Размещено на http://www.Allbest.ru/

14.01.17 - Хирургия

14.01.15 - Травматология и ортопедия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Тема:

Лечение и профилактика несостоятельности эндопротезирования тазобедренного сустава (клинико-экспериментальное исследование)

Давыдов Денис Владимирович

Москва - 2010

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении послевузовского профессионального и дополнительного профессионального образования «Государственный институт усовершенствования врачей Минобороны России» и в Федеральном государственном учреждении «Главный военный клинический госпиталь имени академика Н.Н. Бурденко Минобороны России»

Научные консультанты:

член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор Ефименко Николай Алексеевич

доктор медицинских наук, профессор Николенко Владимир Кузьмич

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор Войновский Евгений Александрович

доктор медицинских наук, профессор Кузин Виктор Васильевич

доктор медицинских наук, профессор Стойко Юрий Михайлович

Ведущая организация: ФГУ «3 ЦВКГ им. А.А. Вишневского Минобороны России»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ПП ПДО «Государственный институт усовершенствования врачей Минобороны России»

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат медицинских наук Демьянков К.Б.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ГП - гладкая поверхность

ДПК - двенадцатиперстная кишка

ЛПУ - лечебно-профилактическое учреждение

МПКТ - минеральная плотность костной ткани

МСК - мезенхимальные стволовые клетки

ПКМ - показатель костной массы

ТБС - тазобедренный сустав

ТЭЛА - тромбоэмболия легочной артерии

ШП - шероховатая поверхность

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

По данным ВОЗ, дегенеративно-дистрофические заболевания тазобедренного сустава (ТБС) занимают первое место среди аналогичных поражений других суставов, составляя 1-2% от всей патологии опорно-двигательной системы [Абельцев В.П., 2004; Вирабов С.В., 1987; Загородний Н.В., 1998; Корнилов Н.В. и др., 1994, 1996,1997; Неверов В.А., 1990, 1997; Тихилов Р.М. и др., 2008; Щапов А.Ю., 2000; Shiramizu K. et al., 2003; Waddell J. et al., 2004]. Заболевания и повреждения тазобедренного сустава, требующие хирургической коррекции, являются одной из наиболее сложных и распространённых проблем в патологии опорно-двигательного аппарата [Волокитина Е.А., 2003; Имамалиев А.С. и др., 1987; Ключевский В.В. и др., 1996, 1999; Корж А.А. и др., 2000; Кузин В.В. и др., 2005; Jasperson B. et al., 2003; Trick L., 2001].

Хирургическое лечение коксартроза у лиц трудоспособного возраста приводит в 13,2-40,4% к длительным срокам временной и стойкой утраты трудоспособности, а также к инвалидности [Абельцев В.П., 2004; Дедушкин В.С. и др., 1991; Демина Э.Н. и др., 1995; Загородний Н.В., 1998; Зоря В.И. и др., 1990, 1994; Ключевский В.В. и др. 2003; Herrera A. et al., 2004; National Center for Health Statistics (CDC USA), 2009]. При тяжёлых поражениях тазобедренного сустава сроки нетрудоспособности и процент инвалидности возрастают, а лечение является чрезвычайно сложным, дорогостоящим и требует значительных затрат сил и средств [Буряченко Б.П., 2005; Николенко В.К. и др., 2000, 2002, 2004; Тихилов Р.М. и др., 2008; Шаповалов В.М. и др., 1999, 2000, 2002].

Широкое внедрение эндопротезирования позволило значительно повысить эффективность лечения заболеваний и повреждений тазобедренного сустава [Волокитина Е.А., 2003; Гурьев В.Н., 1984; Давыдов С.О., 2003; Зацепин С.Т., 2001; Сиваш K.M., 1964; Шершер Я.И., 1975; Jasperson B., 2003]. В настоящее время ежегодно только в США выполняется 230-250 тыс. первичных эндопротезирований [Cadosch D. et al., 2008; Callaghan J. et al., 2007; Muschler G. et al., 1997], а в мире - около 1 млн. эндопротезирований тазобедренного сустава в год [Bonadio J. et al., 2000; Bosch P. et al., 2000].

В то же время, по мере увеличения количества операций эндопротезирования тазобедренного сустава, появился ряд сложностей, возникающих у больных, раненых и пострадавших в процессе функционирования установленного эндопротеза [Шерепо К.М., 1990; Kawamura H. et al., 2001; Maloney W. et al., 1996]. Случаи нестабильности и разрушения компонентов, износ как узла трения, так и самого эндопротеза, инфекционные осложнения, перипротезные переломы костей таза и бедренной кости, вывихи эндопротеза привели к необходимости проведения более сложных, трудоемких, длительных по времени и значительно более дорогостоящих операций ревизионного эндопротезирования, направленных на устранение причин несостоятельности первично установленного эндопротеза [Корнилов Н.В. и др., 1993; Кузин В.В. и др., 2005; Кузьменко В.В. и др., 1991; Неверов В.А., 1990; Alvarado Soriano J. et al., 2007; Dowd J. et al., 1998; McBride M. et al., 2001]. На сегодняшний момент в США количество ревизионных эндопротезирований (ежегодно около 50 тыс.) составляет 25% от числа первичных, а потребность выполнения ревизионного эндопротезирования находится в пределах 10-15% [National Center for Health Statistics, USA, 2009; Bozic K. et al., 2009; Kurtz S. et al., 2007; Spangehl M. et al., 1999].

Получить достоверные данные об эпидемиологии заболеваний и повреждений тазобедренного сустава, частоте и потребности различных видов эндопротезирования крупных суставов в Российской Федерации (РФ) не представляется возможным ввиду отсутствия систематизированного учета (официального регистра) подобных операций.

