Ортопедические электреты.
Краткий обзор.

Электрическое поле служит эффективным средством усиления остео- и хондрогенеза

Биосовместимые электретные материалы – современные средства электростимуляции

Имплантация ортопедических электретов – путь к сохранению сустава при артрозе

Электрическое поле служит эффективным средством усиления остео- и хондрогенеза

Хорошо известно, что костная и хрящевая ткань обладают электромеханическими свойствами: они состоят из полярных молекул, генерируют собственное электрические потенциалы, управляющие процессами жизнедеятельности ткани, и активно откликаются на воздействие внешних электрических полей [1] . Правильные режимы электростимуляции возвращают в сильно повреждённые ткани здоровый электрофизиологический фон, без которого процессы естественной регенерации тканей подавлены. [2],[3] .

Это знание давно нашло отражение в мировой практике травматологии и ортопедии: электрическую стимуляцию применяют в лечении несращений переломов длинных трубчатых костей, псевдоартроза, последствий неудачного спондилодеза и т.д. Однако, несмотря на признание высокой эффективности электрической стимуляции, специалисты признают, что «если бы существовали более простые в использовании средства электростимуляции», то они применяли бы их значительно чаще [4] .

Биосовместимые электретные материалы – современные средства электростимуляции

С момента публикации первого патента на электретный метод стимуляции образования костной мозоли при регенерации костей (1975 г., Iich iFukada, Toshiaki Takamatsu,Iwao Yasuda), внимание электрофизиологов сместилось с конструирования электростимлуяторов, работающих от источников питания, к поиску новых биологически совместимых материалов, способных самостоятельно генерировать электрические потенциалы, подобно тому, как их генерирует живая костная или хрящевая ткань. Создание имплантируемых изделий из подобных материалов расширяет возможности использования электрической стимуляции в лечении поврежденных тканей.

Вещества, способные накапливать и удерживать электрический заряд, создавая в окружающем пространстве электрическое поле, называются «электретами». Подобно тому как магнит создает магнитное поле, электрет создает электрическое поле без каких-либо внешних источников питания, а лишь благодаря зарядам, захваченным в энергетические ловушках внутри вещества.

Электретный эффект имеет обширную область применения:в микрофонах, телефонах, гидрофонах, датчиках вибрации, фильтрах для газов, в устройствах получения изображений, дозиметрах радиации, медицине. В медицине перспективными сферами применения электретного эффекта специалисты признают: регулируемую доставку лекарственных средств, придание биосовместимости имплантируемым изделиям, стимуляцию регенерации тканей [5] .

Для стимуляции регенерации тканей в травматологии и ортопедии одним из лучших электретных материалов является анодный оксид тантала.

Тантал – один из самых биосовместимых материалов в природе и лучший по биосовместимости среди металлов. Такое свойство он имеет благодаря своей высокой химической инертности. Для производства имплантируемых ортопедических электретов применяется чистый тантал, покрытый анодным оксидом (то есть оксидом, выращенным под электрическим напряжением в электролитической ячейке). Анодный оксид тантала обладает одним из самых высоких значений диэлектрической проницаемости, что делает его способным запасать и удерживать большой объем заряда. Это делает его идеальным для применения в проводящей среде организма [6], [7] . Особенно при необходимости длительного воздействия на ткани, как в случае с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями суставов.

Имплантация ортопедических электретов – путь к сохранению сустава при артрозе

Ортопедические электреты применяются в комплексной стратегии лечения артроза на ранних стадиях болезни в целях предотвращения прогрессирования болезни, ослабления болевого синдрома и сохранения функции сустава.

Идея применения электрической стимуляции при помощи электретов в лечении пациентов с остеоартрозом базируется на простом наблюдении: применение электрической стимуляции показано именно в тех случаях, когда возможности для естественной регенерации поврежденных тканей максимально затруднены [8] . Успехи применения электретов в лечении огнестрельных переломов, ложных суставов, замедленной консолидации [9], [10], [11] дали исследователям серьезные основания ожидать, что в комплексной стратегии лечения артроза, электреты могут стать незаменимым компонентом, направленным на предотвращение прогрессирующего разрушения тканей сустава. Дальнейшие исследования подтвердили эти ожидания [12], [13] .

Задача имплантации ортопедического электрета – сделать участок поврежденной ткани сустава более электроотрицательным, чем он был до имплантации и поддерживать такую поляризации в течение длительного срока.

Такой «электроотрицательный фон» работает сразу в нескольких направлениях:

• стимулирует пролиферацию и дифференциацию остеобластов и ингибирует остеокласты [14], [15] ;
• усиливает метаболическую активность, адгезию, пролиферацию, миграцию ММСК костного мозга, хондроцитов, остеоцитов [16] ,
• стимулирует дифференцировку ММСК костного мозга в остеогенном и хонрогенном направлении [17]
• усиливает васкуляризацию, улучшает параметры гемореологии [18], [19] и т.д.

Другими словами, воздействие на ткани пораженного сустава электрическим полем электрета способствует активации ключевых биологических процессов, необходимых для замедления разрушения тканей сустава.

Клиническая практика применения электретов в лечении пациентов с остеоартрозом открыла еще один значимый эффект– ослабление болевого синдрома.

Воздействие ортопедических электретов на сустав проявляется уменьшением болевого синдрома, улучшением подвижности сустава (первые изменения отмечают, уже через несколько дней после операции, в дальнейшем эффект нарастает в течение 6 месяцев). На рентгенограммах отсутствуют признаки прогрессирования дегенеративно-дистрофических изменений [20] .

Имплантация ортопедических электретов как самостоятельный метод лечения при артрозе наиболее эффективен на Iи II стадии [21], [22], [23] . По мере прогресса болезни требуется сочетание имплантации ортопедических электретов с различными вариантами консервативного и оперативного лечения.

Отдаленные наблюдения (от 2 до 24 лет)

Общая структура результатов лечения (I – III стадия)

74,5% - стойкий продолжительный результат, отказ от медикаментозного и нефармакологического лечения

16,1% - сохранилась умеренная контрактура или боль при нагрузках, купируемая приемом медикаментозной терапии, но ушли постоянные и непрерывные изнуряющие ночные боли

9,4% - эффект не достигнут, протезирование выполнено через 1-3 года после операции

Структура результатов лечения по стадиям

Имплантация ортопедических электретов — это малотравматичное хирургическое вмешательство, выполняемое под местной анестезией. Не требует длительного стационарного и восстановительного лечения, экономично по сравнению с традиционным консервативным или хирургическим лечением, не накладывает никаких ограничений, связанных с этой операцией, на последующую жизнь пациента.

Возможно применение ортопедических электретов при наличии сопутствующих заболеваний и противопоказаний к травматичным хирургическим операциям.

Имплантация ортопедических электретов - простой малотравматичный способ побороться за сохранение сустава. Его можно сочетать с любыми медикаментозными и хирургическими методами, применяемыми до эндопротезирования.