Современные возможности локальной антибиотикотерапии перипротезной инфекции и остеомиелита (обзор литературы)

The rational use of antibiotics in the treatment of orthopedic infection still presents a significant problem. Local antibiotic delivery systems enable to achieve effective concentrations of drugs in the focus of bone infection without the development of toxicity. It is the important accompaniment to systemic antibiotics in the treatment of periprosthetic infection and osteomyelitis. The data collected through the PubMed and eLIBRARY databases (http://www.ncbi.nlm. nih.gov/pubmed, 1995-2015; http://elibrary.ru, 2005-2015 years) present the information about bone substitutes used for local antibiotic therapy in scientific investigations and in clinical practice. The information is submitted in accordance with the groups of materials: cements based on polymethylmethacrylate, bone grafts, demineralized bone matrix, bioceramics, natural and synthetic polymers, combined antibiotic delivery systems. The majority of these materials have only been studied experimentally and only a limited range of them is registered for use in clinical practice. Informing orthopedic surgeons about current methods of local antibiotic use is the key to the development of a modern integrated approach to the therapy of infectious complications after orthopedic surgery.Вопросы рационального применения антибактериальных препаратов при лечении инфекции костей и суставов до настоящего времени не имеют окончательных ответов. Локальная доставка антибиотиков в очаг инфекции костей и суставов позволяет добиться эффективных концентраций препаратов без развития токсического действия и является важным дополнением к системной антибиотикотерапии. В результате поиска в системах PubMed (1995-2015 гг.) и eLIBRARY (2005-2015 гг.) собраны данные об остеозамещающих материалах, используемых для локальной антибиотикотерапии перипротезной инфекции и остеомиелита в условиях эксперимента и в клинической практике. Данные научных исследований приведены в соответствии с группами материалов: цементы на основе полиметилметакрилата, костные трансплантаты, деминерализованный костный матрикс, биокерамика, природные и синтетические полимеры, комбинированные транспортные системы для антибиотиков. До настоящего времени большинство указанных веществ изучены только в эксперименте, и лишь ограниченный перечень материалов зарегистрирован для применения в клинической практике. Информированность практикующих врачей о существующих методах местной антибактериальной терапии является залогом развития современного комплексного подхода к терапии инфекционных осложнений после ортопедических операций

КОСТНАЯ И МЯГКОТКАННАЯ ИНТЕГРАЦИЯ ПОРИСТЫХ ТИТАНОВЫХ ИМПЛАНТАТОВ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)

Aim. It’s common that revision arthroplasty of the large joints demands replacing of bone defects of irregular geometrical shapes and simultaneous restoring of support ability and ability to integrate surrounding muscular and tendinous structures into an implant that is required for a complete restoration of joint function.The purpose. To experimentally study the process of integration for muscular and bone tissue as well as tendinous and ligamentous structures into porous titanium materials.Material and methods. During in vivo experiment the authors created a standardized bone defect in 6 rabbits of chinchilla breed at the point of patella ligament attachment as well as a delamination area of muscular tissue in latissimus dorsi. Both knee joints and both latissimus dorsi were used in each animal. Study group included titanium implants with three-dimensional mesh structure. Control group — solid titanium implants with standard porosity. Titanium implants were produced by additive technologies with preliminary prototyping. The porosity corresponded to trabecular metal, striations — 0.45, pores size —100–200 microns. Study and control components were implanted in the identical conditions into the corresponding anatomical sites. Postoperative AP and lateral roentgenograms of knee joints were performed for all animals. Morphological research was conducted on day 60 after the implantation and strength properties were studied at day 90 after the implantation.Results. The authors observed bony ingrowth into implant pores with minimal volume of fibrous tissue, a distinct connective integration was reported represented by a dense fibrous tissue in the pores of components implanted into the muscular tissue. Testing of fixation strength of the study implants demonstrated a clearly superior strength of soft and bone tissue integration into the experimental mesh implants produced using additive technologies.Актуальность. При ревизионном эндопротезировании крупных суставов как правило возникает необходимость замещения костных дефектов сложной геометрической формы с одновременным воссозданием опоры и возможностью интеграции окружающих мышечных и сухожильных структур в имплантат, что необходимо для полноценного восстановления функции сустава.Цель — изучить в эксперименте процессы интеграции мышечной и костной тканей, а также сухожильно-связочного аппарата в титановые пористые материалы.Материал и методы. В эксперименте in vivo 6 кроликам породы шиншилла был создан стандартизированный дефект костной ткани в точке прикрепления сухожилия связки надколенника, а также зона расслоения мышечной ткани широчайшей мышцы спины. У каждого животного использовали оба коленных сустава и обе широчайшие мышцы спины. Опытную группу исследования составили титановые образцы с пространственной сетчатой структурой, контрольную — цельные титановые образцы со стандартной пористостью. Титановые образцы были получены путем аддитивных технологий с предварительным прототипированием. Пористость соответствовала трабекулярному металлу, страты — 0,45, размер пор 100–200 мкм. Образцы исследуемых материалов были имплантированы в одинаковых условиях в соответствующие анатомические участки. Морфологические исследования были выполнены на 60-е сутки после оперативного лечения, исследования прочностных свойств — на 90-е сутки.Результаты. Выявлено прорастание костной ткани в поры имплантатов с минимальным количеством фиброзной ткани, обнаружена отчетливая соединительнотканная интеграция, представленная плотной фиброзной тканью в порах материала, имплантированного в мышечную ткань. При исследовании прочности фиксации тестируемых образцов отчетливо демонстрируется превосходящая прочность интеграции мягких и костной тканей в опытные сетчатые имплантаты, изготовленные с помощью аддитивных технологий.Заключение. Исследование открывает широкие перспективы применения высокопористых титановых имплантатов, изготовленных методом 3D-печати, для восстановительной и ревизионной хирургии в отношении как замещения костных дефектов, так и восстановления поврежденных мышц

