RU2741206C1

RU2741206C1 - Device, kit and method for transplant introduction into bone regenerate

Info

Publication number: RU2741206C1
Application number: RU2020118525A
Authority: RU
Inventors: Алексей Вячеславович Ковалев; Сергей Владимирович Бушнев; Михаил Михайлович Сморчков
Priority date: 2020-06-04
Filing date: 2020-06-04
Publication date: 2021-01-22

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: group of inventions relates to experimental traumatology and orthopaedics, regenerative medicine, transplantology and discloses a device, a kit and a method for introducing a transplant into a connective tissue recurrent bone defect.EFFECT: invention enables to create and maintain a local osteogenic environment favourable for bone regeneration on the side of two fragments before bone regenerations, facilitating their connection through a combining bone regenerate into a single bone, as well as eliminating factors preventing osteogenesis, avoiding the creation of additional wound canals and can be used in traumatology for bone fracture in in vivo fractures.32 cl, 1 ex, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Изобретение относится к области медицины и медицинской технике, а именно к экспериментальной травматологии и ортопедии, регенеративной медицине, трансплантологии. Изобретение может быть использовано в травматологии для сращивания костей при переломах в условиях in vivo.The invention relates to medicine and medical technology, namely to experimental traumatology and orthopedics, regenerative medicine, transplantology. The invention can be used in traumatology for bone fusion in case of fractures in vivo.

Предпосылки создания изобретенияBackground of the invention

Восстановление дефекта кости критического размера остается главной клинической ортопедической проблемой. Дефекты кости критического размера технически определены как те, которые не заживают спонтанно, естественным путем в течение жизни пациента. Критический дефект может возникать как в случае случайного события (травма), так и преднамеренно (экспериментальные исследования на лабораторных животных). Способности человека и млекопитающих, в целом, и восстанавливать кость путем репаративной регенераци ограничены, поэтому для костей существует понятие о дефектах, превышающие критические размеры, но для каждой кости они имеют свои параметры и отличаются как по объему утраченных тканей, так и по конфигурации.Repair of a bone defect of critical size remains a major clinical orthopedic problem. Critical bone defects are technically defined as those that do not heal spontaneously, naturally during the patient's life. A critical defect can occur both in the case of an accidental event (trauma), and deliberately (experimental studies on laboratory animals). The abilities of humans and mammals, in general, and to restore bone by reparative regeneration are limited; therefore, for bones there is a concept of defects exceeding the critical size, but for each bone they have their own parameters and differ both in the volume of lost tissues and in configuration.

В экспериментах на животных моделях с искусственными критическими дефектами костей было показано (Миронов С.П., Омельяненко Н.П., Ильина В.К., Карпов И.Н., Дорохин А.И., Кожевников О.В. ТКАНЕВЫЕ И КЛЕТОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ РЕПАРАТИВНЫМ ОСТЕОГЕНЕЗОМ // Кремлевская медицина. Клинический вестник. - 2007. - №1. - С. 48-52), что на месте утраченных опорных тканей - между опилами костей спонтанно формируется надтканевая временная структура - «грануляционная ткань», богатая новообразованными сосудами. При дальнейшей естественной регенерации в этой молодой соединительной ткани происходит редукция сосудистого русла, формируется атипичная для данной локализации грубоволокнистая структура - соединительнотканный рубец.In experiments on animal models with artificial critical bone defects, it was shown (Mironov S.P., Omelyanenko N.P., Ilyina V.K., Karpov I.N., Dorokhin A.I., Kozhevnikov O.V. CELLULAR TECHNOLOGIES FOR MANAGING REPARATIVE OSTEOGENESIS // Kremlin Medicine. Clinical Bulletin. - 2007. - No. 1. - P. 48-52) that in place of the lost supporting tissues - between the sawdust of the bones, a supra-tissue temporary structure is spontaneously formed - "granulation tissue", rich newly formed vessels. With further natural regeneration in this young connective tissue, the vascular bed is reduced, a coarse fibrous structure, atypical for this localization, is formed - a connective tissue scar.

Кость также регенерирует через динамически изменяющийся соединительнотканный регенерат, так как костная ткань - является разновидностью скелетных соединительных тканей. Вторичное костное сращение последовательно проходит пять сменяющих друг друга фаз морфологической перестройки костного регенерата: 1) формирование провизорной (остеогенной) мозоли; 2) дифференцировка клеток провизорной мозоли в хрящ и грубоволокнистую костную ткань; 3) образование первичных костномозговых полостей с костным мозгом; 4) разрушение хряща и образование на его месте энхондральной кости, имеющей губчатое строение; 5) замена грубоволокнистой энхондральной кости параллельно-волокнистой (Бабаева, Анна Георгиевна Регенерация: факты и перспективы / А.Г. Бабаева; Российская акад. мед. наук, ГУ НИИ морфологии человека РАМН. - Москва: Изд-во РАМН, 2009. - 333, [1] с. с. 182-183).Bone also regenerates through dynamically changing connective tissue regeneration, since bone tissue is a type of skeletal connective tissue. Secondary bone fusion sequentially goes through five phases of morphological rearrangement of bone regenerate replacing each other: 1) formation of provisional (osteogenic) callus; 2) differentiation of cells of provisional callus into cartilage and coarse-fibrous bone tissue; 3) the formation of primary bone marrow cavities with bone marrow; 4) destruction of cartilage and the formation of an enchondral bone in its place, which has a spongy structure; 5) replacement of coarse fibrous enchondral bone parallel-fibrous (Babaeva, Anna Georgievna Regeneration: facts and prospects / A.G. Babaeva; Russian Acad. Of Medical Sciences, State Research Institute of Human Morphology of the Russian Academy of Medical Sciences. - Moscow: Publishing House of the Russian Academy of Medical Sciences, 2009. - 333, [1] pp. 182-183).

Костный регенерат длительно перестраивается: сначала происходит репаративное ремоделирование, а далее, уже на завершающем этапе, под действием постепенно нарастающей механической нагрузки осуществляется адаптивно-функциональное ремоделирование. После этих достаточно длительных перестроек кость полностью восстанавливает свои функции как орган: костный регенерат полностью консолидирован с костными отломками или краями дефекта и не отличается от соседней интактной костной ткани.The bone regenerate is rebuilt for a long time: first, reparative remodeling occurs, and then, already at the final stage, under the influence of a gradually increasing mechanical load, adaptive-functional remodeling is carried out. After these rather long-term rearrangements, the bone completely restores its functions as an organ: the bone regenerate is completely consolidated with bone fragments or the edges of the defect and does not differ from the neighboring intact bone tissue.

При дефектах, превышающих критический размер, кость регенерирует, но консолидация перелома невозможна, - образуются купола выростов на отломках (опилах) костей, которые не взаимодействуют достаточным образом между собой, так как их длины недостаточно для соприкосновения с костным регенератом на противоположной стороне. Остеогенные структуры самостоятельно не могут проникнуть в грануляционную ткань, так как нет необходимых факторов хемотаксиса для остеогенных клеток. Также там нет индукторов остеогенеза, количество клеток недостаточно. В итоге открытые костномозговые каналы закрываются замыкательными костными пластинками, и костная регенерация на этом заканчивается.With defects exceeding the critical size, the bone regenerates, but the consolidation of the fracture is impossible - domes of outgrowths are formed on the fragments (sawdust) of the bones, which do not interact sufficiently with each other, since their length is insufficient for contact with the bone regenerate on the opposite side. Osteogenic structures cannot independently penetrate into the granulation tissue, since there are no necessary chemotaxis factors for osteogenic cells. Also, there are no inducers of osteogenesis, the number of cells is insufficient. As a result, the open bone marrow canals are closed with end plates, and bone regeneration ends there.

Таким образом, естественной регенерации недостаточно для преодоления костной тканью расстояния дефекта, поэтому такой дефект получил название «дефект, превышающий критические размеры». Отломки кости остаются несоединенными, регенерат (грануляционная ткань) между отломками костей превращается в обычный рубец, человек остается инвалидом.Thus, natural regeneration is not enough for the bone tissue to overcome the distance of the defect; therefore, such a defect is called "a defect exceeding critical dimensions." The bone fragments remain unconnected, the regenerate (granulation tissue) between the bone fragments turns into an ordinary scar, the person remains disabled.

Известно (Омельяненко Н.П., Ильина В.К., Карпов И.Н., Ковалев А.В., Хлыстова А.В. Провизорная естественная клеточно-матриксная основа для индуцируемой репаративной костной регенерации //Тезисы на Х юбилейном всероссийском съезде травматологов - ортопедов 16-19 сентября 2014 г, Москва. Сб. материалов съезда, стр. 469), что клеточные трансплантации могут изменить структурную динамику соединительнотканных регенератов, позволяя использовать эти естественные матрицы на этапах фиброгенеза - ангиогенеза как структурную основу для рукотворного «выращивания» утраченных частей костей внутри живых организмов, что может стать основой трансляционных исследований в травматологии и ортопедии. То есть, если периодически вводить остеогенные клетки и индукторы остеогенеза, питательные и биологически активные вещества в грануляционную ткань, можно изменить схему восстановления и обеспечить сращение костных отломков в случае, когда естественным путем это неосуществимо.It is known (Omelyanenko N.P., Ilyina V.K., Karpov I.N., Kovalev A.V., Khlystova A.V. Provisional natural cell-matrix basis for induced reparative bone regeneration // Abstracts at the X Anniversary All-Russian Congress traumatologists - orthopedists September 16-19, 2014, Moscow. Collection of materials of the Congress, p. 469) that cell transplantation can change the structural dynamics of connective tissue regenerates, allowing the use of these natural matrices at the stages of fibrogenesis - angiogenesis as a structural basis for man-made "cultivation" lost parts of bones inside living organisms, which can become the basis for translational research in traumatology and orthopedics. That is, if osteogenic cells and inducers of osteogenesis, nutrients and biologically active substances are periodically introduced into the granulation tissue, it is possible to change the recovery scheme and ensure the fusion of bone fragments in the case when this is not naturally feasible.

Известны различные методы восполнения костного дефекта, например, при направленной трансплантации клеток с помощью матриксов из биомедицинских материалов (имплантатов), в зону дефекта. Известен способ восстановления 2,1 см дефекта бедренной кости собак, с помощью полого пористого матрикса, заселенного аллогенными мезенхимными стволовыми клетками костного мозга (Arinzeh TL, Peter SJ, Archambault MP et al. Allogeneic mesenchymal stem cells regenerate bone in a critical-sized canine segmental defect // J Bone Joint Surg Am. 2003. Vol.85-A (10). P: 1927-35). Для заселения матриксов клетками использовали метод вакуумной загрузки клеточного материала. С этой целью пустой матрикс помещали в шприц, с помощью которого набирали культуральную среду с клеточным материалом. На один матрикс наслаивали 37,5 млн клеток. Через 16 недель на месте дефекта наблюдалось формирование костной ткани.Various methods are known for replenishing a bone defect, for example, with directed cell transplantation using matrices made of biomedical materials (implants) into the defect area. There is a known method of restoring a 2.1 cm femur defect in dogs using a hollow porous matrix populated with allogeneic mesenchymal stem cells of the bone marrow (Arinzeh TL, Peter SJ, Archambault MP et al. Allogeneic mesenchymal stem cells regenerate bone in a critical-sized canine segmental defect // J Bone Joint Surg Am 2003. Vol. 85-A (10) P: 1927-35). To populate the matrices with cells, the method of vacuum loading of cellular material was used. For this purpose, the empty matrix was placed into a syringe, with the help of which the culture medium with cell material was collected. One matrix was layered with 37.5 million cells. After 16 weeks, bone formation was observed at the site of the defect.