В медицинской службе ВС РФ в настоящее время наметился определённый прогресс в развитии эндопротезирования тазобедренного сустава, потребность в котором составляет 5-6 операций на 1 тыс. прикрепленного контингента. Среди больных, нуждающихся в проведении как первичного, так и ревизионного эндопротезирования в условиях военного специализированного госпиталя, находятся не только пациенты с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями тазобедренного сустава, но также раненые и пострадавшие - т.е. лица более молодого возраста, что сказывается на результатах операций [Буряченко Б.П., 2005; Николенко В.К. и др., 2002, 2004; Шаповалов В.М. и др., 1999, 2000, 2002].

Таким образом, ревизионное эндопротезирование тазобедренного сустава на сегодня является одной из наиболее серьёзных и трудных проблем травматологии и ортопедии [Абельцев В.П., 2004; Волокитина Е.А., 2003; Загородний Н.В., 1998; Прохоренко В.М., 2007; Тихилов Р.М. и др., 2008; Шерепо К.М., 1990].

Принимая во внимание уже более чем 25-летний опыт эндопротезирования тазобедренного сустава в ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, целесообразно систематизировать этот материал, изучить эпидемиологию эндопротезирования тазобедренного сустава и определить реально существующую на данный момент потребность в выполнении этих операций в условиях медицинской службы ВС РФ. Необходимо установить основные виды несостоятельности первичного эндопротезирования тазобедренного сустава, по поводу которых приходится выполнять столь трудоемкие и дорогостоящие операции ревизионной замены ранее установленного эндопротеза. Полученные результаты позволят дать практические рекомендации по организации эндопротезирования в специализированных госпиталях, повысить профессиональную подготовку военных хирургов-ортопедов и травматологов, улучшить результаты первичного эндопротезирования тазобедренного сустава, снизить количество несостоятельности эндопротезов, и следовательно, число необходимых ревизионных вмешательств, что составляет актуальность исследования и определяет его цели и задачи.

Цель работы: улучшение результатов и профилактика несостоятельности первичного и ревизионного эндопротезирований тазобедренного сустава в системе оказания медицинской помощи в ВС РФ.

Задачи исследования:

1. Исследовать эпидемиологию заболеваний и повреждений тазобедренного сустава, требующих проведения первичных и ревизионных эндопротезирований, определить потребность в подобных вмешательствах в медицинской службе ВС РФ.

2. Выявить и проанализировать основные виды несостоятельности первичного эндопротезирования тазобедренного сустава, требующие ревизионной замены установленного имплантата.

3. Провести причинно-факторный анализ, установить и систематизировать наиболее значимые ошибки первичного эндопротезирования тазобедренного сустава, приводящие впоследствии к несостоятельности эндопротеза.

4. Разработать и обосновать новый метод замещения дефекта вертлужной впадины васкуляризированным костным аутотрансплантатом.

5. Спроектировать в эксперименте применение клеточных технологий и оценить их эффективность для усиления остеоинтеграции металлического имплантата в кости на модели животных.

6. Экспериментально исследовать и проанализировать результаты использования остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток (МСК) как метода стимуляции остеоинтеграции в целях увеличения вторичной стабильности ревизионного имплантата в кости.

Научная новизна

1. Определена потребность в выполнении различных видов эндопротезирования тазобедренного сустава в ВС РФ, проведен сравнительный анализ нуждаемости и фактического количества подобных операций в учреждениях медицинской службы Минобороны России.

2. Выявлены и систематизированы основные виды несостоятельности первичного эндопротезирования тазобедренного сустава у военнослужащих, членов их семей и пенсионеров МО РФ.

3. Проведен причинно-факторный анализ и выявлены наиболее значимые ошибки первичного эндопротезирования тазобедренных суставов, приводящие к необходимости ревизионного оперативного вмешательства.

4. Разработан и клинически апробирован эффективный метод замещения дефектов вертлужной впадины с помощью аутотрансплантата из большого вертела бедренной кости на питающей ножке в целях последующего стабильного крепления ревизионного компонента эндопротеза.

5. Экспериментально на модели животных исследована и доказана эффективность использования остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток для стимуляции образования новой костной ткани, повышения минеральной костной плотности вокруг первичных и ревизионных металлических имплантатов в целях усиления тем самым остеоинтеграции и вторичной стабильности металлоконструкций.

Практическая значимость

Установленная существенная недостаточность выполняемых в настоящее время эндопротезирований тазобедренного сустава при наличии значительной потребности в них дает возможность рационального планирования использования сил и средств медицинской службы ВС РФ.

Сформулированные виды несостоятельности первичного эндопротезирования тазобедренного сустава позволяют прогнозировать и предупреждать возможные осложнения при проведении подобных операций.

Анализ наиболее значимых ошибок эндопротезирования тазобедренного сустава предоставляет возможность улучшать исходы лечения и является основой для разработки методических рекомендаций по технике корректного проведения операций и подготовке высококвалифицированных специалистов.

Разработанный метод замещения дефекта вертлужной впадины с помощью васкуляризированного аутотрансплантата из большого вертела бедренной кости в целях стабильной установки эндопротеза позволяет в тяжёлых случаях недостаточности ацетабулярной впадины получить благоприятные результаты хирургических вмешательств и тем самым улучшить качество жизни пострадавших и больных.

Доказанная эффективность использования остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток, способствующая усилению остеоинтеграции и повышению вторичной стабильности металлоконструкции в кости на модели животных, создает объективные предпосылки для продолжения исследования предложенной методики на пациентах, нуждающихся в эндопротезировании тазобедренного сустава.

