Composition and toxicity of damaging fragments in gunshot and mine-blast spine injuries

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The feasibility of removing damaging fragments from the spine in gunshot and mine-blast injuries is assessed based on the data of their composition and cytotoxicity. Four damaging fragments removed from the spine and paravertebral tissues were analyzed. Elemental analysis was performed using a scanning electron microscope. The composition of the damaging fragments was studied using spectral analysis. The cytotoxicity of the medium with damaging fragments was evaluated using the methyl tetrazolium test, comparing to the control medium. Morphological changes in cells were assessed using optical light microscopy, comparing to the control. Elemental analysis showed that all studied fragments consisted of alloys of various metals and other chemical elements. During the first few weeks of incubation in a complete nutrient medium, metals underwent fairly active oxidation, producing an orange precipitate. During further incubation, the oxidation of metals continued quite intensively, leading to a change in the nutrient medium and reducing cell proliferation. Moreover, morphological examination showed that cells exposed to metal oxides were rounded, while control sample cells were elongated and spindle-shaped. The methyl tetrazolium test revealed high cytotoxicity of all the fragments studied. All fragments were found to release toxic metal oxides into the nutrient medium, significantly reducing cell viability, regardless of their elemental composition. To prevent complications associated with possible local and/or systemic toxicity of metal fragments, as well as early and late infections, it is recommended to remove projectiles to the maximum extent feasible.

About the authors

Vladimir P. Orlov

Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: vladimir.rlv@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-5009-7117
SPIN-code: 9790-6804

MD, Dr. Sci. (Medicine), professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Yuliya A. Nashchekina

Institute of Cytology of the Russian Academy of Sciences

Email: nashchekina.yu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4371-7445
SPIN-code: 1138-8088

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexey V. Nashchekin

Ioffe Physical-Technical Institute

Email: nashchekin@mail.ioffe.ru
ORCID iD: 0000-0002-2542-7364
SPIN-code: 6638-5243
Scopus Author ID: 6603372975
ResearcherId: A-7182-2014

Cand. Sci. (Physics and Mathematics)

Russian Federation, Saint Petersburg

Saidmirze D. Mirzametov

Kirov Military Medical Academy

Email: vmeda-nio@mil.ru
ORCID iD: 0000-0002-1890-7546
SPIN-code: 5959-1988
Scopus Author ID: 57210236589
ResearcherId: AAE-2675-2022

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Sergey M. Idrichan

Kirov Military Medical Academy

Email: smidrichan@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-9442-7281
SPIN-code: 1474-1269

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Maxim N. Kravtsov

Kirov Military Medical Academy

Email: neuromax@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2486-6995
SPIN-code: 2742-6397
Scopus Author ID: 57203752367

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Dmitry V. Svistov

Kirov Military Medical Academy

Email: dvsvistov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3922-9887
SPIN-code: 3184-5590
Scopus Author ID: 6602724544

MD, Cand. Sci. (Medicine), assistant professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Ricciardi GA, Cabrera JP, Martínez O, et al. AO Spine Latin America Trauma Study Group. Predicting early complications in patients with spinal gunshot wounds: A multicenter study. Brain and Spine. 2024;4:102766. doi: 10.1016/j.bas.2024.102766
  2. Zhmur VA. Rendering assistance to the wounded in the spine and spinal cord at various stages of evacuation. In: Experience of Soviet medicine in the Great Patriotic War of 1941–1945. Moscow.1952;11:332–345. (In Russ.)
  3. Verkhovsky AI, Khilko VA. Gunshot wounds of the spine and spinal cord. Surgery of the central nervous system. Moscow: Medicine; 1994. P. 264–269. (In Russ.)
  4. Elkhazh MH, Umarov RM, Bersnev VP, et al. Gunshot combined spinal and craniocerebral injuries. Bulletin of Surgery named after I.I. Grekov. 2009;168(6):56–58. (In Russ.)
  5. Manukovskiy VA, Movsisyan AB, Timonin SYu. Urgical treatment of a mine blast wound of the t11 vertebra with anatomical disruption of the spinal cord: a rare clinical case and a brief review of the current literature. Russian Journal of Spine Surgery. 2023;20(4):22–29. (In Russ.) EDN: UMWNTK doi: 10.14531/ss2023.4.22-29
  6. Baum GR, Baum JT, Hayward D, MacKay BJ. Gunshot wounds: ballistics, pathology, and treatment recommendations, with a focus on retained bullets. Orthop Res Rev. 2022;14:293–317. doi: 10.2147/ORR.S378278
  7. Trishkin DV, Kryukov EV, Alekseev DE, et al. Military field surgery. National Manual. 2nd ed. rev. and suppl. Moscow: GEOTAR-Media; 2024. 1056 p. (In Russ.) EDN: AYGYWM doi: 10.33029/9704-8036-6-VPX-2024-1-1056
  8. Samokhvalov IM, Kryukov EV, Markevich VYu, et al. Ten surgical lessons from the initial stages of a military operation. Military Medical Journal. 2023;344(3):4–10. (In Russ.) EDN: DSYIAP doi: 10.52424/00269050_2023_344_4_4
  9. Kalinich JF, Emond CA, Dalton TK, et al. Embedded weaponsgrade tungsten alloy shrapnel rapidly induces metastatic highgrade rhabdomyosarcomas in F344 rats. Environ Health Perspect. 2005;113(6):729–34. doi: 10.1289/ehp.7791
  10. Kalinich JF, Kasper CE. Are internalized metals a long-term health hazard for military veterans? Public Health Rep. 2016;131(6): 831–833. doi: 10.1177/0033354916669324
  11. Yen JS, Yen TH. Lead poisoning induced by gunshot injury with retained bullet fragments. QJM. 2021;114(12):873–874. doi: 10.1093/qjmed/hcab144
  12. Ghasemi M, Turnbull T, Sebastian S, Kempson I. The MTT assay: utility, limitations, pitfalls, and interpretation in bulk and single-cell analysis. Int J Mol Sci. 2021;22(23):12827. doi: 10.3390/ijms222312827

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Minimally invasive removal of a fragment from paravertebral soft tissues; а, b, c, d — stages of preparing access using tubular retractors and installation of a working sheath (21 mm in diameter); e — X-ray guided adjustment of the sheath position; f — removed wounding projectile

Download (875KB)
3. Fig. 2. Scanning electron microscopy of the surface of four fragment samples; а — Sample 1; b — Sample 2; c — Sample 3; d — Sample 4

Download (705KB)
4. Fig. 3. External appearance of the nutrient medium; а — after 3-week incubation with fragments; b — after 3-month incubation with fragments

Download (263KB)
5. Fig. 4. Light microscopy of mesenchymal stromal cells cultured in the medium after incubation with fragments for 3 days; а — Sample 1; b — Sample 2; c — Sample 3; d — Sample 4: e — control medium

Download (1024KB)
6. Fig. 5. Methyl tetrazolium test of mesenchymal stromal cells cultured for 3 days in the medium after incubation with fragments for 3 weeks

Download (163KB)
7. Fig. 6. Light microscopy of mesenchymal stromal cells cultured in the medium after incubation with fragments for 3 days; а — Sample 1; b — Sample 2; c — Sample 3; d — Sample 4; e — control medium

Download (706KB)
8. Fig. 7. Methyl tetrazolium test after 3-day cultivation in the medium after incubation with fragments for 3 months

Download (188KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».