Недостатком данного метода является то, что для формирования костной ткани требуется большое число клеточного материала, кроме того, не весь матрикс замещается костной тканью, и через 16 недель он детектируется в достаточно большом количестве.The disadvantage of this method is that a large amount of cellular material is required for the formation of bone tissue, in addition, not all of the matrix is replaced by bone tissue, and after 16 weeks it is detected in a sufficiently large amount.

Таким образом, существует необходимость постоянно кратно вводить остеогенные клетки. При этом естественная остеогенная недостаточность преодолевается, замещение пространства костного дефекта фибробластами параоссальных тканей не происходит, и остеогенез стимулируется.Thus, there is a need to continuously introduce multiple osteogenic cells. At the same time, natural osteogenic insufficiency is overcome, the replacement of the space of the bone defect by fibroblasts of paraosseous tissues does not occur, and osteogenesis is stimulated.

Известен аналог (С.П. Миронов, Н.П. Омельяненко, О.В. Кожевников и др Возможности клеточных технологий при лечении врожденных ложных суставов костей голени у детей. // КТТИ - VII (2) - 2012 - С. 38-39), в котором раскрыт метод лечения различных патологических состояний, связанных с повреждением соединительной ткани или нарушением ее регенерации. В данном методе осуществляют инъекции аутологичных соединительнотканных клеток (ССТК) в зону резекции ложного сустава, что приводит к формированию полноценного костного регенерата между костными отломками.An analogue is known (S.P. Mironov, N.P. Omelyanenko, O.V. Kozhevnikov et al. Possibilities of cell technologies in the treatment of congenital pseudoarthrosis of the lower leg bones in children. // KTTI - VII (2) - 2012 - P. 38- 39), which discloses a method for treating various pathological conditions associated with damage to connective tissue or impaired regeneration. In this method, autologous connective tissue cells (SCC) are injected into the resection area of the pseudarthrosis, which leads to the formation of a full-fledged bone regenerate between the bone fragments.

Сложность такой процедуры заключается в том, что трансплантировать остеогенные клетки надо часто и со стороны открытого костномозгового канала, а это весьма болезненная процедура. Более того, в глубине тканей тяжело попасть именно в костный регенерат, длины иглы часто не хватает, а ход длинной иглы хуже контролируется.The complexity of this procedure lies in the fact that osteogenic cells must often be transplanted from the side of the open medullary canal, and this is a very painful procedure. Moreover, deep in the tissues it is difficult to get into the bone regenerate, the length of the needle is often insufficient, and the course of the long needle is less well controlled.

Соответственно возрастает актуальность поиска альтернативных методов введения клеточного материала, при которых можно как создавать и поддерживать остеогенную среду для костной регенерации со стороны двух отломков перед костными регенератами, так и проведения клеточных трансплантаций, способствуя соединению отломков кости через объединяющий соединительнотканный регенерат в единую кость, а также устраняя факторы, препятствующие остеогенезу.Accordingly, the relevance of the search for alternative methods of introducing cellular material is increasing, in which it is possible both to create and maintain an osteogenic environment for bone regeneration from the side of two fragments in front of bone regenerates, and to carry out cell transplantations, facilitating the connection of bone fragments through the connecting connective tissue regenerate into a single bone, as well as eliminating factors that hinder osteogenesis.

Суть изобретенияThe essence of the invention

Задача настоящего изобретения состоит в снижении травматизации пациентов при длительном периодическом введении трансплантата локально в зону костной регенерации, в обеспечении быстрого доступа к области дефекта в любое время в течение периода восстановления дефекта кости.The objective of the present invention is to reduce the trauma of patients with prolonged periodic introduction of the graft locally into the bone regeneration zone, to provide quick access to the defect area at any time during the period of bone defect recovery.

Технический результат данного изобретения заключается в разработке нового устройства для введения трансплантата, способа введения в область костной регенерации трансплантата, а также биологически активных веществ, питательных сред, факторов дифференцировки для создания благоприятной локальной среды регенерации, поддерживающей репаративный остеогенез, и в разработке нового комплекта, с помощью которого указанный способ осуществляется, для восстановления (заживления) костного дефекта, превышающего критический размер (критический костный дефект).The technical result of this invention is to develop a new device for introducing a graft, a method for introducing a graft into the area of bone regeneration, as well as biologically active substances, nutrient media, differentiation factors to create a favorable local regeneration environment that supports reparative osteogenesis, and to develop a new kit, with with the help of which the specified method is carried out, for the restoration (healing) of a bone defect exceeding the critical size (critical bone defect).

Использование новых устройства, комплекта и способа для введения трансплантата позволит получить эффективный и постоянный доступ к области костной регенерации для ее подпитки клеточным материалом (клеточными трансплантатами, тканевыми сфероидами) и биоактивными веществами в определенных режимах с целью восстановления (заживления) костного дефекта, превышающего критический размер (критический костный дефект).The use of a new device, kit and method for introducing a graft will allow obtaining effective and permanent access to the area of bone regeneration to recharge it with cellular material (cell grafts, tissue spheroids) and bioactive substances in certain modes in order to restore (heal) a bone defect exceeding the critical size (critical bone defect).

Технический результат и техническая задача обеспечиваются за счет того, что предлагаемое устройство для введения трансплантата в соединительнотканный регенерат на месте костного дефекта выполнено в виде эластичной трубки-стержня из биоинертного материла, имеющей изгиб, позволяющий ввести ее в костно-мозговой канал так, чтобы трубка-стержень упиралась во внутреннюю стенку костномозгового канала на противоположной стороне просверленному отверстию в области метафиза. Причем трубка-стержень выполнена с возможностью ввода через ее просвет незакрепленного катетера с иглой на конце, трубка-стержень имеет внутренний конец и наружный конец, внутренний конец заострен и имеет косой срез по большей кривизне трубки-стержня, а наружный конец выполнен с внешней резьбой.The technical result and technical problem are provided due to the fact that the proposed device for introducing a graft into a connective tissue regenerate at the site of a bone defect is made in the form of an elastic tube-rod made of bioinert material, which has a bend that allows it to be inserted into the bone marrow canal so that the tube is the rod rested against the inner wall of the medullary canal on the opposite side to the drilled hole in the metaphysis. Moreover, the tube-rod is made with the possibility of inserting through its lumen a loose catheter with a needle at the end, the tube-rod has an inner end and an outer end, the inner end is sharpened and has an oblique cut along the greater curvature of the tube-rod, and the outer end is made with an external thread.

В частных вариантах воплощения изобретения внешняя поверхность внутреннего конца трубки-стержня имеет зазубрины.In particular embodiments of the invention, the outer surface of the inner end of the tube-rod is serrated.

В частных вариантах воплощения изобретения биоинертным материалом трубки-стержня является титан или нержавеющая сталь.In particular embodiments of the invention, the bioinert material of the rod tube is titanium or stainless steel.

Технический результат и техническая задача обеспечиваются за счет того, что предлагаемый комплект для введения трансплантата в соединительнотканный регенерат на месте костного дефекта включает две трубки-стержня, описанные выше, по меньшей мере один катетер с иглой на конце, по меньшей мере один мандрен, по меньшей мере переходник, устанавливаемый на наружный конец трубки-стержня для присоединения шприца, по меньшей мере один шприц, две канюли с крышкой или две крышки, устанавливаемые герметично на наружные концы трубок-стержней с помощью резьбового соединения.The technical result and the technical problem are provided due to the fact that the proposed kit for introducing a graft into a connective tissue regenerate at the site of a bone defect includes two rod tubes described above, at least one catheter with a needle at the end, at least one mandrel, at least at least an adapter installed on the outer end of the tube-rod for connecting a syringe, at least one syringe, two cannulas with a lid, or two lids, installed hermetically on the outer ends of the tube-rods by means of a threaded connection.

В частных вариантах воплощения изобретения мандрен выполнен с заостренным рабочим концом.In particular embodiments of the invention, the mandrel is made with a pointed working end.

В частных вариантах воплощения изобретения комплект дополнительно снабжен направляющей деталью с прямолинейным сквозным каналом для возможного прохождения через него трубки-стержня.In particular embodiments of the invention, the kit is additionally provided with a guide piece with a straight-through through channel for the possible passage of a rod tube through it.

В частных вариантах воплощения изобретения катетер имеет рентгеноконтрастную метку, расположенную вдоль длины катета и нанесенную линейку, в которой отсчет ведется от основания иглы катетера.In particular embodiments of the invention, the catheter has a radiopaque mark located along the length of the leg and a ruler in which the reading is taken from the base of the catheter needle.

В частных вариантах воплощения изобретения комплект дополнительно снабжен мембраной, имеющей отверстия.In particular embodiments of the invention, the kit is additionally provided with a membrane having holes.

В частных вариантах воплощения изобретения мембрана является резорбируемой.In particular embodiments, the membrane is resorbable.

В частных вариантах воплощения изобретения мембрана представляет собой коллагеновую мембрану, децеллюлизированную и лиофилизированную аллогенную или ксеногенную надкостницу.In particular embodiments, the membrane is a collagen membrane, decellulized and lyophilized allogeneic or xenogenic periosteum.

В частных вариантах воплощения изобретения отверстия в мембране имеют диаметр до 0,8 см. При этом отверстия в мембране могут составлять до 20% от общей площади поверхности всей мембраны.In particular embodiments of the invention, the holes in the membrane have a diameter of up to 0.8 cm. The holes in the membrane can be up to 20% of the total surface area of the entire membrane.

В частных вариантах воплощения изобретения на 4-6 см² площади поверхности мембраны имеется одно отверстие.In particular embodiments of the invention, there is one hole per 4-6 cm ² of the membrane surface area.

Технический результат и техническая задача обеспечиваются за счет того, что предлагаемый способ введения трансплантата в соединительнотканный регенерат для восстановления кости при дефектах, размеры которых превышают критический размер, включает следующие этапы:The technical result and technical problem are provided due to the fact that the proposed method of introducing the graft into the connective tissue regenerate for bone restoration in case of defects, the dimensions of which exceed the critical size, includes the following stages:

- вводят две трубки-стержни, описанные выше, с установленными в них мандренами, с двух сторон травмированной кости через ее метафизы, дистальный и проксимальный, по направлению к центру кости, и выводят их в дефект через открытые костномозговые каналы костных отломков, продвигая трубки-стержни вдоль костномозговых каналов таким образом, чтобы точка упора о внутреннюю стенку костномозгового канала находилась со стороны, противоположной костному каналу в кортексе метафиза,- two tube-rods, described above, with mandrels installed in them, are inserted from both sides of the injured bone through its metaphyses, distal and proximal, towards the center of the bone, and they are brought into the defect through the open bone marrow canals of bone fragments, moving the tubes; rods along the medullary canals in such a way that the point of contact against the inner wall of the medullary canal is on the side opposite to the bone canal in the metaphysis cortex,

- вынимают мандрены, при этом наружные концы трубок-стержней остаются над поверхностью кожи,- take out the mandrins, while the outer ends of the rod tubes remain above the skin surface,

- через трубки-стержни подают трансплантат посредством катетера с иглой, проводимого через канюлю, закрепленную на наружном конце по меньшей мере одной трубки -стержня, или через шприц, закрепленным на переходнике, установленном на наружном конце по меньшей мере одной трубки -стержня,- the graft is fed through the tube-rods by means of a catheter with a needle, which is guided through a cannula fixed at the outer end of at least one tube-rod, or through a syringe fixed on an adapter mounted at the outer end of at least one tube-rod,

- извлекают трубки-стержни после начала минерализации костного регенерата в центральной части.- remove the rod-tubes after the beginning of the mineralization of the bone regenerate in the central part.

