Клиническая эффективность комбинированной внутренней и внешней фиксации с наносеребренной повязкой и вакуумным закрытием при открытых переломах большеберцовой кости типа Густило I/II

Краткое содержание

Сочетание внутренней и внешней фиксации с использованием антибактериальных повязок на основе наносеребра (NSAD) и технологии вакуумного закрытия (VAC) демонстрирует высокую антибактериальную активность, сокращение времени заживления, высокую скорость заживления, сокращение пребывания в больнице, снижение медицинских расходов и снижение боли пациентов при лечении открытых переломов большеберцовой кости типа Густило I и II.

Аннотация

Открытые переломы большеберцовой кости (ОТФ) типа Густило I и II связаны с серьёзными повреждениями мягких тканей и высоким риском инфекции, что часто приводит к длительному заживлению и послеоперационным осложнениям при лечении традиционной внутренней или внешней фиксацией. В данном исследовании представлен клинически проверенный подход, который интегрирует антибактериальную повязку наносеребром (NSAD) и вакуумно-ассистированное закрытие (VAC) с закрытой редукцией и внутримедуллярной фиксацией ногтей (CRINF) для улучшения результатов заживления ран и переломов. Всего 300 пациентов с OTF типа Густило I/II были зарегистрированы и случайным образом распределены в три группы (n = 100 на группу): Группа 1 получила CRINF с традиционным лечением ран, группа 2 — CRINF с VAC, а группа 3 — CRINF с NSAD и VAC. Клинические исходы, включая частоту инфекции, время заживления ран и переломов, Пребывание в больнице, медицинские затраты и послеоперационная боль сравнивались между группами с использованием тестов хи-квадрат и ANOVA, значимость которой была определена как p < 0,05. Группа 3 показала самый низкий уровень осложнений и наиболее благоприятный профиль восстановления: среднее время заживления раны составляет 41 день, а время заживления перелома — 7,2 месяца, оба значительно короче, чем в контрольных группах (p < 0,05). Скорость заживления ран и переломов составляла соответственно 97% и 94%, в то время как у пациентов было сокращение пребывания в больнице (10–15 дней), меньшие общие медицинские расходы (~1500 юаней) и снижение уровня боли. Эти результаты показывают, что сочетание NSAD и VAC с CRINF обеспечивает эффективный и безопасный клинический протокол для лечения OTF типа Густило I и II, значительно снижая послеоперационные осложнения и ускоряя восстановление.

Введение

Открытые переломы большеберцовой кости (ОТФ) являются одними из самых частых травм длинных костей и обычно возникают в результате травм высокой энергии, такой как дорожно-транспортные происшествия или^{падения 1,2}. Поскольку место перелома напрямую взаимодействует с внешней средой, эти повреждения часто сопровождаются сильным загрязнением, потерей мягких тканей и высоким риском инфекции или несросления ^3,4. Согласно классификации Густило-Андерсона, ОТФ делятся на три типа в зависимости от степени повреждения мягких тканей и загрязнения ран: тип I (минимальное повреждение тканей и чистая рана), тип II (умеренное повреждение тканей и загрязнение) и тип III (тяжёлая потеря тканей, часто с нейроваскулярным воздействием)^5,6.

Традиционные стратегии управления — внешняя и открытая внутренняя фиксация — остаются клинически важными, но имеют врожденные ограничения. Длительное внешнее фиксирование может привести к скованности суставов и фиброзному сращению, тогда как обширное внутреннее воздействие может продлить время операции и повысить риск^{инфекции 7}. В результате внимание переключилось на вспомогательные технологии, которые улучшают контроль инфекций и заживление ран без ущерба для устойчивости переломов.

Антибактериальные материалы на основе наносеребра недавно стали перспективными биомедицинскими повязками благодаря широкому спектру антимикробной активности и регенеративному потенциалу^{тканей 8,9,10}. Материал наносеребра, использованный в этом исследовании, обладает однородной микроскопической структурой, обеспечивающей устойчивое высвобождение ионов серебра и стабильную антибактериальную эффективность (рисунок 1). Серебряные наночастицы непрерывно высвобождают ионы Ag⁺, которые нарушают мембраны бактериальных клеток, мешают ферментативной активности и способствуют пролиферации фибробластов и кератиноцитов^11,12. Предложенный антибактериальный механизм материалов на основе наносеребра иллюстрируется на рисунке 2.