Реализация результатов исследования

Результаты настоящего исследования применяются в научной, педагогической и практической деятельности центра травматологии и ортопедии ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, кафедры военно-полевой хирургии ГИУВ МО РФ, отделения травматологии и ортопедии 32 ЦВМКГ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

В медицинской службе ВС РФ потребность в проведении операций эндопротезирования тазобедренного сустава в 60-70 раз превосходит количество выполняемых в настоящее время операций.

Основными видами несостоятельности первичного эндопротезирования в специализированном военном госпитале являются: асептическое расшатывание одного или обоих компонентов эндопротеза, изнашивание полиэтиленового вкладыша, вывих эндопротеза, перипротезный перелом бедренной кости, инфекционные осложнения и перелом ножки эндопротеза.

Наиболее значимыми ошибками эндопротезирования тазобедренного сустава, вызывающими несостоятельность имплантата, являются: избыточная вертикализация (>50°) вертлужного компонента; отклонение и краниальное смещение ложа вертлужного компонента эндопротеза свыше 1,4 см от истинного положения вертлужной впадины; дефицит покрытия костью поверхности вертлужного компонента эндопротеза свыше 15%; вальгусная установка ножки эндопротеза.

Предложен новый способ замещения значительных дефектов вертлужной впадины во время проведения ревизионной замены ацетабулярного компонента эндопротеза.

Использование остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток, помещенных вокруг фрагмента эндопротеза тазобедренного сустава в костномозговой канал бедренной кости, на модели животных увеличивает формирование новой костной ткани, костной массы и минеральной плотности костной ткани вокруг установленного металлического имплантата.

Применение в эксперименте на животных остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток при повторных операциях позволяет увеличить остеоинтеграцию фрагмента эндопротеза тазобедренного сустава и минеральную плотность кости вокруг ревизионного имплантата.

Апробация диссертации

Материалы диссертации доложены и обсуждены на: III Всероссийском симпозиуме с международным участием «Актуальные вопросы тканевой и клеточной трансплантологии» (Москва, 25-26 апреля 2007 г.); II Международной научно-практической конференции «Французский парадокс-2007» (г. Пущино, 17-18 марта 2007 г.); научно-практической конференции с международным участием «Эндопротезирование тазобедренного сустава: проблемы реконструкции вертлужной впадины и пути их решения», (г. Пущино, 27-29 марта 2009 г.); IV научно-практической конференции с международным участием «Проблема остеопороза в травматологии и ортопедии» (Москва, 11-12 февраля 2009 г.); научно-практических конференциях ГВКГ им. Н.Н. Бурденко (Москва, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009).

Публикации

По материалам диссертации опубликованы 24 научные работы, из них 9 - в научных журналах и изданиях, рецензируемых ВАК, выпущена 1 монография (Руководство для врачей), получены 3 патента на изобретение, 1 решение о выдаче патента и зарегистрирована заявка на изобретение.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 311 страницах машинописного текста и состоит из введения, 7 глав (обзор литературы, описания материала и методов исследования, собственные результаты и их обсуждение), заключения, выводов, практических рекомендаций, 2 приложений и списка литературы из 684 источников (157 отечественных и 527 иностранных авторов). Работа иллюстрирована 8 таблицами, 38 рисунками и 11 клиническими примерами.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Материал и методы исследования

Исследование осуществлялось в два этапа. На первом (клиническом, ретроспективном) этапе проводился анализ данных, полученных при лечении 1203 больных, раненых и пострадавших, которые находились на стационарном лечении в центре травматологии и ортопедии ГВКГ им. Н.Н. Бурденко в период с 1983 по 2007 г. с заболеваниями и последствиями повреждений ТБС.

В зависимости от вида патологии и степени выраженности изменений применялись различные методы лечения. В 1058 случаях выполнено первичное эндопротезирование ТБС и 145 больным по поводу несостоятельности первичного эндопротеза проведено ревизионное эндопротезирование ТБС.

Из 145 пациентов, перенесших ревизионное эндопротезирование ТБС, у 130 первичное эндопротезирование проводилось в условиях ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, у остальных 15 - в других ЛПУ.

Для удобства описания и сбора данных больные, раненые и пострадавшие, перенесшие эндопротезирование ТБС, были разделены на две группы: первая группа включала пациентов после первичного эндопротезирования (1058 чел.), вторая - больных, перенесших ревизионное эндопротезирование (145 чел.). В обеих группах контрольные осмотры пациентов проводились через 2, 6 и 12 мес. со дня операции, затем 1 раз в год.

Анализ полученных данных не выявил статистически значимых различий в группах по полу, возрасту и сопутствующей патологии (p>0,05), что позволило считать их сравнимыми.

Рис. 1. Распределение больных, перенесших ревизионное эндопротезирование, в зависимости от принадлежности к прикрепленным контингентам

Основную массу больных, перенесших ревизионное эндопротезирование (рис. 1), составили пенсионеры МО РФ (48,28%), что соотносится с данными по возрастным группам: в группу от 40 до 59 лет вошли 63,5% пациентов. Вторую по численности группу поделили между собой члены семей военнослужащих (19,31%) и военнослужащие (18,62%). И наконец, 13,79% оперированных пациентов принадлежали к группе прочих (см. рис. 1).

На втором (экспериментальном) этапе исследования выполнено две серии опытов, которые осуществлялись на животных и проводились на базе Института биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской академии наук, отдельные инструментальные виды исследований животных выполнялись на базе ГВКГ им. Н.Н. Бурденко и 32 ЦВМКГ.

Предварительно были получены МСК у 5 кроликов, не входящих в какие-либо группы. Для этого животные были выведены из эксперимента путем инъекции в ушную вену раствора ксила 2% - 10 мл, затем у них были резецированы гребни подвздошных костей и грудина, указанные фрагменты костей были помещены в среду для последующего экспандирования.

