудной клетки, с очень сомнительным положительным исходом лечения. Безусловно данный подход не приемлем, и требует пересмотра либо серьёзной модернизации. В результате чего было предложено использовать комплексный подход для лечения и профилактики данной патологии, заключающийся в использовании корректоров костного метаболизма в сочетании вакуум терапии и озонотерапии [11].

В мировой литературе, в последние годы, стали активно появляется статьи на тему применения различных методов лечения медиастинальной инфекции, но, до сих пор не изучена эффективность использования озонирования раствора в сочетании с вакуум терапией и корректорами костного метаболизма у больных СД 2 типа. Опубликованные единичные сообщения основаны на небольшом клиническом материале, что явилось основанием для выполнения данного исследования.

Цель работы: профилактировать и улучшить эффективность лечения медиастинальной раневой инфекции после стернотомии с учётом маркёров костного метаболизма у больных сахарным диабетом

Задачи исследования:

1. Провести анализ показателей минеральной плотности кости, у больных сахарным диабетом 2 типа с учётом сроков его возникновения и тяжести течения.

2. Проанализировать показатели маркёров костного метаболизма у больных СД 2 типа в зависимости от сроков его манифестации.

3. Оценить эффективность использования бисфосфонатов и препаратов кальция в качестве профилактики развития медиастинальной раневой инфекции при СД II типа.

4. Определить практическую эффективность и дать сравнительную оценку результатам комплексного и традиционного методов лечения медиастинальной раневой инфекции у больных СД 2 типа.

Научная новизна:

В представленной работе впервые выполнена ультразвуковая остеоденситометрия больным СД 2 типа, которым предстояло выполнение срединной стернотомии. Было доказано, что денситометрические показатели у больных СД 2 типа, в сопоставимых группах, не зависят от пола и возраста, но уменьшение минеральной плотности кости значительно выше у больных СД 2 типа, чем у условно здоровых лиц.

Впервые доказано, что явления локального остеопороза и изменение показателей костного метаболизма, таких как, щелочной фосфотазы и тартат резистентной кислой фосфотазы являются предвестниками снижения минеральной плотности кости. При выполнении ультразвуковой остеоденситометри, выявлено что в зависимости от срока заболевания СД 2 имеется снижение Т-индекса и скорости звука.

Клинически подтверждено, что комплексное применение озонированного раствора с вакуум-аспирацией является наиболее эффективным методом лечение раневой медиастиальной инфекции в сравнении с традиционным лечением, а применение стронция ранелата у больных СД 2 типа, позволяет осуществить эффективную профилактику развития медиастинальной дегисценции.

Практическая значимость

Для выявления сниженной минеральной плотности костной ткани у больных с СД 2 типа, которым предстоит выполнение срединной стернотомии, используется определение маркёров костного метаболизма для диагностики процессов костеобразования. Для определения плотности костной ткани использоваться ультразвуковая остеоденситометрия. На основании полученных результатов выполняется приём корректоров костного метаболизма, что является эффективной профилактикой развития медиастинальной дегисценции в послеоперационном периоде.

Разработан и введён в практику способ профилактики и лечения раневой стернальной инфекции у больных СД 2 типа перенёсших срединную стернотомию, основанный на профилактическом назначении и применении корректоров костного метаболизма больным СД 2 типа с выявленными признаками остеопении и остеопороза на ультразвуковой остеоденситометрии. Так же доказано, что совместное использование озонированного раствора и вакуум-терапии способствует более быстрому и эффективному лечению раневой стернальной инфекции.

Положения, выносимые на защиту:

1. Развитие остеопенического синдрома у больных СД 2 типа развивается после 5 лет от момента его манифестации.

2. Процессы резорбции костной ткани выявляются у больных СД 2 типа со сроком заболевания от 5 до 10 лет, при сроке заболевания свыше 10 лет скорость костеобразования остаётся на прежнем уровне, а скорость резорбции костной ткани резко снижается.

3. Назначение бифосфонатов является эффективным методом профилактики диабетической остеопатии и как в следствии медиастинальной дегисценции после стернотомии.

4. Комплексное лечение глубокой медиастинальной инфекции после стернотомии озонированным раствором и вакуум - аспирацией при СД 2 типа является более эффективным методом по сравнению с традиционным методом лечения.

Внедрение в практику

Результаты исследования внедрены в практику ФГБУ Федерального центра сердечно сосудистой хирургии г. Красноярска, хирургических отделений ЧУЗ «Клиническая больница "РЖД-Медицина" города Красноярск», КГБУЗ «Красноярской межрайоной клинической больници №7». Основные положения диссертации используются на практических занятиях и лекциях курсантов и клинических ординаторов ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого Минздрава России.