Одновременно вакуумно-ассистированная терапия закрытия (VAC) создаёт локализованную микросреду с отрицательным давлением, которая улучшает перфузию тканей, стимулирует формирование грануляционной ткани и удаляет экссудат раны для снижения бактериальной^{нагрузки 13,14}. Основные компоненты и функциональный принцип системы VAC показаны на рисунке 3.

Предыдущие исследования показали индивидуальные преимущества как VAC, так и серебряных повязок при лечении открытых переломов и инфицированных ран, но редко изучали их совместное применение в крупномасштабной клинической^{среде 15,16}. Таким образом, данное исследование изучает клиническую эффективность и безопасность интеграции наносеребряной антибактериальной повязки (NSAD) и VAC с закрытой редукцией и интрамедуллярной фиксацией (CRINF) для лечения OTF типа Густило I и II. Схематический обзор ожидаемых терапевтических преимуществ этого комбинированного подхода представлен на рисунке 4. Мы предполагаем, что эта стратегия повысит антибактериальную активность, ускорит заживление мягких тканей и переломов, а также снизит послеоперационные осложнения по сравнению с традиционным лечением.

Протокол

Этот клинический протокол был утверждён Этическим комитетом Народной больницы Хэншуй (Одобрение No 2019-2-013). Все участники или их законные опекуны предоставляли письменное информированное согласие перед включением. Исследование соответствовало Хельсинкской декларации и институциональным руководящим принципам по этике человеческих исследований.

Подготовка серебро-углеродного (Ag-C) нанокомпозита
Для синтеза нанокомпозита Ag-C точно взвешивали 3,0 г тартрата калия натрия и помещали в кварцевый тигель объёмом 50 мл внутри трубчатой печи. Образец нагревался до 400 °C при скорости 15 °C/мин и поддерживался 6 часов, после чего охлаждался до комнатной температуры (~25 °C). Продукт перемещался в стеклянный стакан объёмом 250 мл и распылялся в 80 мл деионизированной воды (сопротивление ≥18 МОМ·см) с помощью магнитной мешалки при 400 об/мин в течение 10 минут. Суспензия была центрифугирована при 10 000 x г в течение 10 минут при 4 °C, а также был собран коричневый супернатант с квантовыми углеродными точками (CQD). Супернатант концентрировался до 20 мл при 80 °C при перемешивании, после чего добавляли 60 мл ацетона и смешивали вихрь в течение 1 минуты. После центрифугирования при 9 500 x г в течение 20 минут при 4 °C светло-жёлтый супернатант был собран в качестве стандартного раствора CQD. Для подготовки реагента Толленса 1 мл массой 0,5 M_{AgNO 3} смешали с 1,04 мл аммиачной воды и 0,65 мл 3 M NaOH, после чего добавляли 17,3 мл деионизированной воды при непрерывном перемешивании. В трёхшейной колбе, завернутой в алюминиевую фольгу, смешивались 25 мл раствора CQD и 75 мл деионизированной воды, которые перемешивались при 500 об/мин в течение 5 минут. pH был скорректирован примерно до 7,0 с помощью концентрированной аммиачной воды, после чего добавили 1 мл реактива Толленса. Смесь нагревалась до 120 °C в течение 20 минут в тёмных условиях. После охлаждения до комнатной температуры получали жёлтый раствор Ag-C и хранили при 4 °C до использования.

ВНИМАНИЕ: NaOH и аммиачная вода коррозийны и выделяют раздражающие пары. Выполняйте все реакции в вытяжке с химическим дымом, надевая перчатки, очки и лабораторный халат. Не закрывайте нагретые контейнеры плотно, чтобы предотвратить накопление давления.