В частных вариантах воплощения изобретения до введения трансплантата осуществляют стабилизацию костных опилов или отломков в области дефекта по направлению друг к другу с помощью установки аппарата внешней фиксации, а также осуществляют установку мембраны, имеющую отверстия.In particular embodiments of the invention, prior to the introduction of the graft, bone sawdust or fragments in the defect area are stabilized towards each other by means of an external fixation device, and a membrane with holes is also installed.

В частных вариантах воплощения изобретения при установке мембраны она фиксируется по краям шовными рассасывающимися нитями.In particular embodiments of the invention, when installing the membrane, it is fixed at the edges with absorbable sutures.

В частных вариантах воплощения изобретения после установки мембраны полость между мембраной и костным дефектом заполняется питательной средой F12, аутологичной обогащенной тромбоцитами плазмой, аутологичной сывороткой крови, альгинатным гелем или их смесью.In particular embodiments of the invention, after installing the membrane, the cavity between the membrane and the bone defect is filled with F12 nutrient medium, autologous platelet-rich plasma, autologous blood serum, alginate gel, or a mixture thereof.

В частных вариантах воплощения изобретения после установки мембраны полость между мембраной и костным дефектом заполняется смесью альгинатного геля с питательной средой F12.In particular embodiments of the invention, after installing the membrane, the cavity between the membrane and the bone defect is filled with a mixture of alginate gel with the F12 nutrient medium.

В частных вариантах воплощения изобретения трансплантат вводят многократно по мере развития соединительнотканного регенерата периодически.In particular embodiments of the invention, the graft is administered repeatedly as the connective tissue regenerate develops periodically.

В частных вариантах воплощения изобретения дополнительно периодически вводят цитокины, остеоиндукторы, индукторы дифференцировки, гранулы гидроксиаппатита, соли фосфата кальция в виде гранул, питательную среду, биологически активные вещества и/или суспензию измельченной деминерализованной кости.In particular embodiments of the invention, cytokines, osteoinducers, differentiation inducers, hydroxyapatite granules, calcium phosphate granules, a nutrient medium, biologically active substances and / or a suspension of crushed demineralized bone are additionally periodically administered.

В частных вариантах воплощения изобретения после установки трубок-стержней их заполняют изотоническим стерильным раствором поваренной соли.In particular embodiments of the invention, after installing the tube-rods, they are filled with isotonic sterile sodium chloride solution.

В частных вариантах воплощения изобретения перед введением трубок-стержней их дополнительно изгибают для соответствия их кривизны геометрии костномозгового канала и упора во внутреннюю стенку костномозгового канала на противоположной стороне просверленному отверстию в области метафиза.In particular embodiments of the invention, prior to insertion of the rod tubes, they are additionally bent to match their curvature to the geometry of the medullary canal and abut against the inner wall of the medullary canal on the opposite side to the drilled hole in the metaphysis region.

В частных вариантах воплощения изобретения для подачи питательных и/или биоактивных веществ и суспензии живых клеточных культур аутологичных клеток в трубку-стержень вводят катетер с иглой на заранее установленную длину, при этом длина катетера соответствует длине трубки-стержня плюс половине расстояния между опилами кости.In particular embodiments of the invention, to supply nutrients and / or bioactive substances and a suspension of living cell cultures of autologous cells, a catheter with a needle is inserted into the rod tube at a predetermined length, the length of the catheter corresponding to the length of the rod tube plus half the distance between the bone sawdust.

В частных вариантах воплощения изобретения для подачи суспензии сфероидов в трубку-стержень вводят катетер с иглой таким образом, чтобы конец иглы находился в центре дефекта.In particular embodiments of the invention, to supply a suspension of spheroids, a catheter with a needle is inserted into the rod tube so that the end of the needle is in the center of the defect.

В частных вариантах воплощения изобретения для введения суспензии сфероидов катетер с иглой вынимают.In particular embodiments of the invention, the catheter with the needle is removed to administer the spheroid suspension.

В частных вариантах воплощения изобретения костный дефект является дефектом трубчатой кости.In particular embodiments, the bone defect is a tubular bone defect.

При это трансплантат представляет собой суспензию на основе остеогенных клеток, живых клеточных культур аутологичных клеток надкостницы, надхрящницы, стромальных клеток костного мозга, суспензию на основе клеточных или биокомпозитных сфероидов или различные их сочетания. сфероиды представляют собой сфероиды на основе аутологичных клеток надхрящницы, сфероиды на основе аутологичных клеток надкостницы, сфероиды на основе аутологичных и аллогенных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и измельченной частично деминерализованной аллогенной кости или их смесь.In this case, the graft is a suspension based on osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, a suspension based on cellular or biocomposite spheroids, or their various combinations. spheroids are spheroids based on autologous perichondrium cells, spheroids based on autologous periosteal cells, spheroids based on autologous and allogeneic multipotent mesenchymal bone marrow stromal cells and ground partially demineralized allogeneic bone, or a mixture thereof.

Способ по изобретению основан на том, что в области травматического дефекта формируется временная надтканевая структура - грануляционная ткань - естественно-клеточная матрица (далее ЕКМ) спонтанно, естественным путем и, частично, в ответ на стимулирующее воздействие трансплантированного клеточного материала на ангиогенез и торможение редукции сосудов за счет паракринных эффектов. Указанная ЕКМ является соединительнотканным регенератом параоссальных тканей и насыщается извне остеогенными клетками, цитокинами, индукторами костной дифференцировки - всем тем, что необходимо для стимуляции репаративного остеогенеза. Далее ЕКМ с пересаженными остеогенными клетками или сфероидами постепенно замещается костной мозолью, соединяющую костные отломки, которая в ходе ремоделирования регенерата уже естественным путем под действием механических нагрузок превращается в полноценную кость.The method according to the invention is based on the fact that in the area of the traumatic defect a temporary supra-tissue structure - granulation tissue - natural cell matrix (hereinafter ECM) is formed spontaneously, naturally and, in part, in response to the stimulating effect of the transplanted cellular material on angiogenesis and inhibition of vascular reduction due to paracrine effects. This EKM is a connective tissue regenerate of paraosseous tissues and is saturated from the outside with osteogenic cells, cytokines, inducers of bone differentiation - everything that is necessary to stimulate reparative osteogenesis. Further, the ECM with transplanted osteogenic cells or spheroids is gradually replaced by bone callus, which connects bone fragments, which, during the remodeling of the regenerate, in a natural way under the influence of mechanical stress, turns into a full-fledged bone.

Насыщение извне происходит с использованием незакрепленного катетера с иглой или шприца через эластичные трубки-стержни из биоинертного материала. Трубки-стержни вводятся по передней поверхности с двух сторон травмированной кости через ее метафизы (дистальный и проксимальный) по направлению к центру кости и выходят в дефект через открытые костномозговые каналы костных отломков. Трубки-стержни вводятся таким образом, чтобы точка упора о внутреннюю стенку костномозгового канала находилась со стороны, противоположной костному каналу в кортексе метафизаOutside saturation takes place using a loose catheter with a needle or syringe through elastic tube-rods made of bioinert material. Rod tubes are inserted along the anterior surface from both sides of the injured bone through its metaphyses (distal and proximal) towards the center of the bone and exit into the defect through the open marrow canals of bone fragments. Rod tubes are inserted so that the point of support against the inner wall of the medullary canal is on the side opposite to the bone canal in the metaphysis cortex

В настоящем изобретении через трубку-стержень в одном из вариантов осуществления движется незакрепленный катетер с иглой на конце по направлению к центру кости с целью достичь область дефекта, выйдя в нее со стороны открытого костномозгового канала. Игла катетера проникает в грануляционную ткань в области регенерации - эта ткань состоит преимущественно из сосудов, насыщающих область регенерации кислородом, мигрирующими клетками и питательными веществами. В ЕКМ инъецируют остеогенные клетки, сфероиды и только те факторы индукции и стимуляторы, которые поддерживают репаративный остеогенез, не удаляя уже существующие там необходимые биологически активные вещества, поддерживающие регенерацию.In the present invention, in one embodiment, an unsecured catheter with a needle at its end moves through the rod tube towards the center of the bone in order to reach the area of the defect, exiting from the side of the open medullary canal. The catheter needle penetrates into the granulation tissue in the regeneration area - this tissue consists mainly of vessels that saturate the regeneration area with oxygen, migrating cells and nutrients. Osteogenic cells, spheroids and only those induction factors and stimulants that support reparative osteogenesis are injected into the EKM, without removing the necessary biologically active substances that support regeneration already existing there.

Катетеры с иглами двигаются навстречу друг с другом через трубки-стержни, способствуя внедрению остеогенных клеток в ЕКМ и сближению костных регенератов. Нервных болевых окончаний там крайне мало, движения иглы безболезненны.Catheters with needles move towards each other through the rod tubes, facilitating the introduction of osteogenic cells into the ECM and the convergence of bone regenerates. There are very few painful nerve endings there, the movement of the needle is painless.

То есть, использование настоящего изобретения позволяет:That is, the use of the present invention allows:

1) стержнем-трубкой мешать формированию замыкательных костных пластин и прекращению костной регенерации;1) with a rod-tube interfere with the formation of bone end plates and the termination of bone regeneration;

2) точно проникать внутрь к костным регенератам и ЕКМ с двух сторон через катетер с иглой по стержню - трубке, насыщать ЕКМ остеогенными клетками, цитокинами и индукторами дифференцировки, а также питательными веществами;2) precisely penetrate inside to bone regenerates and EKM from both sides through a catheter with a needle along a rod-tube, saturate EKM with osteogenic cells, cytokines and differentiation inducers, as well as nutrients;

3) препятствовать редукции сосудов в грануляционной ткани, завершению фазы регенерации и формированию атипичного регенерата - соединительнотканного рубца, препятствующему репаративному остеогенезу;3) to prevent the reduction of vessels in the granulation tissue, the completion of the regeneration phase and the formation of an atypical regenerate - a connective tissue scar, which prevents reparative osteogenesis;

4) использовать ЕКМ как естественную, хорошо насыщенную кислородом и питательными материалами матрицу, которая искусственным путем насыщается остеогенным материалом, меняет свои свойства и структуру, через которую проникают с двух сторон костные регенераты (по способу трансплантационной регенерации) и соединяются между собой непрерывными волоконными остовами (волокна коллагена внеклеточного костного матрикса, тканевого и органного уровней структурной организации), в которой фиксируют костные отломки в единую систему, в результате чего кость эффективно регенерирует.4) use EKM as a natural matrix well saturated with oxygen and nutrients, which is artificially saturated with osteogenic material, changes its properties and structure, through which bone regenerates penetrate from both sides (by the method of transplant regeneration) and are interconnected by continuous fiber backbones ( collagen fibers of the extracellular bone matrix, tissue and organ levels of the structural organization), in which bone fragments are fixed into a single system, as a result of which the bone effectively regenerates.

В целом, при критических дефектах костей, отдельно идет костная регенерация, приводящая к закрытию костномозговых каналов замыкательной костной пластинкой, отдельно - формирование и редукция грануляционной ткани с образованием рубца в центре костного дефекта. Использование разработанного устройства и комплекта для введения трансплантата (суспензии клеток и тканевых сфероидов) позволяет объединить эти два процесса регенерации за счет эффективной стимуляции костной регенерации, изменения клеточного состава, структуры и свойств грануляционной ткани, а также предотвратить механическое препятствие - образование рубца и обеспечить объединение костных регенератов с двух сторон от костных отломков с формированием целой кости.In general, with critical bone defects, bone regeneration takes place separately, leading to the closure of the bone marrow canals with an end bone plate, separately - the formation and reduction of granulation tissue with the formation of a scar in the center of the bone defect. The use of the developed device and kit for the introduction of a graft (suspension of cells and tissue spheroids) allows combining these two regeneration processes by effectively stimulating bone regeneration, changing the cellular composition, structure and properties of granulation tissue, as well as preventing a mechanical obstacle - scar formation and ensuring the union of bone regenerates from both sides of bone fragments with the formation of a whole bone.

