Содержание к диссертации
Введение
Глава 2. Обзор литературы .11
2.1. История применения биодеградируемых фиксаторов 11
2.2. Ультраструктура биодеградируемых имплантов 20
2.3. Поведение аутотрансплантата в коленном суставе в послеоперационном периоде 29
Глава 3. Материалы и методы .34
3.1. Материалы .34
3.1.1. Критерии включения пациентов в исследование. 37
3.1.2. Техника операции. 38
3.2. Методы обследования 42
3.2.1. Анамнестический 42
3.2.2. Клинический 42
3.2.3. Рентгенологический, м агнитно-резонансная томография и компьютерная томография 43
3.2.4. Субъективная оценка коленного сустава по шкалам .44
Глава 4. Результаты исследования 47
4.1 Клинические результаты 47
4.1.1 Основная группа 47
4.1.2 Контрольная группа 52
4.2. Статистический анализ результатов 57
4.2.1 Статистический анализ клинических результатов .57
4.2.1.1 Сравнение групп по возрасту 57
4.2.1.2. Сравнение основной и контрольной групп по полу 58
4.2.1.3. Сравнение основной и контрольной групп по ИМТ 59
4.2.1.4. Сравнение основной и контрольной групп по механизму травмы 60
4.2.2 Сравнение основной и контрольной групп по опросникам 60
4.3. Процесс ремоделирования аутотрансплантата 65
4.4. Состояние биодеградирующего винта и окружающей костной ткани 73
4.4.1. Состояние биодеградирующего винта и окружающей костной ткани .73
4.4.2. Состояние большеберцового костного канала .77
4.4.3. Костная ассимиляция винта .84
Глава 5. Заключение и обсуждение 88
Выводы 98
Практические рекомендации 100
Список литературы 101
- История применения биодеградируемых фиксаторов
- Основная группа
- Сравнение основной и контрольной групп по опросникам
- Костная ассимиляция винта
История применения биодеградируемых фиксаторов
Первым описал медицинское использование поли-L-молочной кислоты (PLLA) Kulkarni для швов и стержней при лечении переломов нижней челюсти у собак [Kulkarni R. et al., 1966]. Впервые биодеградирующие имплантаты из полимолочной кислоты для внутренней фиксации были использованы в эксперименте рядом исследователей [Schmitt E. E. et al., 1967; Cutright D.E. et al., 1971; Kulkarni R.K. et al., 1971]. В начале 80-х годов прошлого столетия были применены имплантаты из полигликолевой кислоты, но была отмечена низкая механическая прочность данных имплантатов (40-70 МРа) при хорошей гистологической совместимости [Christel P. et al., 1982; Kilpikari J. et al., 1983; Vert M. et al., 1984]. Некоторое время спустя, в производстве фиксаторов была применена техника усиления механической прочности имплантатов, и стало возможным получать имплантаты для фиксации переломов с прочностью на излом до 250-370 МРа [Rokkanen P. et al., 1996; Tormala P. et al., 1987; Vainionpaa S. et al., 1987].
Впервые имплантаты из смеси полимеров (сплав полигликолевой и полимолочной кислот) были использованы в 1984 году [Rokkanen P. et al., 1985]. Последующие работы доказали, что использование биорезорбируемых материалов обеспечивает достаточную прочность фиксации, позволяющей выдерживать осевые смещения не хуже, а иногда превосходя титановые интерферентные винты [Brand J. et al., 2005].
