4.2. Исследование биомеханических свойств нативной роговицы кролика и ожогового бельма

     4.2.1. Биомеханические свойства нативной роговицы после вмешательства



    Исследование биохимических свойств роговицы проводилось на кроликах группы I (с имплантацией «чистого» коллагена) и группы II (коллагеновый имплантат с rhBMP-2), контролем служила интактная роговица парных глаз животных, выведенных из эксперимента. Методика и сроки проведения исследования описаны в главе 2. Анализировались такие показатели как максимальная нагрузка (Н) и наклон упругой области кривой (Нмм).



     Вначале было проведено сравнение I группы с группой контроля по показателю максимальной нагрузки (Н) которую способны выдержать ткани до момента их разрушения.



    Как видно, на всех временных отрезках более высокая прочность имеется в группе I. Максимум наблюдается через 6 месяцев, где сила необходимая для разрушения роговицы составляет 25,0 ± 1,2 Н против 11,3 ± 0,7 Н в группе контроля.



    По аналогии было выполнено сравнение между группой II (коллагеновый имплантат с rhBMP-2) и группой контроля (Таблица №15). В образцах группы II все средние показатели достоверно больше, чем в группе контроля. Особенно хорошие значения наблюдаются в образцах шести месяцев, где необходимая для разрушения роговицы сила составила 43,8 ± 1,2 Н против 11,3 ± 0,7 Н в группе контроля. Показатели имеют достоверную разницу (p = 0,01).



     После чего был проведен сравнительный анализ данных между двумя опытными группами I и II.



    При сравнении выявлено, что во всех образцах II группы имеются достоверно лучшие значения. Таким образом, можно утверждать, что применение фактора роста rhBMP-2 в составе коллагенового имплантата оказывает положительное влияние на механическую прочность тканей роговицы. Использования коллагеновго имплантата в чистом виде (группа I) также оказывает положительный эффект, однако он выражен почти в двоё слабее.



    Динамика изменений показателя максимальной нагрузки (Н) в группе I представлена в таблице №17. Отмечается его постепенное увеличение, достигающее максимума к 6 месяцу – 25,0 ± 1,2 Н, после чего происходит небольшое снижение до 23,9 ± 0,9 H в течении трех месяцев. Для наглядности полученные результаты представлены графически (рис. №31). Между собой данные имеют достоверную разницу (p = 0,001).



     В группе II, где применялся коллагеновый имплантат с rhBMP-2, наблюдается схожая картина, выражающаяся в нарастании показателя максимальной нагрузки в образцах вплоть до 6 месяцев с 22,7 ± 1 Н до 43,8 ± 1,2 Н и дальнейшая стабилизация.



    В дополнение к полученным данным, по такой же аналогии проанализирован показатель упругости тканей (наклон упругой области кривой, Нмм). Сначала группы I и II сравнивались с контролем, а затем между собой.



    Показатели в группе I превосходят показатели в группе контроля во всех образцах. Пиковые значения наблюдаются в роговицах шести месяцев и составляют 14,9 ± 1,1 Нмм по сравнению с 5,6 ± 0,4 Нмм в контрольной группе. Данные показатели имеют достоверную разницу (p = 0,01).



     При использовании коллагенового имплантата с фактором роста rhBMP – 2 (группа II), отмечается ещё большее увеличение упругости роговицы, в образцах шести месяцев виден максимальный эффект 21,8 ± 1,1 Нмм по сравнению с 5,6 ± 0,4 Нмм в контрольной группе. Данные показатели имеют достоверную разницу (p = 0,01) на всех этапах оценки.



    При сравнении между двумя опытными группами определяется большая упругость в группе II. С течением времени упругость не значительно снижается в обоих группах, однако показатели в группе с применением фактора роста (группа II) всегда остаются выше. Данные показатели имеют достоверную статистическую разницу (p = 0,01).



    Следовательно, наличие фактора роста в составе коллагенового имплантата оказывает лучший эффект на упругость роговицы.



     В динамике это выглядит следующим образом. В I группе первоначально наблюдается своеобразный рост показателей, который достигает максимума к 3 месяцу наблюдений – 15,9 ± 0,6 Н/мм. С течением времени показатели снижаются и формируется «плато» данных к 6 месяцу (рис. 33).



    Во II группе, где использовался коллагеновый имплантат с rhBMP-2 динамика изменения упругости роговицы в целом схожа (первичный рост значений, достигающий максимума к 3 месяцу и формирование плато). Однако числовые показатели в группе 2 являются достоверно большими. Далее это отображено графически (рис. 34).



     Исходя из вышеизложенного, статистически подтверждается положительное влияние коллагенового имплантата в чистом виде и в сочетании с фактором роста rhBMP – 2 на такие показатели биомеханики как устойчивость к нагрузке (Н) и упругость (Нмм). При этом в случае использования коллагеновго имплантата с rhBMP-2 наблюдаемый эффект выражен в значительной степени лучше. Максимальная нагрузка через 9 месяцев после вмешательства с использованием rhBMP-2 составляет 43,5 ± 1,9 Н против 11,3 ± 0,7 Н у нативной роговицы, а упругость 21,4 ± 1,6 Нмм против 5,6 ± 0,4 Нмм. Таким образом использование фактора роста rhBMP-2 в составе коллагеновго имплантата достоверно делает роговицу более устойчивой к нагрузкам.