Апробация результатов диссертации:

Результаты исследований доложены на:

1. Конференции молодых ученых и специалистов, г. Красноярск в 2016,2017,2018,2019;

2. Совместном заседании сотрудников кафедры общей хирургии им. проф. М.И.Гульмана ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого Минздрава России;

3. Совместном заседании сотрудников кафедры сердечно-сосудистой хирургии ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого Минздрава России;

4. Совместном заседании хирургов ЧУЗ «Клиническая больница "РЖД-Медицина" города Красноярск»;

5. Совместном заседании хирургов КГБУЗ «Красноярской межрайоной клинической больнице №7»;

6. Совместном заседании хирургов ФГБУ Федерального центра сердечно сосудистой хирургии г. Красноярск;

7. VII Съезде хирургов Сибири, г. Красноярск, 13-14 ноября 2019г.;

8. Красноярском краевом обществе хирургов 2019г.;

Личный вклад соискателя

Обследовал и выполнял весь объем лечения больных с медиастинальной раневой инфекцией. Материал, представленный в диссертации, собран, обработан и проанализирован лично соискателем. Провёл обзор литературы посвященой данной проблеме. Выполнил статистическую обработку полученных данных. Опубликовал полученные результаы в медицинских журналах.

Публикации по теме диссертации:

По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из которых 5 -работ в журналах рецензируемых ВАК, получен 1 патент на изобретение РФ.

Структура и объем работы:

Диссертация изложена на _ страницах машинописного текста и

состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов, трех глав собственных исследований, заключения, выводов, списка сокращений,

списка литературы из _ отечественных и _ иностранных источников.

Работа иллюстрирована 40 таблицами, 14 рисунками и 12 диаграммами.

Работа выполнена на кафедре сердечно-сосудистой хирургии (зав. кафедрой, д.м.н., профессор Сакович В.А.) и кафедре общей хирургии имени профессора М.И. Гульмана (зав. кафедрой, д.м.н., профессор Винник Ю.С.) ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого Минздрава России.

Клинический этап работы был выполнен на клинических базах кафедры сердечно-сосудистой хирургии и общей хирургии ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого Минздрава России. ФГБУ Федерального

центра сердечно-сосудистой хирургии г. Красноясрк и ЧУЗ «Клинической больнице "РЖД-Медицина" города Красноярск». Для лабораторного определения маркёров костного метаболизма использовалась лабораторая ЧУЗ «Клинической больницы "РЖД-Медицина" города Красноярск», а микробиологическое исследование патогенной флоры на базе ФБУЗ "Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае. Интерпретация результатов микробиологических исследований была проведена на кафедре микробиологии имени доцента Зельмановича Б.М. ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого Минздрава России (зав. кафедрой к.б.н. доцент Перьянова О.В.). Материал доставлялся, обрабатывался и анализировался на базе кафедры патологической анатомии имени профессора П.Г. Подзолкова с курсом ПО КрасГМУ (д.м.н., профессор Кириченко А.К.). Статистическая обработка полученных результатов проводилась на кафедре медицинской кибернетики КрасГМУ (зав. кафедрой, д.м.н., профессор Виноградов К.А.). Патентно-информационный поиск и написание заявок на патенты проводились в секторе патентной информации научной библиотеки КрасГМУ (руководитель университетского библиотечного информационного центра Шереметова И.А.).

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Инфекционные осложнения срединной стернотомии.

В настоящее время, в эпоху развития миниинвазивных, видеоассистированых и эндоскопических операций. Хирург стоит между сложным выбором того или иного хирургического доступа. С одной стороны общепринятые принципы которыми руководствуется хирург при выборе хирургического доступа такими как анатомической и физиологической доступности, технической возможности, а так же адекватной ревизии заинтересованных органов, и простоте исполнения для хирурга, а с другой стороны косметичность и атравматичность доступа [12].

Несмотря на мировую тенденцию к минимизации хирургического доступа, до сих пор одним из наиболее часто используемых доступов к сердцу и органам средостения является полная продольная срединная стернотомия [13]. Использование срединной стернотомии обеспечивает хорошую визуализацию органов переднего средостения, удобство для хирурга и возможность расширения доступа при развитии осложнений. На сегодняшний день сложно поверить, что данной методике более 100 лет, когда в 1897 году хирург H. Milton впервые выполнил первую продольную срединную стернотомую, а O. Julian в 1957 году и H.B. Shumacyer в 1953 году популяризовали данную технику и рекомендовали её для использования операций на сердце [14]. Хирургическое сообщество быстро отметило преимущества данного метода, так в результате быстрого и не сложного выполнения доступа, значительно сокращалось время операций, а ятрогенные травмы лёгких стали единичным [15]. Но, уже в те времена хирурги понимали, что данный доступ наравне с преимуществами имеет и недостатки. Нарушение целостности костного каркаса грудной клетки, высокая травматичность и обильное кровотечение из надкостницы и костной ткани, ведущее в дальнейшем к возникновению воспалительной реакции, всё

это вело к высокому риску развития послеоперационных осложнений таких как медиастинальная дегисценция и глубокая медиастинальная раневая инфекция [16].

К сожалению на данный момент не существует единой классификации стерномедиастинита или глубокой медиастинальной раневой инфекции. Возможно отсутствие единой классификации связано с тем что стерномедиастинит имеет множество особенностей течения заболеваний, большое количество вариаций лечения, в результате чего полноценно систематизировать данный процесс не представляется возможным. По нашему мнению наиболее удачной является классификация стерномедиастинита от 1996 года, созданная R.M. El Oakley и J.E. Wright (табл.1.1) в основе которой лежит наличие факторов риска и зависимость диастаза грудины от наличия патогенной флоры.