В ходе I cерии опыта животные (половозрелые кролики породы «шиншилла») были разделены на три группы: I группа - животным устанавливали металлические имплантаты в бедренную кость (группа контроля - 15 животных); II группа - животным устанавливали металлические имплантаты в бедренную кость вместе с биодеградируемым носителем (губка гемостатическая «Спонгостан») (группа плацебо - 15 животных); III группа - животным устанавливали металлические имплантаты в бедренную кость вместе с губкой с МСК (группа сравнения - 15 животных).

Кроликам всех трех групп (15+15+15) под общей анестезией проведена имплантация фрагмента эндопротеза тазобедренного сустава Biomet - 10 Ч 5 Ч 2 мм, одна из сторон которого имела структурированную поверхность, в костномозговой канал диафиза бедренных костей. В послеоперационном периоде животные не имели двигательных ограничений и находились под наблюдением в виварии.

Затем, по окончании 2-го, 4-го и 6-го месяцев после операции по 5 животных каждой группы выводили из эксперимента и им выполнялось рентгенологическое, остеоденситометрическое, гистологическое и иммуногистохимическое исследования. Полученные в группах данные анализировались.

II серия опыта: 30 кроликов были оперированы как животные I группы в I серии опыта, которым в бедренную кость имплантировали фрагмент эндопротеза ТБС.

Затем через 4 мес. они были разделены на две группы: I группа (группа контроля - 15 животных) - выполнялась замена первично установленного в бедренную кость металлического имплантата на ревизионный; II группа (основная - 15 кроликов) - проводилась замена первичного имплантата на ревизионный с имплантацией вокруг фрагмента экспандированных МСК. Ревизионный фрагмент эндопротеза тазобедренного сустава не отличался от первичного и был аналогичен описанному выше. Устанавливался через дефект в наружной поверхности бедренной кости плотно в костномозговой канал.

Во II серии опыта для имплантации использовались экспандированные остеоиндуцированные МСК, полученные на предварительном этапе исследования, аналогично I серии опыта.

Через 3, 5 и 7 мес после повторной операции по 5 животных каждой группы выводили из эксперимента, послеоперационное исследование проводилось по такой же методике, как и в I серии опыта.

Для достижения цели работы использован комплекс методов исследования: литературно-аналитический, статистический, социологический, ретроспективного и причинно-факторного анализов, клинический и лабораторный.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ причин несостоятельности эндопротезирования, потребность в ревизионном эндопротезировании ТБС

Для того чтобы определить нуждаемость в ревизионном эндопротезировании, необходимо было определить общее количество ревизионных операций эндопротезирования ТБС, которое было выполнено больным, подвергшимся первичному эндопротезированию именно в ГВКГ им. Н.Н. Бурденко. Всего было установлено 263 таких больных: 130 из них подверглись первичному и ревизионному эндопротезированию в ГВКГ им. Н.Н. Бурденко и 133 первичное эндопротезирование ТБС выполнено было в ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, а ревизионное - в других лечебных учреждениях. В конечном итоге было выявлено, что минимальная потребность в ревизионном эндопротезировании ТБС у лиц, перенесших первичное эндопротезирование в разное время в ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, составляет 24,9±4,6%.

Численность контингентов, имеющих законодательное право на оказание медицинской помощи в лечебных учреждениях МО РФ, составляет 6,96 млн. чел., из которых 1,1 млн. - военнослужащие, 0,91 млн. - пенсионеры МО РФ, 4,15 млн. - члены семей военнослужащих и пенсионеров МО РФ и 0,8 млн. - гражданский персонал (доклад начальника ГВМУ МО РФ от 03.12.2008 г.).

Ежегодно 0,5-0,7% от этой численности нуждается в выполнении эндопротезирования ТБС [Буряченко Б.П., 2005; Николенко В.К. и др., 2003], соответственно от 35 тыс. до 49 тыс. чел. требуют проведения эндопротезирования тазобедренного сустава в медицинской службе МО РФ ежегодно, и, как минимум, от 4200 до 5900 из них нуждаются в ревизионной замене ранее установленного эндопротеза ТБС. В настоящее время в ВС РФ все виды эндопротезирования ТБС выполняют ВМедА им. С.М. Кирова, ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, 3 ЦВКГ им. А.А. Вишневского, а также в ограниченном количестве ряд центральных госпиталей и некоторые окружные госпитали МО РФ. Исходя из данных отчетов главного травматолога ВС РФ за 2000-2008 гг., в медицинской службе МО РФ ежегодно проводится 600-700 эндопротезирований ТБС, из которых 8,7±2,1% - ревизионных, что в 60-70 раз (!) меньше, чем требуется.

Основные виды несостоятельности первичного эндопротезирования ТБС

Анализ влияния первичного диагноза на частоту несостоятельности эндопротезов не выявил корреляционной зависимости между ними (p>0,05).

В основном ревизионные операции были произведены по поводу нестабильности эндопротезов отечественного производства: ЭСИ - 36, Феникс - 30, Биомет - 21, Вирабова - 13, Сиваша - 11 и прочих - 6, имплантированных в конце 80-х - начале 90-х годов прошлого века.

Всем 145 больным по разным причинам потребовалось ревизионное эндопротезирование в сроки от 2 мес до 21 года после имплантации первичного эндопротеза. У 139 из них ревизия проводилась однократно, у 4 - дважды на одном и том же суставе, у 1 - трижды и еще у 1 - четырежды на одном суставе. У пациента, перенесшего 3 ревизионные операции на одном суставе, второй сустав также потребовал хирургической ревизии. Итого было выполнено 155 операций ревизионного эндопротезирования ТБС 145 больным.

