Ветеринария / 1.

асп. Черевиченко В.А.¹, д.в.н. Анников В.В.¹,

асп. Хапрова Т.С.¹, к.т.н. Родионов И.В.²

Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова¹

Саратовский государственный технический университет²

Применение программно-цифрового способа оценки состояния минерализации костной ткани животных, больных остеомиелитом, на фоне цитокиновой иммунокоррекции и в ее отсутствие

Введение

Известно, что при травматических и воспалительных заболеваниях костей происходят существенные изменения в процессах минерализации костной ткани пораженной конечности. Данные изменения возникают уже с первых дней развития патологического процесса [1]. На сегодняшний день существует несколько методов определения степени минерализации костной ткани: химический анализ биоптата костной ткани, «визуальная биопсия», заключающаяся в определении количества минеральных солей в костной ткани по рентгенограммам, ультразвуковая денситометрия [1, 2]. Указанные методы являются трудоемкими и не всегда выполнимыми как, например, химический анализ, характеризуются погрешностями результатов оценки («визуальной биопсии»), являются дорогостоящими и требуют наличие специального оборудования (ультразвуковая денситометрия).

В последнее время начал успешно применяться программно-цифровой способ определения оптической плотности костной ткани [3], сущность которого заключается в измерении яркости участков рентгенограммы с помощью функции Histogram программы обработки фотоизображений Adobe Photoshop CS2. Данный метод был несколько модифицирован и весьма успешно использован для оценки оптической плотности бедренных костей при рахите собак [4]. Однако подобных исследований костей, пораженных остеомиелитом, не проводилось, поэтому целью настоящего исследования явилась оценка оптической плотности и степени минерализации костей животных, больных экспериментальным остеомиелитом, до и после лечения.

Методика исследования

Модель хронического остеомиелита получали по известной методике на 15 кроликах породы «нидерландская красная» [5]. После получения классической картины хронического остеомиелита у экспериментальных животных им проводили комплексную терапию, включающую внутримышечное введение антибиотика цефазолина в дозе 10 тыс. ЕД на кг живого веса, 2 раза в сутки 10 дней подряд, а также цитокинового препарата «Ронколейкин» по 20 тыс. МЕ на кг живого веса, подкожно, 1 раз в день на 1, 2, 4 и 6-е сутки терапии.

В ходе научных исследований были проанализированы 15 рентгенограмм правых большеберцовых костей кроликов опытной и контрольной групп на 21-е, 45-е сутки от начала моделирования остеомиелитического процесса и на 45-е сутки после курса терапии. Для оценки степени минерализации костной ткани при остеомиелите проводили программную обработку оцифрованных рентгеновских снимков костей больных и здоровых животных. При этом определяли яркость зоны поражения, кортикального слоя, губчатого вещества и участков мягких тканей, находящихся в непосредственной близости от исследуемых зон. Затем рассчитывали коэффициенты минерализации и окостенения по нижеприведенным формулам:

x = ,

где х – коэффициент минерализации зоны поражения кости животных, больных остеомиелитом; Х_о – яркость участка мягких тканей здоровых животных в непосредственной близости от зоны поражения, (пк); Х₁ – яркость участка зоны предполагаемого поражения здоровых животных, (пк); Ха_о – яркость мягких тканей животных, больных остеомиелитом, в непосредственной близости от зоны поражения, (пк); Ха₁ – яркость участка зоны поражения животных, больных остеомиелитом (пк).

y = ,

где у – коэффициент минерализации кортикального слоя костной ткани животных, больных остеомиелитом; Y_о – яркость участка мягких тканей здоровых животных в непосредственной близости от кортикального слоя кости, (пк); Y₁ – яркость участка кортикального слоя кости у здоровых животных, (пк); Yа_о – яркость участка мягких тканей животных, больных остеомиелитом, в непосредственной близости от кортикального слоя кости, (пк); Yа₁ – яркость участка кортикального слоя костной ткани животных, больных остеомиелитом (пк).

z = ,

где z – коэффициент минерализации губчатого вещества кости животных, больных остеомиелитом; Z_o – яркость участка мягких тканей здоровых животных в непосредственной близости от губчатого вещества кости, (пк); Z₁ – яркость участка губчатого вещества кости у здоровых животных, (пк); Za_o – яркость участка мягких тканей животных, больных остеомиелитом, в непосредственной близости от губчатого вещества, (пк); Za₁ – яркость участка губчатого вещества животных, больных остеомиелитом (пк).