Таблица 1.1

Классификация стерномедиастинита R.M. El Oakley и J.E. Wright

Тип Описание

I Медиастинальная дегисценция (Mediastinal dehiscence) - расхождение раны и костных структур без признаков инфекции и при отрицательных результатах микробиологического исследования.

II Медиастинальная раневая инфекция (Mediastinal wound infection) клинически или микробиологически доказанная инфекция престернальных мягких тканей или остеомиелит грудины.

А Поверхностная раневая инфекция (Superficial wound infection) -инфекция, локализованная в престернальных мягких тканях.

В Глубокая раневая инфекция или медиастинит (Deep wound infection or

mediastinitis) - остеомиелит грудины без или с вовлечением глубоких структур средостения.

Изучая мировую статистику можно сказать, что частота послеоперационного стерномедиастинита варьируется в пределах 0,4-5% [17]. Летальность при этом достигает 14-47 % [18]. А выживаемость к концу первого года после развития и успешного лечения стернальной инфекции снижается на 15%.

Безусловно на риск развития данного осложнения, влияют различные факторы риска. Которые как и при других заболеваниях делятся на периоперационные инфекционные и неинфекционные осложнения стернотомной раны [19]. Факторы риска такие как возраст, сахарный диабет, низкий сердечный выброс, трудно поддаются коррекции [20]. Однако существует и другие факторы риска, на которые способен повлиять пациент и хирург, что в последующем поможет нивелировать или уменьшить их воздействие. Со стороны пациента это борьба с излишним весом, отказ от курения, соблюдение профилактических мероприятий после операции [21]. А

со стороны хирурга щадящее использование диатермокоагуляции [.....],

медицинского воска [.....], совершенствование хирургической техники

рассечения и закрытия грудины.

Изучая различные исследования связанные с темой снижения частоты раневых осложнений, можно выделить две основные цели направления работ:

1. Более широкое применения миниинвазивных доступов, без нарушения целостности каркаса грудной клетки [....];

2. Внедрение в практику современных металлоконструкций для более плотной стабилизации костных структур грудины [....].

В последнее время, стали появляться современные методики использующие новые инертные материалы для металоостеосинтеза грудины, что позволяет решить проблему надёжной иммобилизации грудины. Данные методики показывают не плохие результаты, однако стоит отметить, что надёжная иммобилизация грудины, не уменьшает травмотичность доступа и как следствие не устраняет один из основных механизмов развития стерномедиастинита [....].

Описаны методики использования современного адгезивного кальцийсодержащего материала - Криптонит, стоит отметить, что самостоятельно оценить эффективность данного материала не представляется возможным в виду отсутствии его регистрации [.. ]. По данным зарубежных источников этот материал позволяет существенно повысить иммобилизацию грудины и снизить риск развития стерномедиастинита.

Небезызвестный Швейцарский кардиохирург П.Р. Фогт представляет в своих работах комплексный подход к выполнению стернотомии и дальнейшему ушиванию раны. В спектр его рекомендаций входят периоперационные мероприятия, методика ушивания стернотомной раны, антибиотикопрофилактика, а так же использование, вместо обычного воска, пасты на основе гентамицина. Проблемой применения данных мер, является то что на их фоне сложно судить о вкладе какого либо фактора в нормальное течение заживления костной ткани, к тому же, очень сложно оценить необходимость выполнения всех используемых мероприятий.

Нерешенность вышеизложенных проблем заставляет вести поиск новых, более эффективных методик не только для рассечения грудины и выбора гемостатических материалов с минимальным влиянием на репарацию грудины, но и современных комплексных подходов в лечении уже возникших осложнений.

1.2. Сахарный диабет как патогенетические фактор, определяющий развитие остеопороза.

По результатам всемирной организации здравоохранения сахарный диабет стоит на третьем месте по количеству причин летальных случаев не инфекционной этиологии, это даёт право называть СД эпидемией XXI века. В результате огромного количества больных и их постоянного увеличения, проблема СД решаются на уровне государства, что можно увидеть в виде специальных программ помощи населению [36].

К хроническим осложнениям СД II типа, можно отнести нефропатию, ретинопатию, полинейропатию и другие не менее известные заболевания. Так же за последнее время проведено множество научных исследований, в которых доказано влияние СД II типа на развитие остеопенического синдрома или остеопороза костей, что может привести к костно-деструктивным изменениям скелета [53].

Угнетенную функцию остеобластов, что является одним из признаков остеопороза, можно увидеть у большинства больных СД II типа, это является проявлением хронической инсулиновой недостаточности и метаболическому ацидозу свойственному СД II типа [67, 57]. Остеопороз основан на диабетической коллагенопатии, которая приводит к разрежению костей и замещению их жировой тканью [41, 24]. Остеопороз на начальных этапах его развития клинически не проявляется. Лишь после потери костного вещества более чем на 20% можно выявить рентгенологические признаки [21].