Подготовка наносеребряных антибактериальных повязок (NSAD)
Для приготовления растворительной смеси 15 мл деионизированной воды смешали с 200 мкл ледниковой уксусной кислоты в стеклянном стакане объёмом 100 мл. К этому добавляли 0,1 мл приготовленного раствора Ag-C (22 мг/л), 0,2 мл глицерина и 60 мг полоксамера и полностью растворяли при 50 °C с помощью магнитного перемешивания. Впоследствии постепенно добавляли 0,6 г порошка хитозана для предотвращения комков и непрерывно перемешивали в течение 30 минут до однородного образования. Затем 2 мл 1 M_{NaHCO 3} добавляли по каплям при перемешивании для вызвания лёгкой пены, после чего следовало ещё 10 минут перемешивания. Общий объём был отрегулирован до 20 мл с помощью деионизированной воды, а раствор дегазировали ультразвуковым способом в течение 5 минут. Однородный раствор заливали в прямоугольную форму (14 см x 8 см x 0,5 см), запечатывали пластиковой пленкой и оставляли гелировать на 48-72 часа при комнатной температуре (20-25 °C). После гелирования пленку удаляли и сушили в печи с принудительным воздушным давлением при 40 °C в течение 12–18 часов, получая пленки NSAD толщиной примерно 1 мм. Фиксируйте температуру и влажность окружающей среды во время гелирования, так как они влияют на однородность пленки и прочность на растяжение. Убрать плёнки с видимыми трещинами или пузырьками.

Характеристика нанокомпозита Ag-C
Капля разбавленного раствора Ag-C помещалась на углеродную сетку медино-трансмиссиальной электронной микроскопии (TEM) и сушилась под инфракрасным светом в течение 10 минут. Образцы снимались при напряжении 100 кВ под ТЭМ. Размер частиц анализировался с помощью программного обеспечения ImageJ путём измерения не менее 200 случайно выбранных частиц, а данные были выражены в среднем ± SD.

Оценка антибактериальной активности
Staphylococcus aureus (ATCC 29213) и Escherichia coli (ATCC 25922) были культивированы в триптоновом соевом бульоне (TSB) ночью при 37 °C. Бактериальная суспензия была отрегулирована до оптической плотности_{OD 600} = 0,1 (~1 x 10⁷ CFU/mL). Образцы были разделены на три группы: контрольные группы с обработкой деионизированной водой, контрольные группы с положительным результатом обработанного амоксициллином (10 мкг/мл) и группы, обработанные нанокомпозитами, обработанные Ag-C (эквивалентное содержание Ag 10 мкг/мл). Культуры инкубировали при 37 °C и встряхивались при 150 об/мин в течение 7 дней. Каждый день собиралось 100 мкл образцов, серийно разбавлялось, покрывалось на ТСБ-агаре и инкубировалось в течение 24 часов. Были подсчитаны колониообразующие единицы (CFU), а коэффициенты ингибирования (%) рассчитаны как [(_{N 0}−_{N t})/N₀] x 100. Каждый эксперимент проводился в тройном экземпляре, а результаты были представлены как среднее ± SD.

ВНИМАНИЕ: Обрабатывайте все бактериальные культуры в шкафчике уровня биобезопасности II. Автоклав — все отходы при 121 °C в течение 20 минут до утилизации.

Поведение отека у NSAD
Квадратные образцы NSAD (1 см x 1 см) взвешивались для получения сухого веса (_{W 0}). Каждый образец был погружен в 10 мл физиологического физиологического раствора при температуре 37 °C. Через 1, 6, 12 и 24 часа образцы снимались, промокались фильтрующей бумагой и взвешивались (Wt). Коэффициент набухота (%) был рассчитан как [(Wt −_{W 0})/_{W 0}] x 100. Все измерения проводились в тройном экземпляре, а результаты были представлены как средние ± SD.

Сборка и применение VAC в сочетании с NSAD
Подготовленная пленка NSAD была вырезана с помощью стерильных ножниц в соответствии с размером раны и нанесена непосредственно на ложо раны. Под NSAD были вставлены две стерильные силиконовые дренажные трубки (толщина стенки 1 мм, микропоры 0,4–0,5 мм). Вся рана и 2-3 см окружающей целостной кожи были запечатаны прозрачной полиуретановой пленкой для герметичного покрытия. Дренажные трубы были подключены к непрерывному источнику отрицательного давления, поддерживаемому от -60 кПа до -80 кПа в течение 72 часов. Печать проверялась ежедневно, а собранный экссудат фиксировался по цвету и объёму. Повязки меняли каждые 3-5 дней или раньше, если происходила протечка. VAC-терапия была прекращена, когда грануляционная ткань полностью покрыла рану. Перед запечатыванием раны подтвердите полный гемостаз. Если происходит активное кровотечение, временно уменьшайте отрицательное давление до -40 кПа. Следите за дискомфортом пациента, чрезмерной болью или неисправностью устройства.