Устройство, комплект и способ согласно настоящему изобретению позволяет создавать и поддерживать локальную остеогенную среду благоприятную для костной регенерации со стороны двух отломков перед костными регенератами, способствуя их соединению через объединяющий костный регенерат в единую кость, а также устраняя факторы, препятствующие остеогенезу.The device, kit and method according to the present invention allows you to create and maintain a local osteogenic environment favorable for bone regeneration from the side of two fragments in front of bone regenerates, facilitating their joining through the unifying bone regenerate into a single bone, as well as eliminating factors that hinder osteogenesis.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Прилагаемые чертежи, которые включены в состав настоящего описания и являются его частью, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и совместно с вышеприведенным общим описанием изобретения и нижеприведенным подробным описанием вариантов осуществления служат для пояснения принципов настоящего изобретения.The accompanying drawings, which are incorporated and form part of the present specification, illustrate embodiments of the invention and together with the foregoing general description of the invention and the following detailed description of the embodiments serve to explain the principles of the present invention.

На фиг. 1 показана принципиальная схема способа введения клеточного материала.FIG. 1 shows a schematic diagram of a method for introducing cellular material.

На фиг. 1 цифрами обозначены следующие позиции:FIG. 1 numbers indicate the following positions:

1 - муфта из специальной пленки - «Остеопласт-К»1 - sleeve made of special film - "Osteoplast-K"

2 - подающая эластичная трубка-стержень, проходящая через костномозговой канал.2 - supplying elastic tube-rod passing through the medullary canal.

3 - костная ткань, кортикал диафиза кости.3 - bone tissue, cortical bone diaphysis.

4 - уплотняющая манжета.4 - sealing collar.

5 - кость5 - bone

6 - расстояние между отломками костей, параоссальные ткани.6 - distance between bone fragments, paraosseous tissue.

Термины и определенияTerms and Definitions

Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже приведены некоторые термины, использованные в настоящем описании изобретения. Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе.For a better understanding of the present invention, below are some of the terms used in the present description of the invention. Unless otherwise specified, technical and scientific terms in this application have the standard meanings generally accepted in the scientific and technical literature.

В настоящем описании и в формуле изобретения термины «включает», «включающий» и «включает в себя», «имеющий», «снабженный», «содержащий» и другие их грамматические формы не предназначены для истолкования в исключительном смысле, а, напротив, используются в неисключительном смысле (т.е., в смысле «имеющий в своем составе»). В качестве исчерпывающего перечня следует рассматривать только выражения типа «состоящий из».In the present description and in the claims, the terms “includes”, “including” and “includes”, “having”, “equipped”, “containing” and their other grammatical forms are not intended to be construed in an exclusive sense, but, on the contrary, are used in a non-exclusive sense (ie, in the sense of "including"). Only expressions of the type “consisting of” should be considered as an exhaustive list.

В материалах настоящей заявки под термином «соединительнотканный регенерат» понимают новообразованную в результате репаративной регенерации соединительная ткань.In the materials of the present application, the term "connective tissue regenerate" is understood to mean connective tissue newly formed as a result of reparative regeneration.

В материалах настоящей заявки под термином «естестественная клеточная матрица» (ЕКМ) понимают провизорную структуру, которая формируется регенерирующей волокнистой рыхлой неоформленной соединительной тканью (мягкими параоссальными тканями) на месте костного дефекта, размер которого превышает критический размер. При типичном заживлении в таких случаях межклеточный матрикс и клетки грануляционной ткани, превращаются в атипичный регенерат - соединительнотканный рубец.In the materials of this application, the term "natural cell matrix" (EKM) means a provisional structure, which is formed by regenerating fibrous loose loose connective tissue (soft paraosseous tissues) at the site of a bone defect, the size of which exceeds the critical size. With typical healing in such cases, the intercellular matrix and cells of the granulation tissue turn into an atypical regenerate - a connective tissue scar.

В материалах настоящей заявки под термином «грануляционная ткань» понимают временную надтканевую структуру, молодую соединительную ткань, образующуюся при процессах заживления дефектов в различных тканях и органах. Развитие грануляций - приспособительный процесс, который содействует заживлению ран и язв, организации и элиминации инородных тел и нежизнеспособных тканей.In the materials of this application, the term "granulation tissue" is understood to mean a temporary supra-tissue structure, a young connective tissue formed during the healing processes of defects in various tissues and organs. The development of granulations is an adaptive process that promotes the healing of wounds and ulcers, the organization and elimination of foreign bodies and non-viable tissues.

В материалах настоящей заявки под термином «костный регенерат», «регенерат» понимают: 1 - совокупность незрелых пролиферирующих клеток в зоне повреждения; 2 - заново образованную в результате регенерации ткань, в данном случае костную.In the materials of this application, the term "bone regenerate", "regenerate" means: 1 - a set of immature proliferating cells in the damaged area; 2 - tissue newly formed as a result of regeneration, in this case bone.

В материалах настоящей заявки под термином «область регенерации» - место протекания репаративной регенерации в живом организме.In the materials of this application, the term "regeneration area" is the place of reparative regeneration in a living organism.

В материалах настоящей заявки под термином «травматический дефект» - какой-либо телесный недостаток, образуемый в результате травмы.In the materials of this application, the term "traumatic defect" means any bodily disability resulting from an injury.

В материалах настоящей заявки под термином «перелом», «перелом кости» понимают полное или частичное нарушение целостности кости при нагрузке, превышающей прочность травмируемого участка скелета. Переломы могут возникать как вследствие травмы, так и в результате различных заболеваний, сопровождающихся изменениями в прочностных характеристиках костной ткани.In the materials of this application, the term "fracture", "bone fracture" is understood to mean a complete or partial violation of the integrity of the bone under a load exceeding the strength of the injured area of the skeleton. Fractures can occur both as a result of trauma and as a result of various diseases, accompanied by changes in the strength characteristics of bone tissue.

В материалах настоящей заявки термины «остеогенные структуры», «остеогенные клетки» являются синонимами, представляют собой следующие за стволовыми стромальными клетками клетки этапа остеобластической дифференцировки, являются частично коммитированными, камбиальными в остеобластическом клеточном диффероне. Популяция остеогенных клеток неоднородна, включает по крайней мере два типа клеток - детерминированные остеогенные клетки-предшественники (для реализации своих остеогенных потенций не нуждаются в какой-либо индукции, но для остеобластической дифференцировки им необходимо наличие тесных межклеточных контактов с клетками микроокружения) и индуцибельные остеогенные клетки-предшественники (проявляют остеогенные свойства только после действия определенных индукторов остеогенеза, индуцибельными к остеогенезу являются адвентициальные клетки, сопровождающие сосуды, клетки в надкостнице и в экстраскелетных органах).In the materials of the present application, the terms "osteogenic structures", "osteogenic cells" are synonymous, they represent the cells of the stage of osteoblastic differentiation following the stromal stem cells, are partially committed, cambial in the osteoblastic cell differentiation. The population of osteogenic cells is heterogeneous, it includes at least two types of cells - deterministic osteogenic progenitor cells (they do not need any induction to realize their osteogenic potential, but for osteoblastic differentiation they need close intercellular contacts with microenvironmental cells) and inducible osteogenic cells - precursors (exhibit osteogenic properties only after the action of certain inducers of osteogenesis, adventitious cells accompanying vessels, cells in the periosteum and in extraskeletal organs are inducible to osteogenesis).

В материалах настоящей заявки под терминами «индукторы остеогенеза», «факторы или индукторы костной дифференцировки», «остеоиндукторы» понимают вещество, которое может стимулировать дифференцировку стволовых клеток и клеток предшественников в направлении остеобластического дифферона - остеобластов, образования костной ткани.In the materials of the present application, the terms "inducers of osteogenesis", "factors or inducers of bone differentiation", "osteoinducers" mean a substance that can stimulate the differentiation of stem cells and progenitor cells in the direction of osteoblastic diferon - osteoblasts, bone formation.

«Индуктор дифференцировки» - это вещество, которое может стимулировать дифференцировку стволовых клеток и клеток предшественников в определенном нарпавлении.A "differentiation inducer" is a substance that can stimulate the differentiation of stem cells and progenitor cells in a specific direction.

«Индуцированная дифференцировка» - дифференцировка клеток, происходящая в результате воздействия на нахи определенных факторов биологической или химической природы."Induced differentiation" is the differentiation of cells that occurs as a result of exposure to certain factors of a biological or chemical nature.

В материалах настоящей заявки под термином «факторы индукции и стимуляторы, которые поддерживают остеогенез, не удаляя существующие необходимые биологически активные вещества, поддерживающие регенерацию» понимают различные химические вещества, обладающие биологической активностью, которые присутствуют в тканевой жидкости в области регенерирующих структур. Они необходимы для реализации процессов направленных на восстановление биологических структур, в данном случае - кости.In the materials of this application, the term "induction factors and stimulants that support osteogenesis without removing the existing necessary biologically active substances that support regeneration" mean various chemical substances with biological activity that are present in the tissue fluid in the area of regenerating structures. They are necessary for the implementation of processes aimed at restoring biological structures, in this case, bone.

В материалах настоящей заявки под термином «остеогенная среда для костной регенерации» понимают локальную искусственно поддерживаемую тканевую среду для направленной дифференцировки стволовых и прогениторных клеток в направлении остеобластической линии дифференцировки, благоприятную для костной регенерации, содержащую индукторы костной регенерации, в том числе 0,1 мкМ дексаметазона, 0,05 мМ аскорбиновой кислоты, 10 мМ глицерол-2-фосфата.In the materials of the present application, the term "osteogenic environment for bone regeneration" means a local artificially maintained tissue environment for directed differentiation of stem and progenitor cells in the direction of the osteoblastic line of differentiation, favorable for bone regeneration, containing inducers of bone regeneration, including 0.1 μM dexamethasone , 0.05 mM ascorbic acid, 10 mM glycerol-2-phosphate.

В материалах настоящей заявки под термином «питательные вещества» (в контексте клеточных технологий) понимают все вещества в легко усваиваемом виде, необходимые для удовлетворения пищевых и энергетических потребностей живых клеток.In the materials of this application, the term "nutrients" (in the context of cellular technologies) means all substances in an easily assimilated form necessary to meet the nutritional and energy requirements of living cells.

Используемый в данной заявке термин «питательная среда» - это смесь неорганических солей и других питательных соединений, предназначенная для обеспечения выживания, поддержания роста и/или пролиферации клеток за пределами организма в искусственных условиях, обычно используется основная среда с добавками, например, сывороткой или факторами роста.Used in this application, the term "nutrient medium" is a mixture of inorganic salts and other nutrient compounds designed to ensure the survival, maintenance of growth and / or proliferation of cells outside the body in vitro, usually a basic medium with additives, such as serum or factors growth.

В материалах настоящей заявки термин «биологически активные вещества» - химические вещества, обладающие при небольших концентрациях высокой физиологической активностью по отношению к определенным группам живых организмов или к отдельным группам их клеток.In the materials of this application, the term "biologically active substances" is a chemical substance that, at low concentrations, has a high physiological activity with respect to certain groups of living organisms or to certain groups of their cells.