Опасность остеопороза при СД II типа заключается в том, что он превращается в системную патологию соответственно влияет на плотность всех костей скелета. Диабетический остеопароз значительно снижает плотность костной ткани, в результате чего он иногда становится причиной патологических переломов. Костная ткань представляет собой постоянно меняющуюся динамическую систему, в которой происходят процессы ремоделирования: резорбция кости - разрушение костной ткани и образование кости - образование новой костной ткани. В любой момент

времени ремоделирование кости происходит в отдельных единицах структуры кости - основной многоклеточной единице, функция которой заключается в поддержании баланса кости. Остеокласты, остеобласты, активные мезенхимальные клетки, капиллярные петли образуются основными единицами [..].

Сроки существования этих единиц имеют постоянное значение, что способствует равновесию между процессами формирования кости и резорбции кости [71,172]. Временные несовпадающие действия отдельных основных многоклеточных единиц регулируют интенсивность ремоделирования, которая достигает максимума в юношеском возрасте, затем постепенно снижаются [189].

Физиологическая атрофия костной ткани является следствием снижения активности ремоделирования кости. Принято считать, что в норме потеря костной массы у женщин и мужчин варьируется в диапазоне 0,7-2,5% и 0,5-1,3% в год соответсвтенно [136].

Костную ткань составляют два основных клеточных элемента, межклеточного вещества и минеральных компонентов. Межклеточное вещество состоит из костного матрикса, основу которого составляют коллагеновые фибриллы. При микроскопии клеточный состав кости состоит из: остеобластов - это крупные клетки с базофильной плазмой, обладающие способностью к синтезу белка (костеобразующие клетки); остеокластов -представляющие собой гигантские многоядерные клетки, которые поглощают костную ткань благодаря лизосомальным ферментам; остеоцитов которые являются метаболически неактивными костными клетками, расположенными в небольших лакунах остеоцитов, глубоко встроенных в кость [47].

Как и в любом процессе, в костном ремоделировании запрограммирована чёткая последовательность событий [127]. В результате

влияния определённых стимулов, группа остеокластов резорбирует кость. Поверхность резорбированной кости покрыто остеобластами, которые образуют новообразованную кость (остеоид), подвергающуюся минерализации [114, 178]. Соотношение между резорбцией кости и образованием кости регулируется множеством гормонов эндокринной системы [11].

Таким образом, до сих пор нет единого мнения о сроках и причинах изменения МПКТ у пациентов с диабетом, кроме того, у пациентов с диабетом 2 типа характер изменений в костной ткани остается дискуссионным [227]. Нет методов диагностики остеопороза у больных сахарным диабетом на ранних стадиях, нет профилактических мер, направленных на снижение развития остеопороза и обеспечение метаболического контроля.

1.3. Диагностические методы патологии костной системы при сахарном диабете II типа.

Создание и модернизация существующих методик лечения больных СД II типа, значительно увеличило продолжительность жизни и, как следствие, увеличило частоту поздних осложнений [...]. Остеопороз несомненно является одним из таких осложнений. Стоит отметить что почти у всех пациентов первой жалобой при остеопорозе является боль в суставах, спине и крестцовой области [...]. Но так же стоит помнить, что у больных с СД II типа, в 50% случаев остеопороз протекает бессимптомно и к сожалению выявляются уже при наличии грубых клинических проявлений [9]. У всех больных у которых подозревается сочетание СД 2 типа и остеопенического синдрома, следует изучить биохимические маркёры костной резорбции и образования кости для установления степени остеропении [...]. Многие врачи привыкли диагностировать остеопороз на основании рентгеновских снимков, но информативность данной методики достаточно низкая, так как, он позволяет диагностировать остеопороз при потери костной массы от 20%, а

также, стоит отметить наличие субъектевизма при оценки рентгенограмм [....]. По рентгенологическим признакам наблюдаются минимальная, небольшая, умеренная и выраженная остеопения, что соответствует степени тяжести остеопении по Крузе (1978).

Для более точного определения плотности костной ткани так же можно использовать компьютерную томографию, при данном исследовании можно с высокой точностью определить трабекулярную массу кости и в дальнейшем прогнозировать риск перелома. Но, высокая доза облучения по сравнению с двухфотонной рентгеновской денситометрией и высокая цена не способствовали распространению данного метода [74].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Волков Даниил Юрьевич, 2020 год

циты

Макрофаги 9,49±1,05 9,32±1,20 9,40±1,30 9,17±1,13 p* =0,640

Фибро-бласты 26,15±2,49 25,8±1,87 26,29±2,36 25,93±2,62 p* =0,640

Кровенос 59,78±17,21 60,01±17,27 60,75±17,7 59,28±16,27 р** =0,904

ные

сосуды

р* - значимость различий между несколькими группами по Н-критерию Краскела — Уоллиса (Kruskal — Wallis test)

р** - значимость различий между несколькими группами методом дисперсионного анализа (ANOVA)

У больных 1-й группы в биоптате из краёв раны определялся менее выраженный отек по сравнению с предыдущим сроком. Полиморфно-клеточная воспалительная инфильтрация сохранялась на прежнем высоком уровне, но отмечалось уменьшение доли нейтрофильных гранулоцитов с увеличением количества макрофагов, лимфоцитов и фибробластов (табл. 5.1.2.), (рис.5.1.5). Наблюдалось увеличение числа капилляров на единицу площади дермы (табл. 5.1.3.).

Таблица 5.1.2.

Содержание клеточных элементов (в %) в соединительной ткани вокруг раны на 10 день лечения (M±o).