По данным литературы высокие показатели успешной артроскопической пластики ПКС привели к увеличению количества операций, в результате чего увеличилось количество ревизионных оперативных вмещательств [Kartus J. et al., 1999; Li S. et al., 2012; Safran M.R. et al., 2006; Tjoumakaris F.P. et al., 2012]. Кроме того, ряд пациентов с разрывами аутотрансплантата ПКС, нуждались в полной артропластике коленного сустава [Hoxie S.C. et al., 2008; Magnussen R.A. et al., 2012], таким образом, cуществовала вероятность некоторого типа повторной операции для такой категории пациентов. Обследование пациентов с разрывами аутотрансплантата ПКС включает в себя необходимость проведения компьютерной томографии (КT) или магнитно-резонансной томографии (МРТ). Биодеградируемые импланты имели ряд преимуществ: отсутствие артефактов по данным МРТ, нет необходимости удаления фиксатора и не вызывали расширения костного канала [Kamath G.V. et al., 2011; Cheatham S.A., Johnson D.L., 2013]. Расширение костного канала, связанно с фиксацией имплантата и явлением остеолиза. Данное явление описано как серьезная проблема при ревизии коленного сустава и может потребовать поэтапный подход к оперативному лечению [Thomas N.P. et al., 2005; Coats A.C., Johnson D.L. 2012]. Традиционное использование металлических имплантов для фиксации аутотрансплантата ПКС включало в себя все эти показатели [Johnston M. et al., 2011; Barber E. et al., 2008; Drogset J.O. et al., 2006; Emond C.E. et al., 2011; Lind M. et al., 2009].
Стремясь решить эти потенциальные проблемы в ортопедии были представлены биоабсорбируемые винты [Emond C.E. et al., 2011; Lind M. et al., 2009]. Первоначально биоабсорбируемые винты были преимущественно из поли-L-молочной кислоты (PLLA), а позднее присоединилось использование полигликолевой кислоты (PGA), а также полипарадиоксанона, сополимеров полигликолевой кислоты и полимолочной кислоты (PGA / PLLA) и поли-D-молочная кислота (PDLA) [Emond C.E. et al., 2011; Konan S. et al., 2009]. Оценка монокомпозитных биоабсорбируемых винтов показала отличные клинические результаты и чрезвычайно медленную скорость абсорбции, возможность аллергической реакции и отсутствие остеоиндуктивности в послеоперационном периоде при анализе МРТ -данных [Barber F.A. et al., 2006; Warden W.H. et al., 2008; Mastrokalos D.S. et al., 2008]. Именно после этого пришла и дея добавить второе соединение, которое увеличивало бы скорость абсорбции, в то же время облегчая остеоиндукцию. Был обеспечен последующий ввод в матрицу имплантов из PLLA остеокондуктивного материала, таких как -трикальцийфосфат (CP) или гидроксиапатит (HA).
В настоящее время наиболее широкое применение нашли импланты, выполненные из полигликолевой кислоты (PGA) и полимолочной кислоты (PLLA), которые являются частично кристаллизованными полимерами с линейной структурой. Для улучшения ассимиляции с костной тканью предлагаются композитные материалы с добавлением трикальцийфосфата. Несмотря на то, что производители уверяют в полной биоабсорбции и индифирентности фиксаторов, наличие их может привести к ряду проблем, а именно к перелому винта, миграции его в полость сустава, чрезмерной воспалительной реакции с формированием костных кист (рис. 1), остеолитическим изменениям костных каналов, замедленной абсорбции и костной ассимиляции [Bostman O., 1991; Sanchis-Alfonso V. et al., 2004; Scioscia T. et al., 2001; Shafer B. et al., 2002].
Материалы, применяемые для изготовления имплантатов, могут быть разделены на разные группы материалов: природные материалы, керамические материалы, различные металлы, композитные материалы, полимеры [Tormala P. et al., 1998]. Полимеры разделяют на органические и неорганические, синтетические и несинтетические полимеры. Полимеры также разделяют на биостабильные (инертные), биодеградирующие и частично биодеградирующие полимеры.
Основоположником применения PLLA при пластике передней крестообразной связки был Barber F. et al. в 1995г. Существует ряд характеристик, которые должны быть присущи биодеградирующим имплантатам, это: высокая первичная жесткость имплантата (имплантат не должен быть слишком жестким или слишком гибким), ожидаемые сроки сохранения показателей жесткости имплантата in vivo с течением времени [Tormala P et al., 1998]. Данным условиям соответствуют 29 типов полимеров, которые потенциально могут быть использованы в клинической практике. Чаще всего используется винты из полигликолевой кислоты и полимолочной кислоты, которые являются частично кристаллизованными с линейной структурой полимерами. Данные полимеры различаются друг от друга.