Управление отходами
Все серебросодержащие и щелочные остатки собирались в маркированные контейнеры для утилизации опасных отходов. Щелочные растворы нейтрализовались до pH 7 перед выбросом. Биологические отходы стерилизовались с помощью автоклава и утилизировались в соответствии с нормами биобезопасности больницы.

Пациенты и дизайн исследования
Всего 300 пациентов с диагнозом Густило типа I или II открытых переломов большеберцовой кости (OTF), были набраны в отделение травматологической ортопедии Народной больницы Хэншуй с ноября 2019 по ноябрь 2022 года. Пациенты проходили скрининг по заранее определённым критериям включения и исключения. Критерии включения: (1) возраст от 18 до 70 лет; (2) подтвержден перелом Густило типа I или II на основе клинической и радиологической оценки; (3) отсутствие серьёзного повреждения сосудов или нервов; и (4) способность предоставлять информированное согласие и соблюдать послеоперационное наблюдение. Критерии исключения включали: (1) переломы Густило типа III; (2) тяжёлые сопутствующие заболевания, такие как неконтролируемый диабет, периферические сосудистые заболевания, хронические инфекции или иммунодефицит; (3) патологические переломы; и (4) беременность или нарушения свертываемости. Рандомизация проводилась с использованием компьютерно сгенерированной последовательности с блочных рандомизацией (размер блока = 6). Сокрытие распределения обеспечивалось с помощью запечатанных непрозрачных конвертов, подготовленных независимым статистиком. Пациенты были равномерно разделены на три группы (n = 100 в каждой): группа 1 получила закрытую редукцию и внутримедуллярную фиксацию ногтей (CRINF) с традиционным уходом за ранами; Группа 2 получила CRINF в сочетании с вакуумным закрытием (VAC); а группа 3 получила CRINF с наносеребряной антибактериальной перевязкой (NSAD) и VAC. Все процедуры выполнялись одной и той же хирургической командой для минимизации смещения оператора. Оценщики результатов были ослеплены в отношении распределения лечения при оценке заживления ран, инфекций и боли. Все пациенты наблюдались в течение 9 месяцев после операции для оценки заживления переломов и функционального восстановления.

План лечения OTF типа Густило I и II
Пациенты подвергались анестезии (общей, спинномозговой или местной) в зависимости от тяжести травмы и медицинского состояния. После предварительного дебридмента раны тщательно промывались стерильным физиологическим раствором и перекисью водорода; девитализированные ткани были обрезаны, а края мягких тканей временно зашивались по мере необходимости. Стабилизация перелома была достигнута путём закрытой редукции и внутримедуллярной фиксации ногтей после стандартных ортопедических^{процедур 17}. Для группы 3 стерильная пленка NSAD была вырезана в соответствии с размерами раны и наклеена на ложо раны; Под повязкой были размещены два силиконовых слива. Полупроницаемая полиуретановая плёнка герметизировала рану, а также 2–3 см окружающей целостной кожи. Герметичность и гемостаз подтверждались до всасывания; Булавочные тракты (если они были) покрывались стерильной марлей. Постоянное отрицательное давление применялось при -60–-80 кПа и корректировалось в зависимости от размера и глубины раны, при замене повязки каждые 3-5 дней или раньше, если возникала протечка/насыщение. Для групп 1 и 2 раны закрывались стерильной марлей из валины и менялись каждые 48–72 часа. Послеоперационный уход включал профилактические антибиотики широкого спектра в течение 3-5 дней (цефалоспорины или фторхинолоны), анаэробное покрытие метронидазолом при^{необходимости 18} дней, противовоспалительные и обезболивающие терапию, контроль отёков, меры по стимулированию кровообращения и поддержку питания (включая приём белка). Пациенты с нейроваскулярным поражением получали нейротрофные и противоотёчные/спазмолитические препараты при необходимости. Лабораторный мониторинг (общий анализ крови, скорость осадконакопления эритроцитов, C-реактивный белок) проводился на плановых послеоперационных визитах для наблюдения за инфекцией. Реабилитация началась с изометрических сокращений и мягких движений суставов с третьего дня, переходя к активной подвижности спустя ~1 неделю при условии терпимости. Рентгенографическое наблюдение было проведено примерно через 1, 3, 6 и 9 месяцев; Постепенная переноска веса началась после того, как на рентгене и клинической боли были заметны мостовые мозоли и непрерывность с большеберцовой корой.