1 группа 2 группа 3 группа 4 группа Р

р1-2<0,001

р1-3<0,001

Нейтро-филы 46,04±2,71 36,89±2,70 36,30±3,25 30,01±3,02 р1-4<0,001 р2-3=0,454 р2-4<0,001 р3-4<0,001

р1-2=0,655

р1-3=0,418

Лимфоциты 11,98±1,35 12,09±1,29 12,18±1,25 9,98±1,20 р1-4<0,001 р2-3=0,794 р2-4<0,001 р3-4<0,001

р1-2<0,001

р1-3<0,001

р1-4<0,001

Макрофаги 13,96±1,83 16,93±1,92 17,63±1,87 22,03±1,94 р1-3=0,418 р2-3=0,175 р2-4<0,001 р3-4<0,001

р1-2 - значимость различий между 1 и 2 группой, р1-3 - значимость

различий между 1 и 3 группой, р 1-4 - значимость различий между 1 и 4

группой, р2-3 - значимость различий между 2 и 3 группой, р2-4 значимость

различий между 2 и 4 группой, р3-4 - значимость различий между 3 и 4

группой.

Таблица 5.1.3.

Содержание клеточных элементов (в %) и кровеносных сосудов (

количество на 1 кв.мм) в соединительной ткани из краёв раны на 10

день лечения (М±о).

1 группа 2 группа 3 группа 4 группа Р

р1-2<0,001

р1-3<0,001

Фибро-бласты 32,03±2,92 38,09±3,49 37,89±3,53 41,00±2,93 р1-4<0,001 р2-3=0,814 р2-4=0,003 р3-4=0,002

р1-2<0,001

р1-3<0,001

Кровенос ные 76,37±12,33 83,31±14,45 84,68±14,31 93,82±20,26 р1-4<0,001

сосуды р2-3=0,426 р2-4<0,001 р3-4<0,001

р1 -2 - значимость различий между 1 и 2 группой, р1 -3 - значимость различий между 1 и 3 группой, р 1 -4 - значимость различий между 1 и 4 группой, р2-3 - значимость различий между 2 и 3 группой, р2-4 - значимость различий между 2 и 4 группой, р3-4 - значимость различий между 3 и 4 группой.

У пациентов 2-й группы, которым обрабатывали рану озонированной дистиллированной водой и озонированным маслом, также наблюдалось снижение морфологических проявлений воспаления, сопровождающееся уменьшением отека, ростом капилляров, менее выраженной, по сравнению с контрольной группой, инфильтрацией нейтрофилами, макрофагами и лимфоцитами. При сравнении соотношения клеточных элементов в дерме, отмечалось снижение числа нейтрофилов, за счет увеличения количества макрофагов и фибробластов (табл.5.1.2.,5.1.3.), (рис.5.1.6.). Также увеличивалось количество сосудов на единицу площади дермы, по сравнению с контрольной группой (табл.5.1.3.).

Таблица 5.1.4.

Содержание клеточных элементов (в %) и кровеносных сосудов (количество на 1 кв.мм) в соединительной ткани из краёв раны на 15 день лечения (M±o).

1 группа 2 группа 3 группа 4 группа Р

Нейтро-филы 36,45±2,98 27,85±2,83 28,71±2,78 20,30±1,97 р1-2<0,001 р1-3<0,001 р1-4<0,001 р2-3=0,285 р2-4<0,001 р3-4<0,001

Лимфоциты 8,91±1,02 8,65±1,24 7,93±1,16 7,13±1,40 р1-2=0,431 р1-3=0,002 р1-4<0,001 р2-3=0,033 р2-4<0,001 р3-4=0,029

Макрофаги 18,48±1,59 21,48±2,18 21,93±1,73 9,08±1,15 р1-2<0,001 р1-3<0,001 р1-4<0,001 р1-3=0,418

р2-3=0,637 р2-4<0,001 р3-4<0,001

р1 -2 - значимость различий между 1 и 2 группой, р1 -3 - значимость различий между 1 и 3 группой, р 1 -4 - значимость различий между 1 и 4 группой, р2-3 - значимость различий между 2 и 3 группой, р2-4 - значимость различий между 2 и 4 группой, р3-4 - значимость различий между 3 и 4 группой.

У пациентов 3-й группы в микропрепаратах из края раневого дефекта по сравнению с предыдущим сроком наблюдения определялось уменьшение отека дермы, степени метахромазии коллагеновых волокон, уменьшение плотности воспалительного полиморфно-клеточного инфильтрата. В клеточном инфильтрате статистически значимо уменьшалось количество нейтрофилов, увеличивалось количество макрофагов. Отмечалось также увеличение доли фибробластов и количества новообразованных сосудов на единицу площади (табл.5.1.2.), (рис.5.1.7.).

Таблица 5.1.5.

Содержание клеточных элементов (в %) и кровеносных сосудов (количество на 1 кв.мм) в соединительной ткани из краёв раны на 15 день лечения (M±o).