Используемый в данной заявке термин «сфероиды» относится к плотно упакованным клеточным агрегатам шарообразной формы, сформированных путем трехмерного культивирования. Их важным свойством является способность к взаимной адгезии и последующему тканевому слиянию, а также к адгезии к элементам внеклеточного матрикса реципиента. Тканевые сфероиды имеют тканеподобное строение - часто называют трехмерными микротканями, максимизирующими межклеточные взаимодействия.As used in this application, the term "spheroids" refers to tightly packed ball-shaped cell aggregates formed by three-dimensional culture. Their important property is the ability for mutual adhesion and subsequent tissue fusion, as well as for adhesion to the elements of the recipient's extracellular matrix. Tissue spheroids have a tissue-like structure - often referred to as three-dimensional micro-tissues that maximize intercellular interactions.

В материалах настоящей заявки под термином «клеточный материал», «клеточный трансплантат» понимают остеогенные клетки, живые клеточные культуры аутологичных клеток надкостницы, надхрящницы, стромальных клеток костного мозга, клеточные (тканевые) сфероиды, полученные из этих клеток, биокомпозитные сфероиды, различные их сочетания.In the materials of this application, the term "cellular material", "cell transplant" means osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, cellular (tissue) spheroids obtained from these cells, biocomposite spheroids, their various combinations ...

В материалах настоящей заявки под термином «трансплантат» понимают суспензию на основе остеогенных клеток, живых клеточных культур аутологичных клеток надкостницы, надхрящницы, стромальных клеток костного мозга, суспензию на основе клеточных (тканевых) или биокомпозитных сфероидов или различные их сочетания. При этом сфероиды представляют собой сфероиды на основе аутологичных клеток надхрящницы, сфероиды на основе аутологичных клеток надкостницы, сфероиды на основе аутологичных и аллогенных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и измельченной частично деминерализованной аллогенной кости или их смесь.In the materials of the present application, the term "graft" means a suspension based on osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, a suspension based on cellular (tissue) or biocomposite spheroids, or their various combinations. In this case, spheroids are spheroids based on autologous cells of the perichondrium, spheroids based on autologous cells of the periosteum, spheroids based on autologous and allogeneic multipotent mesenchymal bone marrow stromal cells and crushed partially demineralized allogeneic bone, or a mixture thereof.

Термин «соединенный» означает функционально соединенный, при этом может быть использовано любое количество или комбинация промежуточных элементов между соединяемыми компонентами (включая отсутствие промежуточных элементов).The term "connected" means functionally connected, and any number or combination of intermediate elements between the connected components (including the absence of intermediate elements) can be used.

Кроме того, термины «первый», «второй», «третий» и т.д. используются просто как условные маркеры, не накладывая каких-либо численных или иных ограничений на перечисляемые объекты.In addition, the terms "first", "second", "third", etc. are used simply as conditional markers, without imposing any numerical or other restrictions on the enumerated objects.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

В целом настоящее изобретение относится к стержню-трубке, комплекту для введения трансплантата в область дефекта, в частности для трансплантации суспензии клеток или сфероидов и способу введения трансплантата в соединительнотканный регенерат с использованием комплекта.In general, the present invention relates to a rod-tube, a kit for introducing a graft into a defect area, in particular for transplanting a suspension of cells or spheroids, and a method for introducing a graft into a connective tissue regenerate using the kit.

Комплект для трансплантации клеточного материала включает по меньшей мере одну эластичную трубку-стержень, мандрен, катетер с иглой, шприц, канюлю с герметичной крышкой или крышку с внутренней резьбой, переходник для присоединения шприца.The kit for transplantation of cellular material includes at least one elastic tube-rod, mandrel, catheter with a needle, syringe, cannula with a sealed cap or cap with an internal thread, an adapter for connecting a syringe.

Эластичная трубка-стержень имеет изгиб, позволяющий ввести ее в костномозговой канал. Изгиб трубки-стержня способствует ее стабилизации в костномозговом канале.The elastic rod tube has a bend that allows it to be inserted into the medullary canal. The bending of the rod tube helps to stabilize it in the medullary canal.

Диаметр трубки-стержня может варьироваться от 3 мм до 1 см и зависит от типа кости и ширины костномозгового канала. Длина трубки может быть любой.The diameter of the rod tube can vary from 3 mm to 1 cm and depends on the type of bone and the width of the medullary canal. The tube length can be any.

Трубка-стержень имеет наружный конец и внутренний конец. Изогнутый край внутреннего конца облегчает проведение трубки -стержня внутри костномозгового канала за счет «скольжения». Длина изогнутого края не должна превышать ширины самой узкой части костномозгового канала. Внутренний конец трубки-стержня имеет косой срез по большой кривизне для более точного движения иглы и катетера внутри трубки-стержня. Таким образом, внутренний конец заострен. Также внешняя поверхность внутреннего конца трубки-стержня имеет зазубрины, позволяющие расклинивать ткани при прохождении трубки-стержня в просверленном костном канале.The rod tube has an outer end and an inner end. The curved edge of the inner end facilitates the passage of the rod tube inside the medullary canal due to "sliding". The length of the curved edge should not exceed the width of the narrowest part of the medullary canal. The inner end of the rod tube has an oblique cut along a large curvature for more precise movement of the needle and catheter inside the rod tube. Thus, the inner end is pointed. Also, the outer surface of the inner end of the rod tube has notches that allow the tissues to wedge when the rod tube passes through the drilled bone canal.

На наружном конце трубки-стержня имеется внешняя (наружняя) резьба, позволяющая крепить канюлю, крышку, Т-образную рукоятку для ввода трубки-стержня или переходник для присоединения шприца. Все вышеперечисленные элементы должны быть выполнены с ответной резьбой для резьбового соединения с трубкой -стержнем.The outer end of the rod tube has an external (external) thread that allows you to attach a cannula, a cap, a T-shaped handle for inserting a rod tube or an adapter for connecting a syringe. All of the above elements must be made with a mating thread for threaded connection with a rod tube.

Просвет трубки-стержня выбран исходя из возможной проходимости внутри него катетера с короткой съемной иглой на конце для инъекций.The lumen of the rod tube is selected based on the possible patency of a catheter inside it with a short removable needle at the end for injection.

В качестве материала трубки-стрежня может быть выбран любой биоинертный материал, поддерживающий форму трубки-стержня и просвет трубки-стержня. В предпочтительном варианте изобретение основным материалом для изготовления трубки-стержня является титан. Изготовление трубки-стержня из титана позволяет ей умеренно изгибаться, но не быть жесткой. В некоторых вариантах осуществления материалом трубки-стержня является нержавеющая сталь.Any bioinert material supporting the shape of the tube-rod and the lumen of the tube-rod can be selected as the material of the rod tube. In a preferred embodiment of the invention, titanium is the base material for the rod tube. Making the tube-rod from titanium allows it to bend moderately, but not be rigid. In some embodiments, the stem tube material is stainless steel.

Катетер имеет вдоль своей длины рентгенконтрастную метку и нанесенную линейку, где «0» - основание иглы (соединение иглы с катетером). Съемная игла имеет длину, которая позволяет осуществлять движения катетера внутри просвета трубки-стержня. Длина иглы ограничена кривизной трубки-стержня. Толщина съемных игл может варьировать, позволяя трансплантировать как клеточную суспензию, так и сфероиды.The catheter has a radiopaque mark and a ruler along its length, where "0" is the base of the needle (connecting the needle to the catheter). The removable needle has a length that allows movement of the catheter inside the lumen of the rod tube. The length of the needle is limited by the curvature of the rod tube. The thickness of the removable needles can be varied, allowing both cell suspension and spheroids to be transplanted.

Мандрен выполнен с заостренным рабочим концом.The mandrain is made with a pointed working end.

В некоторых вариантах осуществления комплект снабжен направляющей деталью с прямолинейным сквозным каналом для возможного прохождения через него трубки-стержня.In some embodiments, the kit is provided with a guide piece with a straight through bore for the possible passage of the rod tube therethrough.

Новый способ введения клеточного материала с использованием описанного выше комплекта осуществляется следующим образом.A new method of introducing cellular material using the above kit is carried out as follows.

В костномозговой канал определенным образом устанавливают трубки-стержни для подачи в область травматического дефекта остеогенных клеток или клеточных сфероидов, цитокинов, индукторов костной дифференцировки - всем тем, что необходимо для поддержания и стимуляции репаративного остеогенеза. Перед установкой вставляют в каждую трубку-стержень мандрен с заостренным концом, чтобы трубка не забивалась, каждую трубку-стержень дополнительно изгибают для того, чтобы подправить их кривизну в зависимости от геометрии костномозгового канала.Rod tubes are installed in the bone marrow canal in a certain way to supply osteogenic cells or cellular spheroids, cytokines, inducers of bone differentiation to the area of the traumatic defect - everything that is necessary to maintain and stimulate reparative osteogenesis. Before installation, a mandrel with a pointed end is inserted into each tube-rod so that the tube does not clog, each tube-rod is additionally bent in order to correct their curvature depending on the geometry of the medullary canal.

Трубки - стержни вводят биполярно через два отверстия в передней поверхности метафиза: одну с проксимальной стороны, другую - с дистальной. Трубки-стержни протягиваются от выполненного отверстия в кости до отверстия костномозгового канала со стороны костного дефекта через костномозговой канал с каждой из сторон навстречу друг с другом.Tubes - rods are inserted bipolar through two holes in the anterior surface of the metaphysis: one from the proximal side, the other from the distal side. Rod tubes extend from the hole made in the bone to the opening of the bone marrow canal from the side of the bone defect through the bone marrow canal from each side towards each other.

Для этого высверливают отверстия для ввода трубок-стержней. Первое отверстие в кортикальной пластинке на уровне метафиза выполняется с помощью хирургического шила или дрели. Вначале инструмент располагается перпендикулярно, однако по мере погружения в костное вещество направление и ориентация шила или сверла меняется в сторону перелома. Второе отверстие биполярно делают аналогичным образом.For this, holes are drilled to enter the rod tubes. The first hole in the cortical plate at the metaphysis level is made with a surgical awl or drill. Initially, the instrument is positioned perpendicularly, but as it sinks into the bone substance, the direction and orientation of the awl or drill changes towards the fracture. The second hole is made bipolar in the same way.

Далее эластичная изогнутая на необходимую величину трубка-стержень закрепляется в Т-образной рукоятке (Т-образная рукоятка навинчивается на наружный конец трубки-стержня) и вводится через трепанационное отверстие в костномозговой канал. Изогнутый конец трубки-стержня вводится перпендикулярно отверстию, но как только он проходит кортикальный слой, направляется в сторону перелома. Зазубрины внутреннего конца трубки-стержня помогают расклинить трубку-стержень в кортикале метафиза в костном канале. Трубка -стержень проходит через кожу, мягкие ткани, кость с переходом в костномозговой канал. Далее трубка-стержень скользит вдоль стенки костномозгового канала с помощью легких ротационно-поступательных движений хирурга и продвигается в сторону костного дефекта. Трубка-стержень вводится таким образом, чтобы точка упора о внутреннюю стенку костномозгового канала находилась со стороны, противоположной костному каналу в кортексе метафиза.Further, an elastic tube-rod bent to the required size is fixed in the T-shaped handle (the T-shaped handle is screwed onto the outer end of the rod tube) and is inserted through the trepanation hole into the bone marrow canal. The curved end of the rod tube is inserted perpendicular to the opening, but as soon as it passes the cortical layer, it is directed towards the fracture. Notches on the inner end of the rod tube help to wedge the rod tube into the metaphysis cortical in the bone canal. The tube-rod passes through the skin, soft tissues, bone with the transition to the medullary canal. Next, the rod tube slides along the wall of the medullary canal with the help of light rotational-translational movements of the surgeon and moves towards the bone defect. The rod tube is inserted in such a way that the point of support against the inner wall of the medullary canal is on the side opposite to the bone canal in the metaphysis cortex.