Ведущей причиной хирургической ревизии в ГВКГ им. Н.Н. Бурденко служило асептическое расшатывание одного или обоих компонентов эндопротеза (77%) (p>0,05), причем чаще нестабильным оказывался вертлужный компонент (p<0,05) (табл. 1). Если принять все случаи асептического расшатывания за 100%, то на вертлужный компонент приходилось 27,3%, на бедренный - 17,2% и на оба компонента эндопротеза - 55,9%. Необходимо отметить, что, по литературным данным, асептическое расшатывание является ведущей причиной хирургической ревизии сустава (в среднем 70%), однако если нестабильность обоих компонентов эндопротеза наблюдается в 24%, то в ГВКГ им. Н.Н. Бурденко этот показатель оказался почти в 2 раза больше - 46% (p<0,005).

Таблица 1

Основные виды несостоятельности эндопротезирования тазобедренного сустава

Вид несостоятельности эндопротеза	Количество суставов	Усредненные данные других исследователей*, %
	Абс.	%
Асептическое расшатывание (всего):	111	76,55	69,7
- вертлужного компонента	30	20,69	30,3
- бедренного компонента	19	13,1	15,2
- обоих компонентов	62	42,76	24,2
Изнашивание/разрушение полиэтиленового вкладыша	11	7,59	3,0
Вывих головки эндопротеза	8	5,52	10,7
Перелом бедренной кости	6	4,14	4,5
Глубокое нагноение	6	4,14	1,5
Перелом ножки эндопротеза	3	2,06	7,6
Фрагментация головки эндопротеза	-	-	1,5
Раздражение седалищного нерва	-	-	1,5
Всего...	145	100,00	100,0

*Данные мета-анализа: Абельцев В.П., 2004; Загородний Н.В., 1998; Закари С.М., 1996; Кузьменко В.В. и др., 1991; Надеев Ал.А. и др., 2004; Неверов В.А., 1990, 1997; Тихилов Р.М. и др., 2008; Троценко В.В. и др., 1987; Шерепо К.М., 1990; Brodner W. et al., 2004; Dowd J. et al., 1998; Jasperson B. et al., 2003; Hanssen A. et al., 1998; Herrera A. et al., 2004; Tonino A. et al., 2001; Virolainen P. et al., 2002.

Из общего числа несостоятельности вертлужного компонента 4 были связаны с протрузией металлической чашки эндопротеза в полость малого таза с разрушением крыши вертлужной впадины. Все (100%) случаи нестабильности компонентов эндопротеза сопровождались износом полиэтиленового вкладыша разной степени выраженности. А в 31±2,1% из них наблюдалась его фрагментация или протрузия. В этих случаях на рентгенограмме обращало на себя внимание положение головки по отношению к чашке, которая находилась в состоянии децентрации и проксимального смещения.

Необходимо обратить внимание на то, что 94±1,1% пациентов, требующих проведения ревизионной артропластики, обратились уже в момент наличия определенных жалоб, а в послеоперационном периоде после первичного эндопротезирования не состояли под медицинским наблюдением и не обследовались. Разумеется, что в подобной ситуации необходимо говорить о создании системы диспансерно-динамического наблюдения за больными, перенесшими эндопротезирование суставов, для максимально раннего выявления и своевременного принятия решения в случае появления первых признаков нестабильности и изнашивания эндопротеза.

Нехарактерными для специализированного военного госпиталя оказались разрушения головки эндопротеза и неврологические осложнения первичного эндопротезирования.

Литературные данные свидетельствуют об 1-2% инфекционных осложнений после первичного эндопротезирования ТБС, требующих его ревизионной замены [Прохоренко В.М., 2007; Тихилов Р.М. и др., 2008; Callaghan J. et al., 1999; Love C. et al., 2004]. Однако, по материалам ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, 4±0,9% больных потребовали ревизионного эндопротезирования в связи с глубоким нагноением послеоперационной раны, распространяющимся на компоненты эндопротеза. Необходимо также отметить, что 66,7±3,9% больных перенесли первичное эндопротезирование вне госпиталя, а поступили уже с последствиями инфекционных осложнений.

С точки зрения трудоемкости выполнения операции наиболее сложным и дорогостоящим явилось ревизионное эндопротезирование ТБС именно по поводу инфекционных осложнений. Средняя продолжительность лечения такого пациента в 3 раза больше по сравнению с обычной ревизионной артропластикой, им требуется в 6 раз больше дорогостоящих медикаментов, в 2 раза увеличивается время пребывания в отделении реанимации и интенсивной терапии, при этом количество сопутствующих осложнений отмечается в 2 раза чаще.

Основные ошибки первичного эндопротезирования, приводящие к необходимости ревизионной артропластики ТБС

В обеих группах был произведен анализ отдалённых результатов первичного эндопротезирования ТБС через 1-2 года (во второй группе оценивались также результаты первичного эндопротезирования до ревизионной операции) (рис. 2).

*Результаты даны для группы через 1-2 года после операции

Рис. 2. Результаты первичного эндопротезирования по шкале Харриса

Большинство пациентов, перенесших первичное эндопротезирование, имели оценки по шкале Харриса выше 80 баллов. Однако в группе больных, у которых уже через 1-2 года после операции результат оценивается ниже 70 баллов, с высокой долей вероятности потребуется ревизионная артропластика. Соответственно, быстрое и прогрессивное снижение оценок по шкале Харриса у лиц после первичного эндопротезирования может служить прогностическим косвенным критерием необходимости ревизионного эндопротезирования в первые 3 года после операции.