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ФОСФОМИЦИНА ДЛЯ ИМПРЕГНАЦИИ ОСТЕОЗАМЕЩАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ЛЕЧЕНИИ ХРОНИЧЕСКОГО ОСТЕОМИЕЛИТА

Aim – to evaluate in the experimental study in vitro the duration of antimicrobial activity of fosfomycin-impregnated bone cement and to study the dynamics of radiological and morphological changes depending on the local antibiotic therapy in two-stage treatment of chronic osteomyelitis in rabbits.Materials and methods. Duration of antimicrobial activity of bone cement (depuy cmw1 gentamicin) with fosfomycin in vitro was studied in comparison to cements with vancomycin and controls without additional antibiotics. Presence of the lysis zone of bacterial cultures was evaluated (Staphylococcus aureus ATCC6538 and ATCC33591, Klebsiella pneumoniae ATCC33495 and Escherichia coli ATCC25922) after application of 10 μl of the solution, collected from the cement samples after incubation for 24 hours. For the in vivo experiment, Chinchilla rabbits (n = 20) with local osteomyelitis of the tibia underwent two-stage treatment where substitution of the bone defect at stage I was performed with PMMA and stage II – with the bioresorbable material based on hydroxyapatite and triclacium phosphate (ReproBone). In an experience group (n = 10) before setting osteoreplacement materials with fosfomycin (group FOSFO), and by control (n = 10) – vancomycin (group VANCO). X-ray imaging was performed on the 1st and 21st day after installation of the cement spacer, and 45th day after substitution of the spacer with the bioresorbable material. Microbiological analysis of the samples was performed intraoperatively and on the 7th, 14th day after each stage. Histological study was conducted in both groups on the 14th, 21th day after stage I and 45th day after stage II of the treatment.Results. Maximal duration of antimicrobial activity in vitro was observed in samples of PMMA with fosfomycin whereas minimal – in control samples of gentamicin-based bone cement. Relief of the infection was attained in all animals while application of fosfomycin resulted in a more rapid elimination of the bacteria. Reaction of the adjacent tissue to the implanted material and results of X-ray imaging in both groups did not differ significantly. Long duration of the broad-spectrum antimicrobial activity of the bone cement with fosfomycin with the comparable perifocal reaction in vivo necessitates further study of the use of this antibiotic in bioresorbable materials for the treatment of osteomyelitis in clinical practice.Цель – оценить в эксперименте in vitro длительность антимикробной активности образцов импрегнированного фосфомицином костного цемента и изучить динамику рентгенологической и морфологической картины в зависимости от локальной антибактериальной терапии при двухэтапном лечении хронического остеомиелита у кроликов.Материал и методы. Изучали in vitro длительность антимикробной активности образцов импрегнированного фосфомицином костного цемента (depuy cmw1 gentamicin) в сравнении с импрегнацией ванкомицином и контрольными образцами без внесения дополнительного антибиотика. Оценивали наличие зоны лизиса бактериальной культуры (Staphylococcus aureus ATCC6538 и ATCC33591, Klebsiella pneumoniae ATCC33495 и Escherichia coli ATCC25922) в области нанесения 10 мкл инкубационного раствора после инкубации образца в течение 24 час. В эксперименте in vivo 20 кроликам породы Шиншилла c локальным очагом остеомиелита большеберцовой кости проводили двухэтапное лечение. На первом этапе костный дефект замещали костным цементом на основе полиметилметакрилата (ПММА), на втором этапе – биорезорбируемым материалом на основе гидроксиапатита и трикальцийфосфата (ReproBone). В опытной группе (n = 10) перед установкой остеозамещающие материалы импрегнировали фосфомицином (группа ФОСФО), а в контрольной группе (n = 10) – ванкомицином (группа ВАНКО). Рентгенологические исследования выполняли в первые и 21-е сутки после установки цементного спейсера, на 45-е сутки после удаления цементного спейсера и укладки биорезорбируемого материала. Бактериологические исследования выполняли интраоперационно, на 7-е и 14-е сутки после каждого этапа. Морфологические исследования выполняли в обеих группах на 14-е и 21-е сутки после первого этапа и на 45-е сутки после второго этапа лечения.Результаты. Максимальная продолжительность антимикробной активности in vitro установлена при использовании ПММА с фосфомицином, минимальная – для контрольных образцов из официнального гентамицин-содержащего цемента. В эксперименте in vivo у всех животных было достигнуто купирование инфекционного процесса, однако применение фосфомицина приводило к более быстрой эрадикации возбудителя. Реакции тканей, окружающих имплантированный материал, в обеих группах экспериментальных животных различались незначительно, рентгенологическая картина была схожей. Большая длительность антимикробного действия образцов костного цемента с фосфомицином в отношении широкого спектра возбудителей при сопоставимых перифокальных реакциях в эксперименте in vivo делает перспективным дальнейшее изучение данного антибиотика в составе остеозамещающих материалов при лечении остеомиелита в клинической практике

Extended electric power sources

Chemical sources of current are investigated as lines with distributed parameters. Analytical expressions are obtained for the voltage and active power values of the source at different distances from the beginning of the cell as well as dependences of the working voltage and active power on the source length. Effects of a reduction in the operating voltage and active power are due to the flow of electric current along the source during operation. The magnitude of these effects depends not only on the length of the source, but also on the ratio of characteristic resistance to the load resistance.<br /