Вторая трубка-стержень вводится аналогичным способом. Эластичные трубки-стержни с мандреном продвигают вдоль костномозговых каналов до выхода из костномозгового канала в дефект (там еще регенерат не образовался). После этого Т-образная рукоятка отвинчивается, мандрен удаляется.The second tube-rod is introduced in the same way. Elastic tube-rods with a mandrel are advanced along the medullary canals until they exit the medullary canal into the defect (no regenerate has formed there yet). After that, the T-shaped handle is unscrewed, the mandrel is removed.

В зависимости от дальнейших действий на наружный конец каждой трубки-стержня накручивается либо переходник для присоединения шприца, либо канюля для проведения через нее катетера с иглой.Depending on the further actions, either an adapter for connecting a syringe or a cannula for passing a catheter with a needle through it is screwed onto the outer end of each rod-tube.

Трубка-стержень находится в костномозговом канале до момента начала минерализации костного регенерата в центральной части.The rod tube is located in the medullary canal until the mineralization of the bone regenerate in the central part begins.

В том случае, когда не выполняются какие-либо на трубку-стержень навинчивают канюлю и закрывают ее герметично крышкой, или на наружный конец трубки-стержня герметично навинчивается крышка.In the case when any are not performed on the tube-rod, screw the cannula and close it hermetically with a cap, or on the outer end of the tube-rod the cap is tightly screwed on.

Каждая из трубок - стержня позволяет:Each of the tubes - the rod allows:

1. вводить клетки, проводя через просвет трубы-стержня катетер с иглой на конце, и уже через этот катетер с помощью шприца инъецировать суспензию клеток, в том числе суспензию кусочков дименерализованного костного матрикса, кристаллов гидроксиаппатита, фосфата кальция;1.inject cells by passing a catheter with a needle at the end through the lumen of the rod-pipe, and already through this catheter using a syringe, inject a cell suspension, including a suspension of pieces of demineralized bone matrix, hydroxyapatite crystals, calcium phosphate;

2. подавать остеоиндукторы, цитокины, питательную среду, обогащенную тромбоцитами плазму крови через трубку-стержень напрямую через шприц с иглой или через катетер;2. to deliver osteoinducers, cytokines, culture medium, platelet-rich blood plasma through a rod-tube directly through a syringe with a needle or through a catheter;

3. подавать тканевые (клеточные) сфероиды, биокомпозитные сфероиды через просвет трубки-стержня с помощью катетера с иглой на конце. Могут подаваться любые сфероиды, размеры которых позволяют это сделать.3. to supply tissue (cellular) spheroids, biocomposite spheroids through the lumen of the rod tube using a catheter with a needle at the end. Any spheroids sized to do so can be fed.

До или после введения трубок-стержней (это не имеет принципиального значения) осуществляют стабилизацию костных отломков с помощью аппарата внешней фиксации. В предпочтительном варианте осуществления фиксацию отломков технически значительно проще осуществлять после введения трубок-стержней. В момент стабилизации костных отломков в области костного дефекта размещается мембрана с отверстиями, после чего рана послойно ушивается.Before or after the insertion of the rod tubes (this is not of fundamental importance), bone fragments are stabilized using an external fixation device. In a preferred embodiment, the fixation of the fragments is technically much easier after insertion of the rod tubes. At the moment of stabilization of bone fragments, a membrane with holes is placed in the area of the bone defect, after which the wound is sutured in layers.

Стабилизация костных отломков осуществляется с помощью аппарата внешней фиксации, а именно костные отломки устанавливаются в направлении друг к другу, после чего следует установка мембраны с отверстиями. Туры мембраны закрепляются к концам опилов костей рассасывающимися нитями, полость, образованная мембраной, заполняется альгинатным гелем или изотоническими растворами или средой F12. Рана послойно ушивается. Мембрана позволяет более длительно поддерживать локальную среду, благоприятную для костной регенерации,Stabilization of bone fragments is carried out using an external fixation device, namely, bone fragments are installed in the direction towards each other, followed by the installation of a membrane with holes. The rounds of the membrane are fixed to the ends of the bone sawdust with absorbable sutures, the cavity formed by the membrane is filled with alginate gel or isotonic solutions or F12 medium. The wound is sutured in layers. The membrane allows for a longer maintenance of the local environment favorable for bone regeneration,

После первой операции по стабилизации костных отломков с помощью аппарата внешней фиксации (в частности, «Комплект аппаратов спице-стержневых для чрескостного остеосинтеза длинных и коротких трубчатых костей АСС-ЧК-"ГЭП ЦИТО" с набором инструментов для их установки (по типу Г.А. Илизарова) ("Аппарат Илизарова")») и установки мембраны с отверстиями, в течение периода времени от 5 до 8 суток в отграниченной мембраной зоне - внутри полости - формируется соединительнотканный регенерат - грануляционная ткань, проникающая внутрь полости через отверстия в мембране. Установка мембраны, имеющей отверстия, в область костного дефекта осуществляется для частичного отграничения полости дефекта от регенерирующих параоссальных тканей.After the first operation to stabilize bone fragments using an external fixation device (in particular, “Set of wire-rod devices for transosseous osteosynthesis of long and short tubular bones ACC-CHK-“ GEP CITO ”with a set of instruments for their installation (type G.A . Ilizarov) ("Ilizarov apparatus") ") and the installation of a membrane with holes, for a period of time from 5 to 8 days in the zone delimited by the membrane - inside the cavity - a connective tissue regenerate is formed - granulation tissue penetrating into the cavity through the holes in the membrane. The installation of a membrane with holes in the area of the bone defect is carried out to partially delimit the cavity of the defect from the regenerating paraosseous tissues.

Возможно использование любой резорбируемой мембраны, в частности мембрана может представлять собой коллагеновую мембрану, в частности мембрану «Остеопласт» или OSSIX Plus (Datum Dental), децеллюлизированную и лиофилизированную аллогенную или ксеногенную надкостницу, в которой делаются специальные отверстия диаметром до 0,8 см. В частных вариантах воплощения изобретения мембрана характеризуется наличием одного отверстия на 4-6 см² площади поверхности мембраны. Отверстия могут составлять до 20% от общей площади поверхности всей мембраны.It is possible to use any resorbable membrane, in particular the membrane can be a collagen membrane, in particular the Osteoplast or OSSIX Plus membrane (Datum Dental), decellulized and lyophilized allogeneic or xenogenic periosteum, in which special holes are made up to 0.8 cm in diameter. In particular embodiments of the invention, the membrane is characterized by the presence of one hole per 4-6 cm ² of the membrane surface area. The holes can be up to 20% of the total surface area of the entire membrane.

Указанные отверстия необходимы для дозирования (ограничения) врастания пара-оссальной ткани в пространство дефекта кости, так как эти ткани несут с собой новообразованные сосуды, которые будут необходимы для формирования сосудистой сети в костном регенерате, поскольку, как правило, сосудов со стороны костного мозга от обломков костей совершенно недостаточно, особенно если речь идет о старом или ослабленном модельном животном или о взрослом человеке. Однако, избыточное количество параоссальных тканей может образовать рубец в области регенерации, что создает препятствие для костной регенерации и отломки костей не сращиваются в единое целое (кость).These holes are necessary for dosing (limiting) the ingrowth of para-ossal tissue into the space of the bone defect, since these tissues carry with them newly formed vessels that will be necessary for the formation of the vasculature in the bone regenerate, since, as a rule, the vessels on the side of the bone marrow from there are not enough bone fragments, especially when it comes to an old or weakened model animal or an adult person. However, an excessive amount of paraosseous tissue can form a scar in the area of regeneration, which creates an obstacle to bone regeneration and bone fragments do not fuse into a single whole (bone).

Количество отверстий зависит от возраста пациента и способности параоссальных тканей формировать грануляционную ткань с сосудами и проникать в окружающие пространства. У ослабленных пациентов такая способность снижена.The number of holes depends on the age of the patient and the ability of the paraosseal tissues to form granulation tissue with vessels and penetrate into the surrounding space. In debilitated patients, this ability is reduced.

После установки трубок-стержней их сначала заполнят изотоническим стерильным раствором поваренной соли.After installing the tube-rods, they are first filled with isotonic sterile sodium chloride solution.

При трансплантации клеточного материала сначала подается суспензия с живым материалом, а затем объем катетера заполняется либо питательной средой, либо физиологическим раствором. Периоды введения клеточного материала и других веществ определяются конкретными протоколами лечения. Более подробно введение трансплантата описано ниже.When transplanting cell material, a suspension with living material is first supplied, and then the volume of the catheter is filled with either a nutrient medium or saline. The periods of administration of cellular material and other substances are determined by specific treatment protocols. The introduction of the graft is described in more detail below.

Через трубки-стержни в соединительнотканный регенерат периодически подается клеточный материал: суспензия живых клеточных культур аутологичных клеток надкостницы, надхрящницы, стромальных клеток костного мозга, клеточные (тканевые) сфероиды, полученные из этих клеток, биокомпозитные сфероиды, различные их сочетания.Cellular material is periodically fed through the rod tubes into the connective tissue regenerate: a suspension of living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, cellular (tissue) spheroids obtained from these cells, biocomposite spheroids, and their various combinations.

Периодическое введение клеточного материала необходимо для того, чтобы одна порция клеточного материала успела прижиться перед тем, как подается следующая порция, которая формирует следующий объем прижившего трансплантата. Периодичность зависит от протокола лечения. Введения клеточного материала кратные, одномоментные, повторяются с интервалом от 12 часов до нескольких суток.Periodic introduction of cellular material is necessary so that one portion of the cellular material has time to take root before the next portion is fed, which forms the next volume of the surviving graft. The frequency depends on the treatment protocol. Injections of the cellular material are multiple, one-step, repeated at intervals from 12 hours to several days.

Для обеспечения возможности восстановления целостности кости при дефектах, размеры которых превышают критические, через каждую трубку-стержень попеременно подаются питательные среды (питательные вещества) в область регенерации. Локально изменяя состав тканевой жидкости, насыщая ее питательными веществами и буферными растворами, создаются более благоприятные условия для приживления клеточного материала и костной регенерации. В этих условиях пересаженный живой материал может сохранять свою жизнеспособность, становиться источником регенерации. Дополнительно питательные среды вводят в трубки -стержни через катетер, чтобы внутри катетера не оставался клеточный материал. Полость каждой трубки-стержня вне введений клеточного материала должна быть заполнена сменяемыми солевыми изотоническимм растворами. Полость должны периодически обрабатываться путем промывания противомикробными средствами (хлоргексидин, растворы антибиотиков). Катеры с иглами используются только стерильные.To ensure the possibility of restoring the integrity of the bone in case of defects whose dimensions exceed the critical ones, nutrient media (nutrients) are alternately supplied through each tube-rod to the regeneration area. By locally changing the composition of the tissue fluid, saturating it with nutrients and buffer solutions, more favorable conditions are created for the engraftment of cell material and bone regeneration. Under these conditions, the transplanted living material can retain its viability and become a source of regeneration. In addition, culture media are introduced into the rod tubes through the catheter so that no cellular material remains inside the catheter. The cavity of each tube-rod outside the injections of cellular material should be filled with replaceable saline isotonic solutions. The cavity should be periodically treated by washing with antimicrobial agents (chlorhexidine, antibiotic solutions). Needle boats are used only sterile.