1 группа 2 группа 3 группа 4 группа Р

р1-2<0,001

Фибро- р1-3<0,001

40,16±2,64 46,02±3,55 45,43±2,66 67,48±2,9

бласты р1-4<0,001

р2-3=0,596

р2-4<0,001

р3-4<0,001

р1-2<0,001

Кровенос ные сосуды р1-3<0,001

91,56±20,54 108,29±20,3 8 111,58±20,4 2 148,94±20,4 9 р1-4<0,001 р2-3=0,182 р2-4<0,001 р3-4<0,001

р1-2 - значимость различий между 1 и 2 группой, р1-3 - значимость различий между 1 и 3 группой, р 1-4 - значимость различий между 1 и 4 группой, р2-3 - значимость различий между 2 и 3 группой, р2-4 - значимость различий между 2 и 4 группой, р3-4 - значимость различий между 3 и 4 группой.

Рисунок 5.1.5. Биоптат из краёв раны пациента 1-й группы на 10 сутки лечения. Экспрессия СБ31 эндотелием сосудов. Ув. х200.

Рисунок 5.1.6. Биоптат из краёв раны пациента 2-й группы на 10 сутки лечения. Экспрессия СБ31 эндотелием сосудов. Ув. х100.

У пациентов 4-й группы на 10 день после начала лечения в гистологических препаратах наблюдалось снижение степени отека межклеточного вещества, уменьшение инфильтрации нейтрофилами, лимфоцитами, макрофагами, увеличение количества новообразованных капилляров.

Рисунок 5.1.7. Биоптат из краёв раны пациента 3-й группы на 10 сутки лечения. Экспрессия СБ31 эндотелием сосудов. Ув. х100.

Рисунок 5.1.8. Биоптат из краёв раны пациента 4-й группы на 10 сутки лечения. Экспрессия СБ31 эндотелием сосудов. Ув. х400.

Струп был тонкий, представлен фибринозными массами с примесью нейтрофилов (рис.5.1.8.). При этом так же, как и в других группах, отмечалось уменьшение доли нейтрофилов и увеличение доли макрофагов, фибробластов и лимфоцитов (табл.5.1.2.). При сравнении соотношения клеток и количества капилляров в дерме в зоне воспаления между пациентами разных групп на 10 сутки лечения статистически значимо уменьшалась доля нейтрофилов во 2-й, 3-й и 4-й группах по сравнению с 1-й (контрольной) группой. При этом статистически значимых различий между 2-й и 3-й группами не было. Уменьшение доли нейтрофильных гранул оцитов происходило за счет увеличения количества макрофагов и фибробластов у пациентов опытных групп по сравнению с пациентами контрольной группы.

Между пациентами 2-й и 3-й опытных групп статистически значимых отличий по этому показателю не было.

У пациентов 4-й группы уменьшалось количество нейтрофилов и увеличивалось количество макрофагов и фибробластов данные изменения были статистически значимыми по сравнению со всеми группами (табл.5.1.2.). При гистологическом и морфометрическом исследовании биоптатов из краёв ран через 15 дней лечения различными способами во всех группах отмечалось прогрессивное уменьшение морфологических признаков воспаления: уменьшался отек, образовывались кровеносные сосуды, уменьшалась клеточная воспалительная инфильтрации, появлялись признаки регенерации эпидермиса.

У пациентов первой группы на 15 сутки лечения в ране определялось разрастание вновь образованных капилляров. Эти сосуды располагались в скоплениях фибробластов, макрофагов, лимфоцитов. Сохранялась диффузно-очаговая инфильтрация нейтрофилами, в поверхностных слоях дермы под струпом (рис.5.1.9). Эпидермис с регенераторно-диспластическими изменениями определялся в краевой зоне. Также как и в предыдущие сроки, отмечалось уменьшение количества нейтрофилов за счет увеличения числа макрофагов, фибробластов и лимфоцитов. Наблюдалось увеличение количества сосудов (табл.5.1.4., 5.1.5.).

У пациентов 2-й группы развивалась зрелая грануляционная ткань под тонким струпом, который замещался эпидермисом. При морфометрии отмечалось уменьшение доли нейтрофилов за счет увеличения количества фибробластов. Количество макрофагов и лимфоцитов не имело статистически значимых отличий от этих показателей на 10-е сутки лечения. (табл.5.1.5.), (рис.5.1.10).

Рисунок 5.1.9. Биоптат из краёв раны пациента 1-й группы на 15 сутки лечения. Экспрессия СБ31 эндотелием сосудов. Ув. х400.

У пациентов 3-й группы наблюдалось развитие грануляционной ткани под струпом, инфильтрированной нейтрофилами, макрофагами, лимфоцитами. Фибробласты располагались преимущественно вокруг сосудов. (табл.5.1.3.), (рис.5.1.11) .

Рисунок 5.1.10. Биоптат из краёв раны пациента 2-й группы на 15 сутки лечения. Экспрессия СБ31 эндотелием сосудов. Ув. х400.

У пациентов 4-й группы в биоптате из дна раны определялось разрастание зрелой грануляционной ткани (рис.5.1.12.).

Рисунок 5.1.11. Биоптат из краёв раны пациента 3-й группы на 15 сутки лечения. Экспрессия СБ31 эндотелием сосудов. Ув. х200

Рисунок 5.1.12. Биоптат из краёв раны пациента 4-й группы на 15 сутки лечения. Экспрессия СБ31 эндотелием сосудов. Ув. х200

Воспалительная инфильтрация была скудной, представлена преимущественно очаговыми паравазальными инфильтратами. В клеточном составе значительную долю занимали фибробласты и фиброциты.