Проведенный причинно-факторный анализ в группе больных с ведущим видом несостоятельности первичного эндопротезирования, связанным с асептическим расшатыванием компонентов системы, выявил, что замена вертлужного компонента эндопротеза в 62,1±2,2% случаев сопровождалась изначальным (при первичном эндопротезировании) увеличением угла наклона чашки больше 50° (избыточная вертикализация), тогда как угол менее 40° (недостаточная вертикализация) присутствовал в 14,3±3,1% случаев (p<0,005). Причем у 34,2±3,1% из группы больных с избыточной вертикализацией дополнительно к асептическому расшатыванию ацетабулярного компонента наблюдались вывихи эндопротеза, один из которых стал причиной ревизионного эндопротезирования, поскольку не поддавался закрытому вправлению с последующим консервативным удержанием головки протеза в вертлужной впадине. В случаях когда чашку первоначально установили с недостаточной вертикализацией, вывихов эндопротеза не наблюдалось. К тому же децентрация головки эндопротеза и неправильный односторонний износ полиэтиленового вкладыша наиболее часто встречались именно при избыточно вертикальной установке чашки (94±0,3%; p<0,005). В случаях нормальной или недостаточно вертикальной установки чашки износ вкладыша был правильный (по центру) и равномерный - 82±0,4% (p<0,05).

В случаях с избыточной вертикализацией вертлужного компонента потеря костной ткани имела тотальный характер. Участки разряжения кости наблюдались по всей поверхности купола чашки и в 96,5±0,2% случаев сочетались с дислокацией самой чашки (p<0,005). С другой стороны, в 9 (50±0,6%; p<0,05) случаях, когда чашка была установлена с недостаточной вертикализацией, и в 39 случаях (60±0,8%; p<0,05) нормального угла наклона вертужного компонента наблюдались зоны потери костной ткани в области верхнего края вертлужной впадины с одновременным уплотнением и повышением костной плотности в области дна и переднего края. В этих случаях отчетливо определялось неполное погружение вертлужного компонента во впадину с дефицитом покрытия костью. Было установлено, что недостаточное погружение чашки в вертлужную впадину до 10% ее площади в области верхнего края статистически значимо не связано с асептической нестабильностью вертлужного компонента, тогда как дефицит покрытия костью свыше 15% площади чашки в 68,7±2,1% случаев сочетался с остеолизом вокруг и её последующей нестабильностью.

Необходимо отметить, что в 41,4±0,7% (p<0,05) случаев нестабильность вертлужного компонента была связана с недостаточной вертикализацией чашки. Причем в 72,7±1,2% (p<0,05) этих случаев чашка имела дополнительно и краниальное смещение, что происходит при неверном направлении разработки фрезами и избыточном смещении верлужного компонента в наружную колонну, которая соответствует крыше ацетабулярной впадины. В результате этого неравномерная и неправильная нагрузка на впадину приводила к тому, что вертлужный компонент, подвергая чрезмерным нагрузкам наружную колонну, расшатывался и дислоцировался. Было установлено, что краниальное смещение вертлужного компонента свыше 1,38±0,04 см (p<0,05) является статистически значимым в формировании асептической нестабильности вертлужного компонента эндопротеза.

Степень демаркации костного цемента или кости вокруг чашки эндопротеза была: 0 - у 18 (12,4±1,6%) больных, I - у 26 (17,9±1,7%), II - у 46 (31,7±1,9%), III - у 32 (22,1%±2,1%) и у 23 (15,9±1,7%) обнаружилась IV степень с полной дислокацией какого-либо из компонентов эндопротеза (рис. 3).

Рис. 3. Распределение больных по степени демаркации костного цемента или кости вокруг чашки

тазобедренный эндопротезирование клеточный аутотрансплантат

Из всех пациентов, нуждающихся в ревизионной артропластике, 30% могут не предъявлять никаких жалоб, хотя 18% из них уже имеют рентгеновские признаки нестабильности вертлужного компонента. Постоянное диспансерное динамическое наблюдение и своевременно выполненная ревизия в этом случае позволяют сделать вмешательство менее травматичным и значительно удешевить его, поскольку 12% из них при стабильности бедренного и вертлужного компонентов может быть показана операция лишь по замене узла трения.

Было выяснено, что максимально допустимая децентрация головки эндопротеза, статистически не влияющая на развитие асептического расшатывания его компонентов, составляет 0,23±0,0015 см (p<0,05). Более значительное смещение головки относительно центра вертлужного компонента в 74,5±0,3% в течение 2,1±0,02 (p<0,05) лет ведет к развитию нестабильности эндопротеза.

Нагрузка на проксимальный отдел бедренной кости в случае использования как ножки эндопротеза с преимущественно проксимальным, так и с дистальным типом фиксации не влияла на скорость и выраженность процессов деминерализации и остеолиза этого отдела кости. Напротив, в дистальном отделе бедренной кости в случае установки ножки с преимущественно дистальным типом фиксации на 10,3±0,9% (p<0,05) увеличивалась минеральная плотность костной ткани (МПКТ), способствуя повышению вторичной стабильности имплантата.

Вальгусная установка ножки эндопротеза на 9,1±0,4% (p<0,05) чаще способствовала асептическому расшатыванию бедренного компонента в отличие от более физиологичной - варусной. Сочетание данного дефекта с нарушением требуемого угла антеторсии ножки в костномозговом канале увеличивало частоту несостоятельности эндопротеза на 11,9±0,2% (p<0,05).

Способ аутоостеопластики вертлужной впадины при эндопротезировании ТБС

В случае ревизионной артропластики ТБС, когда уже имеются значительные костные дефекты вертлужной впадины, не всегда (по разным причинам) представляется возможным использовать обычную ауто- и аллоостеопластику или металлоконструкции.

Результатом многочисленных испытаний различных способов решения этой проблемы в ситуациях с дефектами вертлужной впадины от типа 2В по W.G. Paprosky (1991) стала разработка метода закрытия дефекта стенки вертлужной впадины с помощью аутотрансплантата из большого вертела бедренной кости на питающей ножке в целях создания во впадине надежного костного ложа для установки вертлужного компонента эндопротеза (патент № RU 2355339 C2 от 02.08.2007 г.).