    4.2.2. Биомеханические свойства бельма после вмешательства



    Исследование биомеханических свойств ожогового бельма проводилось на кроликах группы А и группы Б (с имплантацией «чистого» коллагена и обогащенного rhBMP-2), в качестве контроля выступали интактные ожоговые бельма сроком 6 месяцев. Методика, сроки проведения исследования были аналогичны (см. главу 2). Оценивались такие показатели как максимальная нагрузка, необходимая для разрушения тканей (Н) и упругость (Нмм), определяемая параметром - наклон упругой обасти кривой.



     Полученные данные на разных сроках наблюдения использовались для оценки динамики изменений.



    В начале оценивалась максимальная нагрузка в каждой группе и сравнивалась с контролем, а затем между собой.



    Как видно, показатели в группе А (где использовался чистый коллагеновый имплантат) превосходят группу контроля. Максимальные значения наблюдаются в образцах шести месяцев и составляют 22,5 ± 0,5 Н в сравнении с интактным бельмом 9,9 ± 1,0 Н.



     По аналогии было выполнено сравнение между группой Б (коллагеновый имплантат с rhBMP-2) и группой контроля (Таблица №25).



    В группе Б, где использовался коллагеновый импланата в сочетании с фактором роста rhBMP-2 полученные данные ещё более превосходят группу контроля. Максимальные значения наблюдаются в образцах шести месяцев и составляют 49,9 ± 1,0 Н в сравнении с интактным бельмом 9,9 ± 1,0 Н.



    При сравнении групп А и Б между собой, наблюдается лучший эффект в группе Б, где применялся коллагеновый имплантат с rhBMP-2.



     Следовательно, с целью создания максимально прочного бельма предпочтительно применение коллагенового имплантата в сочетании с фактором роста rhBMP-2. Данные имеют достоверную разницу (p = 0,01).



    При анализе полученных данных в динамике, в группе А как и прежде имеется схожая тенденция – вначале рост, а затем стабилизация и формирование «плато».



    Учитывая полученные результаты, можно спрогнозировать отсутствие тенденции к возвращению к изначальным показателям, а значит в дальнейшем структура тканей не должна терять свою прочность и устойчивость к нагрузкам. Эти показатели являются достоверными (p = 0,0009).



     Динамика изменений показателя максимальной нагрузки в группе Б, где использовался коллагеновый имплантат в сочетании с фактором роста так же проходит все этапы, характерные для других групп, с отличием в том, что показатели максимальной нагрузки значительно выше. Отмечается постепенное увеличение параметра, достигающее максимума к 6 месяцу – 49,9 ± 1,0 Н, после чего наступает стабилизация, учитывая колебания между 6 и 9 месяцами, можно говорить о более раннем выходе на плато. Для наглядности полученные результаты представлены графически (рис. №36). Между собой данные имеют достоверную разницу (p = 0,001).



    Для оценки упругости тканей бельма, был проведен анализ наклона упругой области кривой (Нмм) в той же последовательности (сравнение каждой группы с контролем в виде интактного бельма, затем между собой и в динамике).



     По полученным данным в группе А видно, что использование коллагена повышает биомеханические свойства бельма, делая его более упругим при сравнении с группой контроля. Эти данные имеют достоверную разницу (p = 0,01).



    При сравнении группы Б с контролем (интактное бельмо), все показатели в группе с использованием фактора роста rhBMP-2 значительно превосходят контрольные значения, в образцах 9 месяцев 24,3 ± 1,5 Нмм по сравнению с 5,6 ± 0,1 Нмм. Это доказывается статистической обработкой данных – есть достоверная разница между показателями (p = 0,01).



     Сравнение опытных групп между собой показало лучший эффект в группе Б (с rhBMP-2). При сравнении эти показатели имеют достоверную разницу (p = 0,01). Таким образом, лучшая упругость бельма, формируется при использовании коллагеновго имплантата с фактором роста rhBMP-2.



    В заключении дана оценка динамики изменений показателя упругости тканей в каждой группе.



    В образцах группы А отмечается формирования «плато» начиная с 3 месяцев (рис. 37). Что является более быстрым по отношению к эксперименту на нативной роговице и объясняется высокой активностью тканей бельма. Первоначально наблюдается рост показателей, который достигает максимума к третьему месяцу – 16,6 ± 0,4 Н/мм с дальнейшей стабилизацией процессов.



     Аналогичная картина наблюдается и в группе Б (рис. 38). Максимальные значения имеются в образцах трёх месяцев и составляют 25,8 ± 0,6 Н/мм.



    Таким образом, отмечается значительное превалирование показателей там, где использовался фактор роста rhBMP-2, так показатель упругости тканей бельма через 9 месяцев после введения коллагеновго имплантата с rhBMP-2 составил 24,3 ± 1,5 Нмм что почти в пять раз больше чем обычное ожоговое бельмо где данный показатель равен 5,5 ± 0,1 Hмм. Значимый эффект наблюдается и при оценке максимальной нагрузки, через 9 месяцев 49,3 ± 2,2 Н против 9,9 ± 1,0 Н у интактного бельма. Другими словами, применение коллагенового имплантата с rhBMP-2 доказано улучшает биомеханику тканей бельма, что имеет важное значение в кератопротезировании. В условиях ожогового бельма, где активность клеток изначально выше чем в нативной роговице эффект от предлагаемой методики развивается быстрее, стабилизация процессов наблюдается в промежутке 3-4 месяца.