(табл.5.1.12). При сравнении между собой морфологической картины и полученных данных у пациентов всех 4-х групп на 15 сутки после начала лечения, отмечен статистически значимый низкий уровень содержания гранулоцитов, макрофагов, лимфоцитов. Высокий уровень фибробластов в препаратах был у пациентов 4-й группы. Также у этих больных статистически значимо увеличилось количество сосудов на единицу площади. Следует отметить, что у пациентов 1-й группы количество макрофагов, фибробластов и сосудов статистически значимо было меньшим, чем у пациентов остальных групп, сохранялась инфильтрация нейтрофильными гранулоцитами. Между пациентами 2-й и 3й групп определялось статистически значимое различие в количестве макрофагов и лимфоцитов.

Таким образом, анализ гистологических и морфометрических параметров свидетельствует, что у пациентов всех групп наблюдается положительная динамика при применении указанных способов лечения. Но скорость развития сосудистого русла и грануляционной ткани, выраженность эпителизации мягких тканей, свидетельствуют, что наиболее эффективным является комплексное применение озонотерапии с вакуумной терапией в лечении раневой стернальной инфекции (4-я группа пациентов).

50

.о

со о

о

СР

40

,5= 30

си

X

о ей

& 20

си

о * 10

1 группа

2 группа

3 группа

4 группа

0 день

10 день

15 день

0

Рисунок 5.1.13. Динамика изменения содержания нейтрофилов в группах пациентов с раневой стернальной инфекцией.

14

12

10

о -8-

о со

сЗ си

т ^

о

4

2

1 группа

2 группа

3 группа

4 группа

0 день

10 день

15 день

8

6

0

Рисунок 5.1.14. Динамика изменения содержания лимфоцитов в группах пациентов с раневой стернальной инфекцией.

При этом значительно уменьшается инфильтрация нейтрофильными гранулоцитами (рис.5.1.13), макрофагами (рис.5.1.15), лимфоцитами.

20

со о

го

-& 15

о ^

ГО

2 10

сЗ си т

о

5

0

1 группа

2 группа

3 группа

4 группа

0 день

10 день

15 день

Рис..5.1.15. Динамика изменения содержания макрофагов в группах пациентов с раневой стернальной инфекцией.

80

70

- 60 в

о &

Го 50

О

ю 40

о со

сЗ си

т ^

о

30

20

10

1 группа

2 группа

3 группа

4 группа

0 день

10 день

15 день

Рис. 5.1.16. Динамика изменения содержания фибробластов у пациентов с раневой стернальной инфекцией.

0

Отмечается активная пролиферация фибробластов (рис.5.1.16) с восстановлением структуры соединительнотканного остова дермы, развивается сосудистая капиллярная сеть (рис.5.1.17).

160

140

53 120

<я

= 100

CQ

О

ч

£ о о о

о со

сЗ

CD

т

80

60

о

40

20

1 группа

2 группа

3 группа

4 группа

0 день

10 день

15 день

0

Рисунок 5.1.17 . Динамика изменения количества сосудов в группах у пациентов с раневой стернальной инфекцией.

Наименее эффективной следует признать стандартную методику лечения с обработкой раны повидон-йодом и левомиколем в 1-й группе, так как при этом длительно сохраняется полиморфно-клеточная воспалительная инфильтрация, отмечается слабый рост сосудов, низкая активность фибробластов (рис.5.1.13 - 5.1.17). Использование для лечения раны озонированный раствор значительно повышает эффективность лечения: по сравнению с другими группами быстрее снижается уровень нейтрофилов, более активно растут сосуды и т.п.

Существенных морфологических различий в течении раневого процесса у пациентов 2-й и 3-й групп не отмечено (рис.5.1.9.-5.1.12.). Наиболее эффективным в лечении раневой стернальной инфекции является

комплексное применение озонотерапии с вакуумной терапией у пациентов 4-й группы (5.1.13 - 5.1.17).

5.2. Интегральная токсичность биоптатов раневой стернальной инфекции.

С целью определения интегральной токсичности биоптатов, полученных из инфекционных ран грудной клетки, был исследован их люциферазный индекс. При развитии глубокой раневой медиастинальной инфекции во всех биологических пробах люциферазный индекс находился на высоком уровне и составлял в среднем 0,83 у.е. Высокий уровень интегральной токсичности обусловлен микробной контаминацией раны, значительным содержанием продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (Табл.5.2). Статистически значимых различий люциферазного индекса в полученных образцах не определялось.

Таблица 5.2.

Микробная флора инфекционных ран грудной клетки у больных сахарным диабетом II типа

Возбудитель Частота

8.аигеш 18%

S.epidermidis 18%

Е.соП 16%

Е^^аесаПс 8%

P.aeroginosa 6%

Нет роста 34%

К 10-м суткам лечения при обработке ран грудины у 4-х групп пациентов лучшие результаты были получены при комплексном применении озонотерпии с вакуумной терпией (4 группа). (рис.5.2.1).