Когда полость в области дефекта заполнена новообразованной минерализуемой регенерирующей костной тканью (определяют по данным компьютерной томографии), трубки-стержни удаляются, а костный регенерат подвергается последовательному естественному ремоделированию в кость. Трубки-стержни удаляют путем аккуратного вытягивания из костномозгового канала после навинчивания на каждую из них Т-образной рукоятки и установки мандрена. Раневые отверстия кожи могут быть ушиты, а при небольшом диаметре раны заживают самостоятельно. Анестезия у взрослых не требуется.When the cavity in the area of the defect is filled with newly formed mineralized regenerating bone tissue (determined by computed tomography data), the rod tubes are removed, and the bone regenerate undergoes sequential natural remodeling into bone. The rod tubes are removed by gently pulling them out of the medullary canal after screwing the T-shaped handle onto each of them and installing the mandrel. Wound openings of the skin can be sutured, and with a small diameter, wounds heal on their own. Anesthesia is not required in adults.

Для введения суспензии живых клеточных культур аутологичных клеток надкостницы, надхрящницы, стромальных клеток костного мозга в область соединительнотканного регенерата в одном из вариантов осуществления способа на трубку-стержень навинчивается канюля и в трубку-стержень через канюлю вводится катетер, который устанавливается внутри трубки-стержня на определенную длину, которая характеризует размер грануляционной ткани в области костного дефекта. Для этого катетер должен иметь вдоль своей длины рентгенконтрастную метку и иметь нанесенную линейку, где «0» - основание иглы (соединение иглы с катетером). Катетер никак не закреплен в трубке-стержне. Далее по катетеру в область регенерата подается с помощью шприца суспензия клеток.To inject a suspension of live cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, and stromal cells of the bone marrow into the area of the connective tissue regenerate, in one embodiment of the method, a cannula is screwed onto the stem tube and a catheter is inserted into the stem tube through the cannula, which is installed inside the stem tube to a specific length, which characterizes the size of the granulation tissue in the area of the bone defect. For this, the catheter must have a radiopaque mark along its length and have a ruler applied, where "0" is the base of the needle (connection of the needle to the catheter). The catheter is not fixed in any way in the rod tube. Next, the cell suspension is fed through the catheter to the regenerated area with a syringe.

В некоторых вариантах осуществления способа установленный катетер первые 5 (пять) суток может не извлекаться из трубки-стержня. При этом пространство между катетером и просветом трубки-стержня должно периодически промываться стерильным физиологическим солевым раствором.In some embodiments of the method, the inserted catheter may not be removed from the rod tube for the first 5 (five) days. In this case, the space between the catheter and the lumen of the rod tube should be periodically flushed with sterile physiological saline.

После любого введения катетер всегда вынимается из трубки-стержня. Для трансплантации сфероидов в трубку-стержень вставляется катетер с толстой короткой иглой на конце. Игла максимально проталкивается к центру регенерата и по мере извлечения катетера подается суспензия сфероидов в регенерат. Сфероиды остаются как шлейф за постепенно вынимаемым катетером. Иным способом подавать сфероиды достаточно сложно, так как они должны быть пересажены в каналы внутри грануляционной ткани.After any insertion, the catheter is always removed from the rod tube. For spheroid transplantation, a catheter with a thick short needle at the end is inserted into the rod tube. The needle is pushed as much as possible to the center of the regenerate, and as the catheter is removed, a suspension of spheroids is fed into the regenerate. The spheroids remain like a train behind the gradually withdrawn catheter. It is quite difficult to supply spheroids in another way, since they must be transplanted into channels inside the granulation tissue.

Для введения питательной среды или плазмы крови в, обогащенной тромбоцитами, или других растворов в трубку-стержень вводится катетер, который устанавливается внутри трубки-стержня на определенную длину, которая характеризует размер грануляционной ткани в области костного дефекта. Далее по катетеру в область регенерата подается с помощью шприца среда или раствор. Возможна подача растворов без катетера, Шприц присоединяется к переходнику, установленному на наружном конце трубки-стержня, и проводится медленное нагнетание растворов в регенерат.For the introduction of a nutrient medium or blood plasma in platelet-rich or other solutions, a catheter is inserted into the rod-tube, which is installed inside the rod-tube for a certain length, which characterizes the size of granulation tissue in the area of the bone defect. Further, through the catheter, the medium or solution is supplied to the area of the regenerate with a syringe. It is possible to supply solutions without a catheter, the syringe is connected to an adapter installed at the outer end of the tube-rod, and the solutions are slowly pumped into the regenerate.

После первичной консолидации отломков костей титановая трубка-стержень может быть легко извлечена под местной анестезией (или без анестезии), не повреждая костный регенерат. Введение одновременно с двух сторон трубок-стержней согласно настоящему изобретению препятствуют образованию замыкательных костных пластинок и прекращению костной регенерации.After the primary consolidation of the bone fragments, the titanium tube-rod can be easily removed under local anesthesia (or without anesthesia) without damaging the bone regenerate. The introduction of simultaneously from both sides of the tube-rods according to the present invention prevents the formation of bone endplates and the cessation of bone regeneration.

Таким образом, большие объемы кости могут быть сконструированы предсказуемым образом с использованием новых протоколов клеточных трансплантаций, позволяющих часто и безболезненно вводить клеточный материал и среду, которая является благоприятной локальной средой для регенерации в искусственно созданном с помощью мембраны пространстве.Thus, large volumes of bone can be constructed in a predictable manner using new cell transplantation protocols that allow frequent and painless introduction of cellular material and an environment that is a favorable local environment for regeneration in the space artificially created using the membrane.

Устройство для введения трансплантата в соединительнотканный регенерат (две трубки-стрежня, вводимые через костномозговые каналы в область дефекта со стороны открытого костномозгового канала) совместно с мембраной, которая отграничивает зону (область) дефекта может рассматриваться как тканеинженерный ин виво биореактор.A device for introducing a graft into a connective tissue regenerate (two rod tubes inserted through the medullary canals into the defect area from the side of the open medullary canal) together with a membrane that delimits the defect area (area) can be considered as a tissue-engineered in vivo bioreactor.

Пример осуществления способа по изобретению.An example of the implementation of the method according to the invention.

В ходе оперативного вмешательства выполняются с помощью хирургического шила и дрели на уровне дистального и проксимального метафизов по передней поверхности два отверстия в кортикальной пластинке кости. При формировании каналов для введения трубки вначале медицинское шило располагается перпендикулярно, однако по мере погружения в костное вещество направление и ориентация шила или сверла меняется в сторону предполагаемого костного дефекта.During surgery, two holes in the cortical bone are performed using a surgical awl and a drill at the level of the distal and proximal metaphysis along the anterior surface. When forming the channels for the introduction of the tube, the medical awl is initially positioned perpendicularly, however, as it sinks into the bone substance, the direction and orientation of the awl or drill changes in the direction of the alleged bone defect.

Далее эластичная трубка-стержень со вставленным мандреном изгибается на необходимую величину, закрепляется в Т-образной рукоятке (рукоятка имеет гаечную резьбу для накручивания на внешнюю резьбу трубки-стержня) и вводится через трепанационное отверстие в костномозговой канал. Эластичные, изогнутые под геометрию костномозгового канала трубки-стержни, вводили со стороны нижнего и верхнего костных отломков.Further, the elastic tube-rod with the inserted mandrel is bent to the required amount, fixed in the T-shaped handle (the handle has a nut thread for screwing onto the external thread of the tube-rod) and inserted through the trepanation hole into the medullary canal. Flexible rods, bent to fit the geometry of the medullary canal, were introduced from the side of the lower and upper bone fragments.

Изогнутый конец трубки-стержня вводится перпендикулярно отверстию, но как только он проходит кортикальный слой, направляется в сторону центра диафиза кости, но полное введение трубки в костномозговой канал не завершается.The curved end of the rod tube is inserted perpendicular to the opening, but as soon as it passes the cortical layer, it is directed towards the center of the shaft of the bone, but the complete introduction of the tube into the medullary canal is not completed.

Далее трубка-стержень скользит вдоль стенки костномозгового канала с помощью легких ротационно-поступательных движений хирурга и продвигается в сторону костного дефекта, выходя за линию опила. Трубка-стержень устанавливается в распор между созданным с помощью шила и сверла каналом трепанационного отверстия и противоположной внутренней стороной костно-мозгового канала, трубка-стержень не должна быть подвижной в костномозговом канале. Крайне осторожно нужно сохранить в ране содержимое костномозгового канала, выдавливаемое при проведении трубки-стержня. Снимается Т-образная рукоятка, вынимается мандрен. Выполняется гемостаз и послойное ушивание раны в том случае, если рана широкая. Наружные концы трубок-стержней при этом всегда остается снаружи над поверхностью кожи.Further, the rod-tube slides along the wall of the medullary canal with the help of light rotational-translational movements of the surgeon and moves towards the bone defect, going beyond the sawdust line. The rod tube is installed in a spacer between the trepanation hole channel created with the help of an awl and a drill and the opposite inner side of the bone marrow canal; the rod tube should not be movable in the bone marrow canal. With extreme caution, it is necessary to preserve the contents of the medullary canal in the wound, squeezed out during the tube-rod. The T-shaped handle is removed, the mandrel is removed. Hemostasis and layer-by-layer wound suturing are performed if the wound is wide. In this case, the outer ends of the rod tubes always remain outside above the skin surface.

Накладывается аппарат внешней фиксации Илизарова, «Комплект аппаратов спице-стержневых для чрескостного остеосинтеза длинных и коротких трубчатых костей АСС-ЧК-"ГЭП ЦИТО" с набором инструментов для их установки (по типу Г.А. Илизарова) ("Аппарат Илизарова")»). В предпочтительном варианте осуществления устанавливается мембрана с отверстиями. Можно без нее.The Ilizarov external fixation apparatus is applied, "A set of wire-rod devices for transosseous osteosynthesis of long and short tubular bones ACC-CHK-" GEP CITO "with a set of instruments for their installation (like GA Ilizarov) (" Ilizarov apparatus ")" ). In a preferred embodiment, a perforated membrane is installed. It is possible without her.

Трубка -стержень заполняется стерильным изотоническим солевым раствором натрия хлорида с помощью шприца, который через переходник прикручивается к трубкам-стержню, затем, шприц с переходником удаляют и закрывают трубку-стержень завинчивающейся крышкой герметично. Нижний край крышки прижимает марлевую подушечку с хлоргексидином к поверхности кожи. Через 3-6 суток крышку отвинчивают, присоединяют канюлю для ввода катетера, и в трубку-стержень вставляется катетер с иглой на конце. Диаметр просвета иглы может быть до 1,5 мм. К катетеру присоединяется шприц типа Люэр, заполненный суспензией сфероидов, клеток, гранул костного матрикса или гидроксиаппатита, размеры которых позволяют ввести их через трубку и катетер.The tube-rod is filled with sterile isotonic saline of sodium chloride using a syringe, which is screwed to the tube-rod through the adapter, then the syringe with the adapter is removed and the tube-rod is hermetically closed with a screw cap. The bottom edge of the lid presses the chlorhexidine gauze pad against the skin surface. After 3-6 days, the cap is unscrewed, a cannula is attached to enter the catheter, and a catheter with a needle at the end is inserted into the rod tube. The diameter of the needle lumen can be up to 1.5 mm. A Luer-type syringe is attached to the catheter, filled with a suspension of spheroids, cells, bone matrix granules or hydroxyapatite, the size of which allows them to be inserted through the tube and catheter.

Введение живого клеточного материала осуществляется продвижением катетера по трубке-стержню с проникновением в грануляционную ткань с помощью иглы.The introduction of living cell material is carried out by moving the catheter along the rod tube with penetration into the granulation tissue using a needle.