γ = ,

где γ – коэффициент окостенения.

Результаты исследования и их анализ

Показатели характеристик проведенных исследований и обобщенные результаты эксперимента представлены в таблицах 1, 2.

Таблица 1

Оптическая плотность различных зон правых большеберцовых

костей животных опытной и контрольной групп (пк)

Сроки исследования	Зона поражения	Кортикальный слой	Губчатое вещество	Мягкие ткани
Опытная группа
21-е сутки моделирования	171,89	170,45	171,22	144,63
45-е сутки моделирования	144,42	146,17	148,42	115,09
45-е сутки после терапии	196,33	211,44	194,01	160,15
Контрольная группа
	216,01	324,02	234,67	211,56

Таблица 2

Степень минерализации и коэффициент окостенения

опытной группы животных

Сроки исследования	Коэффициент минерализации			Коэффициент окостенения
	Зона поражения	Кортикальный слой	Губчатое вещество
21-е сутки моделирования	6,13	0,23	1,16	2,51
45-е сутки моделирования	6,59	0,28	1,46	2,78
45-е сутки после терапии	8,06	0,46	1,48	3,33

Анализируя данные проведенных исследований можно отметить, что в ранние сроки развития патологического процесса (21-е сутки), когда на рентгенограммах структурные изменения кости не обнаруживались, программно-цифровой метод обработки позволил выявить снижение оптической плотности костной ткани во всех исследуемых зонах, и, особенно, в области кортикального слоя (в 1,9 раза), по сравнению с оптической плотностью аналогичных зон костей животных контрольной группы. Кроме того, была выявлена тенденция к стойкому снижению содержания минеральных солей в пораженной кости на стадии хронизации процесса. К 45-м суткам эксперимента в зоне поражения и губчатом веществе оптическая плотность снижалась в 1,5 раза, а в кортикальном слое – в 2,2 раза.

После проведенного курса терапии, по мере выздоровления животных, наблюдалось повышение оптической плотности и степени минерализации большеберцовых костей во всех исследуемых зонах до значений, приближающихся к уровню аналогичных показателей контрольной группы животных. Вместе с тем, степень минерализации возрастала в 1,3 раза в зоне поражения и губчатом веществе, в 2 раза – в кортикальном слое. Коэффициент окостенения также изменялся, и уже к окончанию срока наблюдения составил значение 3,33, что позволяет сделать заключение о протекании процесса регенерации костной ткани.

Выводы

1. Программно-цифровой способ оценки степени минерализации костной ткани является объективным в сравнении с обзорной рентгенографией и может быть использован в качестве дополнительного метода при интерпретации результатов рентгенологического исследования.

2. Данный способ позволяет определять оптическую плотность и степень минерализации костной ткани при остеомиелите, устанавливать степень и давность течения воспалительного процесса в кости, а также выявлять на раннем периоде болезни изменения, которые визуально на рентгенограммах не обнаруживаются.

Литература

1. Хлыстов В.А. Об изучении содержания минеральных солей в костной ткани при остеомиелите / В.А. Хлыстов // Вестник рентгенологии и радиологии. – 1970. - №3. С. 21 – 24.

2. Способ диагностики степени выраженности вибрационной болезни: Пат. РФ №2194451: С1 7 А61В8/00 / Вербовой А.Ф., Косарев В.В., Цейтлин О.Я.; заявитель и патентообладатель Самарский гос. мед. ун-т. - № 2001114945/14; заявл. 2001.05.31; опубл. 2002.12.20. – 2 с.

3. Программно-цифровой способ определения степени сращения переломов костей: Пат. 2255656 Рос. Федерация: С2 7 А61В6/00 / Слободской А.Б.; заявитель и патентообладатель Слободской А.Б. - №2003109143/14; заявл. 2003.03.31; опубл. 2005.07.10. – 3 с.

4. Хапрова Т.С., Анников В.В. // Методика оценки плотности костной ткани при рахите собак. Актуальные вопросы аграрной науки и образования. Материалы Международной научно-практической конференции. Ульяновск, ГСХА, 2008, т.3. С. 140 – 141.

5. Кошкин, В. И. К методике получения экспериментального остеомиелита / В. И. Кошкин, В. И. Нагибин // Экспериментальная хирургия и анестезиология. – 1970. – № 3. – С. 49 – 51.