Рисунок 5.2.1. Значение люциферазного индекса биоптата из инфекционных ран грудной клетки на 10-е сутки лечения.

К 15-м суткам лечения наименьшее значение люциферазного индекса отмечалось в группе больных, получавших комплексную озоно и вакуумную терапию (рис.5.2.2.).

Рисунок 5.2.2. Значение люциферазного индекса биоптата из инфекционных ран грудной клетки на 15-е сутки лечения.

5.3. Микроциркуляции у больных с медиастинальной раневой инфекцией.

С целью определения выраженности воспалительного процесса в гнойной ране грудины, измеряли кровоток в ране с помощью лазер -доплеровского флоуметра BLF - 21 фирмы "Transonic System, Inc." для

-э

измерения кровоснабжения в 1мм ткани.

Таблица 5.3.1.

Исследование микроциркуляции в краях послеоперационной раны грудной клетки (мл/мин на 100 грамм ткани).

Группы больных Сроки регистрации кровотока Р

10-е сутки 15-е сутки

1-я группа. Традиционное 10,91±1,83 9,5±1,13 р=0,236

лечение.

2-я группа. Озонотерапия. 12,3±2,01 10,3±1,27* р=0,0413

3-я группа. Вакуумная терапия 9,7±1,25 8,2±1,42* р=0,0366

4-я группа Озонотерапия+ Вакуумная терапия 10,8±1,95 7,3±1,16* р=0,0432

р* - значимость различий между несколькими группами по Н-критерию Краскела — Уоллиса (Kruskal — Wallis test)

Проведенные исследования выявили следующие закономерности: при начале лечения у больных отмечался повышенный уровень кровотока в длительно незаживающей ране грудины, достигающий 11,8±1,07 мл/мин на 100 грамм ткани, что связано с активностью воспалительного процесса в ране. На фоне проводимого лечения различными методами кровоток постепенно снижался. К 15-м суткам наименьшее значение уровня кровотока в тканях было в группе больных, получаших лечение методом озонотерапии в сочетании с вакуумой терапией (табл.5.3.1.), что связано с уменьшением воспаления в тканях и активацией репаративных процессов.

Выводы

1. Снижение минеральной плотности кости, установленное при остеоденситометрическом исследовании у больных сахарным диабетом 2 типа, связано с возрастом манифестации диабета, длительностью заболевания более пяти лет и степенью его тяжести.

2. Определение уровня костной кислой фосфатазы и тартар-резистентной кислой фосфатазы ТКЛР5Ь в крови больных сахарным диабетом 2 типа с разными сроками его манифестации является эффективным способом раннего определения нарушения минеральной плотности костной ткани.

3. Дополнительное применение препаратов кальция и бифосфонатов с профилактической и лечебной целью у больных сахарным диабетом 2 типа позволило снизить развитие остеопенического синдрома и дигисценцию грудины без наличия инфекции с 40% до 8,4% и при глубокой медиастинальной инфекции с 56% до 20%.

4. Оптимизированная схема комплексной профилактики и лечения медиастинальной раневой инфекции у больных сахарным диабетом 2 типа, предусматривая локальную направленную обработку раны озонированным раствором и вакуум аспирацию, способствовала снижению кровотока в тканях с 11,8 до 7,3мл/мин на 100гр. тканей, к 15-м суткам лечения, тогда как при традиционном методе лечения с 11,8 до 9,5мл/мин на 100гр.тканей, что связано с уменьшением воспаления в тканях и активацией репаративных процессов, а так же значимому сокращению длительности госпитализации больных с 34,0 (32,0; 36,0) суток до 30,0(28,0;32,0) суток при благоприятном исходе заболевания.

Практические рекомендации:

1. Кардиохирургическим больным с СД 2 типа, которым предстоит стернотомия, показано проведение денситометрического исследования в предоперационном периоде. Особенно в раннем назначении этого исследования с целью уточнения состояния костной ткани нуждаются пациенты с некомпенсированным и субкомпенсированным течением заболевания, а также имеющие отягощенную наследственность по наличию остеопороза.

2. Как дополнительный метод диагностики диабетической остеопении, с целью профилактики развития глубокой медиастинальной инфекции с дегисценцией грудины в послеоперационном периоде, рекомендовано использовать определение ферментов костеобразования и резорбции костной ткани.

3. Всем пациентам с сахарным диабетом 1 и 2 типа в предоперационном периоде необходимо проводить своевременные мероприятия по профилактике остеопороза. Кардиохирургическим больным с нормальными показателями костной плотности, но со сроком заболевания сахарным диабетом более 5 лет, необходимо назначать препараты кальция и бифосфонаты, курсом в 30 дней для предупреждения развития остеопатии и как следствие дегисценции грудины при возникновении медиастинальной раневой инфекции.

4. При возникновении глубокой медиастинальной раневой инфекции у больных сахарным диабетом 2 типа рекомендовано проводить комплексную терапию бисфосфонатами и препаратами кальция. А так же по оптимизированной схеме проводить местную терапию озонированным раствором в сочетании с вакуум-аспирацией. Это стабилизирует процессы костного ремоделирования и устраняет нарушения микроциркуляции, что позволяет сократить сроки пребывания больных в стационаре на 4к/дня.