Трубка-стержень находится в костномозговом канале до момента начала минерализации костного регенерата. Через трубки-стержни могут дополнительно подаваться питательные среды и биологически активные вещества. После завершения процесса трубки-стержни удаляют. Трубки-стержни удаляют либо сразу после выполнения программы (плана) трансплантаций, либо ожидают, периодически подпитывают регенерат, и удаляют только после начала минерализации матрикса костного регенерата по данным компьютерной томографии.The rod tube is in the medullary canal until the mineralization of the bone regenerate begins. Additional nutrient media and biologically active substances can be supplied through the rod tubes. After the completion of the process, the tube-rods are removed. Tubes-rods are removed either immediately after the program (plan) of transplantation, or they are awaiting, periodically feeding the regenerate, and removed only after the start of mineralization of the matrix of the bone regenerate according to computed tomography data.

Пример введение трансплантата при проведении эксперимента на кролике.An example of the introduction of a graft during an experiment on a rabbit.

Эксперимент проводился на кролике. Хирургическим путем создавался дефект большеберцовой кости кролика размером 3 см. На концы опилов костей накладывались туры мембраны с отверстиями, формируя частично отграниченное пространство от параоссальных тканей.The experiment was carried out on a rabbit. A 3 cm defect of the rabbit tibia was created surgically. The ends of the bone sawdust were covered with membrane rounds with holes, forming a partially delimited space from the paraosseous tissues.

Далее вводили трубки-стержни в область дефекта описанным выше способом, заполняя их физиологическим стерильным раствором. Через 4 суток в трубки-стержни вставляли катетер с иглой и вводили через него в область соединительнотканного регенерата суспензию сфероидов надкостницы и биокомпозитных сфероидов из мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга с кусочком деминерализованной аллогенной кости в центре.Next, the tube-rods were inserted into the defect area in the manner described above, filling them with physiological sterile solution. After 4 days, a catheter with a needle was inserted into the rod tubes and a suspension of periosteal spheroids and biocomposite spheroids from multipotent mesenchymal stromal cells of the bone marrow with a piece of demineralized allogeneic bone in the center was injected into the area of the connective tissue regenerate.

Стерильный катетер с иглой использовался однократно. Раз в 3 (трое) суток последовательно вводили аутологичный клеточный материал: 1) 250 сфероидов из клеток надкостницы; 2) 6 млн мультипотентных мезенхимальных клеток костного мозга; 3) 100 сфероидов из клеток надхрящницы; 4) 100 биокомпозитных сфероидов из ММСК КМ с деминерализованной костью в центре.A sterile catheter with a needle was used once. Once every 3 (three) days, autologous cellular material was injected sequentially: 1) 250 spheroids from periosteal cells; 2) 6 million multipotent mesenchymal bone marrow cells; 3) 100 spheroids from the cells of the perichondrium; 4) 100 biocomposite spheroids from MMSC KM with demineralized bone in the center.

После введения катетер всегда извлекался. Через 3-4 часа после извлечения катетера просвет трубки-стержня заполнялся изотоническим раствором натрия хлорида, антибактериальными средствами. Через 2 (двое) суток полость трубки стержня промывалась физиологическим раствором. После чего трубки-стержни удалялись.After insertion, the catheter was always removed. 3-4 hours after removing the catheter, the lumen of the rod-tube was filled with isotonic sodium chloride solution, antibacterial agents. After 2 (two) days, the cavity of the rod tube was rinsed with saline. Then the tube-rods were removed.

В контрольном исследовании на 6 (шестом) месяце кость набрала не менее 80% механической прочности (прочностных характеристик костной ткани), что показывает принципиальная способность предлагаемого способа получить сращение кости при дефекте критического размера.In the control study at the 6th (sixth) month, the bone gained at least 80% of the mechanical strength (strength characteristics of the bone tissue), which shows the fundamental ability of the proposed method to obtain bone fusion with a defect of critical size.

Таким образом, предложенные согласно настоящему изобретению устройство и комплект позволяет использовать иные протоколы клеточных трансплантаций (более часто вводить клетки и вещества, поддерживать режим ин виво биореактора - подача веществ, поддерживающих костную регенерацию). При этом устройство и комплект позволяет осуществлять все манипуляции безболезненно, не требует дополнительного наркоза и местной анестезии при проведении трансплантаций и инъекций. Использование устройства, комплекта и способа согласно настоящему изобретению позволяет избежать создания дополнительных раневых каналов.Thus, the device and kit proposed according to the present invention allows the use of other protocols of cell transplantation (more often to inject cells and substances, to maintain the in vivo mode of the bioreactor - the supply of substances that support bone regeneration). At the same time, the device and the kit allow all manipulations to be carried out painlessly, does not require additional anesthesia and local anesthesia during transplantation and injections. The use of the device, kit and method according to the present invention avoids the creation of additional wound channels.

Хотя настоящая патентная заявка относится к определенному в прилагаемой ниже в формуле изобретения, важно отметить, что настоящая заявка на патент содержит основание для формулировки других изобретений, которые могут, например, быть заявлены как объект уточненной формулы изобретения настоящей заявки или как объект формулы изобретения в выделенной и/или продолжающей заявке. Такой объект может быть охарактеризован любым признаком или комбинацией признаков, описанных в настоящем документе.While this patent application relates to what is defined in the claims appended below, it is important to note that this patent application contains a basis for the formulation of other inventions, which may, for example, be claimed as the subject of the refined claims of the present application or as the subject of the and / or a continuing application. Such an object can be characterized by any feature or combination of features described herein.

Claims

1. A device for introducing a graft, which is a suspension based on osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, a suspension based on tissue or biocomposite spheroids or their various combinations, into a connective tissue regenerate at the site of a bone defect, performed in the form of an elastic tube-rod made of bioinert material and having a bend that allows it to be inserted into the medullary canal so that the tube-rod abuts against the inner wall of the medullary canal on the opposite side to the drilled hole in the metaphysis area, and the tube-rod is made with the possibility of insertion through it the lumen of a loose catheter with a needle at the end, the rod tube has an inner end and an outer end, the inner end is sharpened and has an oblique cut along the greater curvature of the rod tube, and the outer end is made with an external thread.

2. The device according to claim 1, characterized in that the outer surface of the inner end of the tube-rod is serrated.

3. The device according to claim 1, characterized in that the bioinert material of the tube-rod is titanium or stainless steel.

4. The device according to claim 1, characterized in that the graft is a suspension based on osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, a suspension based on tissue or biocomposite spheroids, or their various combinations.

5. The device according to claim 4, characterized in that the spheroids are spheroids based on autologous perichondrium cells, spheroids based on autologous periosteal cells, spheroids based on autologous and allogeneic multipotent mesenchymal bone marrow stromal cells and crushed partially demineralized allogeneic bone, or a mixture thereof ...

6. A set for the introduction of a graft, which is a suspension based on osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, a suspension based on tissue or biocomposite spheroids or their various combinations, into a connective tissue regenerate at the site of a bone defect, including

- two tube-rod according to any one of paragraphs. 1-3,

- at least one catheter with a needle at the end,

- at least one mandrin,

- at least an adapter installed on the outer end of the tube-rod according to any one of paragraphs. 1-3 for connecting a syringe,

- at least one syringe,

- two cannulas with a lid or two lids, installed hermetically on the outer ends of the tube-rods using a threaded connection.

7. A set according to claim 6, characterized in that the mandrel is made with a pointed working end.

8. The kit according to claim 6, characterized in that it is additionally provided with a guide piece with a straight through channel for the possible passage of the tube-rod through it.

9. The kit according to claim 6, characterized in that the catheter has a radiopaque mark located along the length of the leg, and an applied ruler, in which the count is taken from the base of the catheter needle.

10. The kit according to claim 6, characterized in that it is additionally provided with a membrane having holes.

11. The kit of claim 10, wherein the membrane is resorbable.

12. The kit of claim 10, wherein the membrane is a collagen membrane, decellulized and lyophilized allogeneic or xenogenic periosteum.

13. The kit of claim 10, wherein the holes in the membrane are up to 0.8 cm in diameter.

14. The kit of claim 10, wherein the holes in the membrane can be up to 20% of the total surface area of the entire membrane.

15. The kit of claim 10, wherein there is one hole per 4-6 cm ² membrane surface area.

16. The kit according to claim 6, characterized in that the graft is a suspension based on osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, a suspension based on tissue or biocomposite spheroids, or their various combinations.

17. The kit according to claim 10, characterized in that the spheroids are spheroids based on autologous cells of the perichondrium, spheroids based on autologous cells of the periosteum, spheroids based on autologous and allogeneic multipotent mesenchymal bone marrow stromal cells and crushed partially demineralized allogeneic bone, or a mixture thereof ...

18. A method of introducing a graft, which is a suspension based on osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, a suspension based on tissue or biocomposite spheroids or their various combinations, into a connective tissue regenerate for bone restoration in case of defects, dimensions which exceed the critical size, which includes the following steps:

- two tubes-rods are introduced according to clauses 1-3, with mandrels installed in them, from both sides of the injured bone through its metaphyses, distal and proximal, towards the center of the bone and bring them into the defect through the open bone marrow canals of bone fragments, advancing tube-rods along the medullary canals so that the point of contact against the inner wall of the medullary canal is on the side opposite to the bone canal in the metaphysis cortex,

- take out the mandrins, while the outer ends of the rod tubes remain above the skin surface,

- the graft is fed through the tube-rods by means of a catheter with a needle, passed through a cannula fixed at the outer end of at least one tube-rod, or through a syringe attached to an adapter mounted on the outer end of at least one tube-rod,

- remove the rod-tubes after the beginning of the mineralization of the bone regenerate in the central part.

19. The method according to claim 18, in which, prior to the introduction of the graft, the stabilization of bone sawdust or fragments in the area of the defect towards each other is carried out by means of the installation of an external fixation device, as well as the installation of a membrane having holes.

20. The method of claim 19, wherein when the membrane is installed, it is fixed at the edges with absorbable sutures.

21. The method of claim 19, wherein after installing the membrane, the cavity between the membrane and the bone defect is filled with F12 nutrient medium, autologous platelet-rich plasma, autologous blood serum, alginate gel, or a mixture thereof.

22. The method according to claim 19, wherein after installing the membrane, the cavity between the membrane and the bone defect is filled with a mixture of alginate gel with the F12 nutrient medium.

23. The method according to claim 18, wherein the graft is a suspension based on osteogenic cells, living cell cultures of autologous cells of the periosteum, perichondrium, bone marrow stromal cells, a suspension based on tissue or biocomposite spheroids, or their various combinations.

24. The method of claim 23, wherein the spheroids are spheroids based on autologous perichondrium cells, spheroids based on autologous periosteal cells, spheroids based on autologous and allogeneic multipotent mesenchymal bone marrow stromal cells and ground partially demineralized allogeneic bone, or a mixture thereof.

25. A method according to any one of claims 18-22, in which the graft is administered repeatedly as the connective tissue regenerate develops periodically.

26. The method according to claim 25, in which cytokines, osteoinducers, differentiation inducers, hydroxyapatite granules, calcium phosphate granules, nutrient medium, biologically active substances and / or a suspension of crushed demineralized bone are additionally periodically administered.

27. The method according to claim 18, wherein after installation of the tube-rods, they are filled with isotonic sterile solution of common salt.

28. The method according to claim 18, wherein prior to insertion of the rod tubes, they are additionally bent to match their curvature to the geometry of the medullary canal and abut against the inner wall of the medullary canal on the opposite side to the drilled hole in the metaphysis region.

29. A method according to claim 26, wherein a catheter with a needle is inserted into the rod tube to supply nutrients and / or bioactive substances and a suspension of living cell cultures of autologous cells, the length of the catheter corresponding to the length of the rod tube plus half the distance between the bone sawdust.

30. The method of claim 23, wherein a catheter with a needle is inserted into the rod tube to deliver the spheroid suspension so that the end of the needle is in the center of the defect.

31. The method of claim 30, wherein the catheter with the needle is withdrawn to administer the spheroid suspension.

32. The method of claim 18, wherein the bone defect is a tubular bone defect.