Хирургическая техника метода заключалась в следующем. На первом этапе после удаления эндопротеза, рубцов и патологических грануляций и выявления дефекта дна вертлужной впадины в целях подготовки к пластике с помощью долота и осцилляторной пилы формировался костный фрагмент из большого вертела на питающей ножке, соответствующий по форме и размеру дефекту вертлужной впадины.

Питающая ножка аутотрансплантата в большинстве случаев выкраивалась из пучков средней и малой ягодичных мышц. Соответственно, питание осуществляется за счёт ветвей первого порядка верхней ягодичной артерии.

Затем трансплантат перфорировался и временно фиксировался к своему ложу. Для адаптации регенерата к новым условиям кровоснабжения рана ушивалась на 3-4 недели для выполнения проточно-аспирационного дренирования раны и купирования инфекционных осложнений.

На втором этапе, после обработки дефекта вертлужной впадины, подготовленный аутотрансплантат перемещали на питающей ножке и укладывали во впадину таким образом, чтобы максимально закрыть дефект, и фиксировали его 2-3 винтами. С помощью указанного аутотрансплантата допустимо устранять дефекты как дна, так и передней или задней стенки вертлужной впадины. Далее впадина обрабатывалась для установки вертлужного компонента эндопротеза, причем в некоторых случаях возникала необходимость использования укрепляющих колец (Мюллера, Ганса) или антипротрузионной системы (Бурх-Шнайдера).

По описанному способу было прооперировано 12 больных с различными дефектами дна и стенок вертлужной впадины. Сроки наблюдения после операции составили от 1 до 7 лет. У 91,9±1,3% пациентов получены хорошие и отличные результаты (от 84 до 93 баллов по шкале Харриса): отмечена желаемая функциональная перестройка остеотрансплантатов, вертлужные компоненты эндопротезов стабильны, отсутствовала их дислокация, движения в оперированных суставах без ограничений, пациенты не отмечали болевой синдром и передвигались без помощи медицинских костылей или трости.

Результаты использования клеточных технологий в целях повышения остеоинтеграции металлических имплантатов

Для повышения вторичной стабильности и, соответственно, «выживаемости» эндопротеза необходимо обеспечить достаточную первичную стабильность конструкции и стимулировать образование новой костной ткани вокруг устанавливаемых имплантатов, что способствует увеличению остеоинтеграции эндопротеза. В рамках данного исследования необходимо было проанализировать результаты применения с этой целью остеоиндуцированных МСК, помещенных в костное ложе перед установкой компонентов эндопротеза.

Экспериментальный фрагмент имел прямоугольную выпуклую форму и устанавливался через дефект в наружной поверхности бедренной кости плотно в костномозговой канал. В I группе кроликов металлоконструкция просто помещалась в канал, во II группе предварительно в ложе фрагмента в канал укладывалась интактная губка «Спонгостан», в III группе также предварительно в костное ложе укладывалась губка, но уже содержащая культивированные МСК. Все (45) животные удовлетворительно перенесли операцию и послеоперационный период. Через 2, 4 и 6 мес. после операции проводилось обследование согласно плану, описанному в главе 2, а затем для гистологического и иммуногистохимического анализов бедренных костей по 5 животных каждой группы выводилось из эксперимента.

Анализ полученных данных позволил выяснить, что через 2 мес. после операции рентгеновские показатели, свидетельствующие об увеличении плотности костной ткани вокруг установленных имплантатов, в I и II группах не различались (p>0,05). В III группе признаки усиления зоны плотности костной ткани были больше на 33% со стороны гладких поверхностей (ГП) и на 43% - со стороны шероховатой поверхности (ШП) по сравнению с показателями II группы (p = 0,018 и 0,007 соответственно). Через 4 мес. аналогичные показатели были выше на 20 и 28% (p = 0,047 и 0,03 соответственно). Через 6 мес. исследуемые показатели значимо по сравнению со II группой отличались на 17 и 24% (p = 0,031 и 0,023 соответственно).

Остеоденситометрические показатели ПКМ и МПКТ в I и II группах статистически значимо не различались. В III группе указанные показатели были выше на 39, 33 и 37% через 2, 4 и 6 мес. соответственно (p = 0,024; 0,035 и 0,031) для периимплантных тканей. На эндостальной поверхности кости увеличение МПКТ в III группе также было значимым: на 22, 19 и 21% через 2, 4 и 6 мес. соответственно (p = 0,021; 0,02 и 0,042), однако оно было ниже, чем непосредственно вокруг имплантата (p = 0,037; 0,032 и 0,043).

Гистологический и иммуногистохимический анализ выявил формирование новой костной ткани вокруг установленных имплантатов во всех группах, однако в I и II группах формирование новой костной ткани со стороны имплантата, имеющего ШП на границе металл/кость, имело место на 12% площади в 2 мес., 14% - в 4 мес. и 10% - в 6 мес., тогда как в III группе с МСК этот показатель достигал 30% ко 2-му (p = 0,039), 41% - к 4-му (p = 0,021) и 43% (p = 0,032) - к 6-му месяцам исследования.