Индексы наблюдения
Основные показатели исхода включали время заживления раны, время заживления переломов, скорость заживления раны и скорость заживления переломов. Вторичные исходы включали частоту послеоперационных осложнений (поверхностная инфекция, глубокая инфекция, отсроченное сращение, жировая эмболия, инфекции игольчатого тракта и инфицированное несросление), продолжительность госпитализации, общие медицинские затраты и интенсивность боли после операции. Интенсивность боли оценивалась по численной шкале оценки (NRS) от 0 (без боли) до 10 (самая сильная боль, какая только можно представить). Заживление ран определялось как полное эпителиализацию без экссудата, а заживление переломов подтверждалось рентгеновским путём перекрытия мозолей по крайней мере трём кортикам. Последующие оценки проводились через 1, 3, 6 и 9 месяцев после операции, включая клиническую оценку и рентгенографию.

Статистический анализ
Статистический анализ проводился с использованием версии SPSS 20.0. Непрерывные переменные тестировались на нормальность и выражались как среднее ± стандартное отклонение (SD). Различия между тремя группами анализировались с помощью одностороннего ANOVA, а затем последовал пост-хок тест Тьюки для множественных сравнений. Ненормально распределённые данные анализировались с помощью теста Крускаля-Уоллиса. Категориальные переменные выражались в виде счётов и процентов, а также анализировались с помощью теста хи-квадрата (χ²) или точного теста Фишера, когда это было уместно. Для ключевых параметров были рассчитаны 95% доверительные интервалы (ДИ). Статистическая значимость была установлена на уровне p < 0,05. Все анализы проводились независимым биостатистиком, ослеплённым к групповому распределению.

Результаты

Характеристика нанокомпозита Ag-C
Трансмиссионная электронная микроскопия (TEM) показала, что коммерческие частицы наносеребра (NSP) имели средний размер 13,56 ±3,85 нм с неправильной агломерацией, тогда как синтезированный нанокомпозит Ag-C показал немного больший средний диаметр 14,38 ±4,65 нм и равномерную сферическую морфологию (рисунок 5A-F). Частицы Ag-C показали лучшую монодисперсность и более гладкие границы, чем NSP, что свидетел...

Обсуждение

Открытые переломы большеберцовой кости типа I и II Густило (ОТФ) часто вызваны высокоэнергетическими травмами, такими как дорожно-транспортные происшествия или падения, приводящие к серьёзным повреждениям костей и мягких^{тканей 1,19}. Связь между переломом и внешней средой способствует бактериальному вторжению, что приводит к высокому уровню инфекций и замедлению^{заживления 20,21<...}

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Решение AgNO3	Инструмент Яронг	196305000
Аммиачная вода	Xilong Chemical	480905
Хитозан	Биохимическая технология Аладдина	428850500
Коммерческие частицы наносеребра	Биохимическая технология Аладдина	NA
Деионизированная вода	Thermo Fisher Scientific (США)	345470250
Внешние фиксаторы и фиксирующие пластины	Медицинский инструмент Zimmered	NA
Раствор ледниковой уксусной кислоты	Химия группы Dongbang	Мар-26
глицерин	Биохимическая технология Аладдина	036646.K7
Настольная центрифуга H1850	Разработка приборов лаборатории Сянъи	203270008
Нагревательная втулка	Инструмент Яронг	A57027
HJ-4A с несколькими головками нагрева	Электроприбор Guohua	02774-1
Медицинские силиконовые дренажные трубки	B. Braun Medical Inc (США)	491288/491310
NaHCO3	Биохимическая технология Аладдина	123360250
Решение NaOH	Macklin Biochemical	210-5
Печь с полой трубой OTF-1200X	Kejing Technology	OTF-1200X-ALD
Проницаемая клеевая плёнка	Компания 3M (США)	537722ZD
poloxamer	Биохимическая технология Аладдина	104082
Тартрат калия натрия	Группа Sinopharm	202860051
Соевый бульон с триптоном	Термо Фишер Сайентифик	CM0129B
Вихревой миксер	Dynamic Industrial	88882010