При сравнении гистологических результатов, полученных на границе шероховатой и гладкой поверхностях металл/кость, на свободной эндостальной поверхности кости и в месте плотного контакта имплантата с эндостом кости обнаружилась следующая закономерность. В I и II группах на свободной эндостальной поверхности новая кость к 6-му месяцу исследования обнаруживалась на 23% площади, что было больше, чем на границе ШП металл/кость - 10% (p = 0,033), на границе ГП металл/кость - 8% (p = 0,038) и в месте плотного контакта металла с эндостом - 11% (p = 0,041). Между собой результаты, полученные на границах имплантата, как в свободной части, так и в зоне контакта с внутренней поверхностью кортикальной части не различались (p = 0,09). В группе с МСК формирование новой кости на эндостальной поверхности обнаруживалось в 34% площади поверхности, тогда как на границе ШП металл/кость, ГП металл/кость и в месте контакта имплантата с эндостом новая костная ткань отмечалась уже на 43% (p = 0,032), 23% (p = 0,034) и 42% (p = 0,029) соответственно (рис. 4).

* Результат статистически различается в ряду между группами.

** Результат статистически отличается внутри группы.

Рис. 4. Формирование новой костной ткани вокруг имплантата к 6-му месяцу в разных точках костномозгового канала по группам

В I и II группах в 9,7±3,2% случаев непосредственно на границе металл/новообразованная кость обнаруживались клетки соединительной ткани (фибробласты), лейкоциты и макрофаги, тогда как в III группе присутствия фибробластов отмечено не было.

Таким образом, остеоиндуцированные МСК, помещенные на носителе в костномозговой канал бедренной кости увеличивают к 6-му месяцу после операции в среднем на 24,7% формирование новой костной ткани и на 21,4% - ПКМ и МПКТ вокруг установленного металлического имплантата. Стимуляция образования кости выявляется как непосредственно на границе с металлом (прирост, в среднем, до 31%), так и в области свободной эндостальной поверхности (увеличение на 11%). На ШП металла процесс формирования новой костной ткани был отмечен на 14,7% активнее, чем на ГП.

В отличие от обычной установки металлоконструкции использование МСК вокруг металлического имплантата стимулирует формирование новой костной ткани, что не только способствует увеличению остеоинтеграции компонента эндопротеза и повышению его вторичной стабильности, но и может использоваться для стимуляции заполнения имеющихся дефектов костной ткани при эндопротезировании.

Способ использования остеоиндуцированных МСК для усиления остеоинтеграции компонентов эндопротеза ТБС зарегистрирован 11.08.2009 г. №RU 2009130588 в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам на получение патента РФ на изобретение.

Результаты использования клеточных технологий при ревизионной замене имплантата в кости

Полученные на первом этапе исследования положительные результаты применения МСК для стимуляции образования новой костной ткани вокруг металлического фрагмента эндопротеза, способствующей повышению его остеоинтеграции, поставили ряд важных вопросов, связанных с возможностью использования описанного метода при ревизионной замене установленного имплантата.

С этой целью была проведена II серия опыта, в которой через 4 мес. после первичной операции все животные были оперированы вновь: выполнены удаление первичного имплантата и установка аналогичного ревизионного в сформировавшееся костное ложе. Ревизионный фрагмент также имел прямоугольную выпуклую форму и устанавливался через дефект в наружной поверхности бедренной кости плотно в костномозговой канал. В I группе кроликов металлоконструкция помещалась в костномозговой канал вместо ранее установленного первичного имплантата, во II группе предварительно в ложе фрагмента в канал укладывалась губка «Спонгостан», содержащая культивированные МСК. Через 3, 5 и 7 мес. после операции по 5 животных каждой группы выводилось из эксперимента и выполнялось обследование согласно плану, описанному в главе 2.

Анализ полученных данных позволил выяснить, что через 3 мес. после операции рентгеновские показатели усиления плотности кости вокруг установленных ревизионных имплантатов во II группе были на 11% со стороны ГП и на 10% со стороны ШП больше по сравнению с показателями I группы (p = 0,034 и 0,041 соответственно). Через 5 мес. аналогичные показатели были выше на 12 и 10% (p = 0,044 и 0,039 соответственно). Через 7 мес. исследуемые показатели во II группе значимо выросли по сравнению с I группой на 19 и 24% (p = 0,042 и 0,035 соответственно).

Показатели ПКМ и МПКТ в группах к 3-му месяцу без отличий. К 5-му месяцу МПКТ со стороны ШП имплантата во II группе отличалась в бомльшую сторону на 9% (p = 0,046) по сравнению с I группой; в других точках периимплантных тканей значимого различия выявить не удалось. К 7-му месяцу во II группе ПКМ и МПКТ были выше на 19% (p = 0,025) для периимплантной области. Для эндостальной поверхности кости увеличение МПКТ во II группе также было значимым: на 14, 10 и 19% через 3, 5 и 7 мес. соответственно (p = 0,026; 0,034 и 0,033). Выявить значимые различия между показателями у ШП имплантата и у эндостальной поверхности кости не удалось.

Гистологический и иммуногистохимический анализ подтвердил формирование новой костной ткани вокруг установленных имплантатов во всех группах, однако в I группе образование новой костной ткани со стороны имплантата, имеющего ШП на границе металл/кость, имело место на 6% площади в 3 мес, 11% - в 5 мес и 14% - в 7 мес, тогда как во II группе (с МСК) этот показатель достигал 19% к 3-му (p = 0,032), 28% - к 5-му (p = 0,033) и 38% (p = 0,026) - к 7-му месяцам исследования.

При сравнении гистологических результатов, полученных на границе ШП и ГП металл/кость, на свободной эндостальной поверхности кости и в месте плотного контакта имплантата с эндостом кости (рис. 5) во II группе (с МСК) к 7-му месяцу после ревизионной операции формирование новой кости на эндостальной поверхности обнаружилось на 17% (p = 0,045) площади поверхности, тогда как на границе ШП металл/кость, ГП металл/кость и в месте контакта имплантата с эндостом новая костная ткань отмечалась на 22% (p = 0,042), 13% (p = 0,038) и 30% (p = 0,039) площади соответственно.

...