Полимер полигликолевой кислоты использовали для изготовления первого класса биологически разлагаемых полимерных материалов, изученных для таких применений. PGA — это гидрофильный и высококристаллический полимер, который деградирует через 3-6 месяцев (50%-ная потеря наступает через 2 недели и 100%-ная - через 4 недели) [Suchenski M. et al., 2010]. Использование PGA было связано с быстрой скоростью резорбции, и часто это приводило к потере фиксации и возникновению нестабильности. Кроме того, часто сообщалось о воспалительной реакции, синовитах и выпотах [Ramsingh V. et al., 2014].
PLLA – высоко кристаллизованный линейный полимер с молекулярной массой 180000 – 530000 с L- (PLLA) или D- (PDLA) пространственной конфигурацией [Eling et al. 1982]. Данный полимер, который имеет хорошую прочность и длительный период деградации (2-5 лет). С точки зрения прочности фиксации и силы натяжения результаты были очень хорошими, но были опубликованы осложнения, связанные с их поведением в раннем и позднем послеоперационном периодах. Среди них наиболее цитируемые -расширение костных каналов, остеолиз и образование кист.
Основная группа
Основная группа
В основную группу вошли 60 пациентов (19 женщин и 41 мужчина). Распределение пациентов по возрасту представлено на рис. 27.
Средний возраст пациентов на момент операции в основной группе составил 29 ± 1,44 лет (от 21 до 40 лет). Распределение возрастных групп представлено на рис. 28. Средний показатель индекса массы тела составил 24,3 кг/м2 (от 18,1 до 28,4 кг/м2).
При этом левый коленный сустав был поврежден, чаще чем правый как в основной (рис. 29), так и в контрольной группе.
Большую часть повреждений коленного сустава пациенты получили в результате занятий спортом (72%), остальные пациенты получили травму в результате ДТП и другое (11%) и в бытовой деятельности (17%) (рис. 30). Основным видом спорта, приведшим к получению травмы в основной группе был футбол. С меньшей частотой встречались сноуборд и горные лыжи, баскетбол, хоккей и другие виды спорта. Распределение видов спорта в момент получения травмы представлено на рис. 31.
При артроскопическом осмотре коленного сустава во время операции в основной группе были выявлены сопутствующие повреждения внутрисуставных структур коленного сустава. Изолированные повреждения ПКС встречались в 25 % случаях (у 15 пациентов). Мы провели анализ этих повреждений (рис. 32). Помимо разрыва передней крестообразной связки были диагностированы повреждения латерального мениска в 5% случаях (у 3 пациентов), медиального мениска в 53,3 % случаях (у 32 пациентов), повреждение обоих менисков в 15% случаев (у 9 пациентов), полнослойные дефекты хряща медиального мыщелка бедренной кости в 1,7 % случае (у 1 пациента).
При наличии сопутствующих повреждений мы одномоментно выполняли резекцию менисков в пределах поврежденных частей, либо сшивание менисков (при помощи системы FastFix, Smith&Nephew, 1 пациент), также пациенту с полнослойным дефектом хряща медиального мыщелка бедренной кости проведено микрофрактурирование дефекта.
У двоих пациентов из основной группы (1 мужчина, 1 женщина), подгруппа А, через 1 год и через 1 год 5 месяцев после операции выявлена киста большеберцового канала (рис. 33 А-Б, рис. 34), приведшая к несостоятельности большеберцового фиксатора, и как следствие к нестабильности коленного сустава. Рис. 33 А. Пациентка К., 26 лет. Киста области большеберцового канала, возникшая через 1,5 года после операции.
В этих случаях была выполнена двухэтапная артроскопическая ревизионная реконструкция ПКС коленного сустава. Первым этапом удалены фиксаторы и аутотрансплантат, выполнена костная пластика большеберцового канала аутокостью из верхней передней ости подвздошной кости. Далее через 6 месяцев вторым этапом проведена артроскопическая пластика передней крестообразной связки сухожилиями подколеннных мышц контрлатеральной стороны. Эти пациенты были исключены из дальнейшего исследования.
В основной группе, подгруппе Б, произошел перелом винта при фиксации аутотрансплантата в 1 случае (3,33%). Была проведена замена винта во время операции. Это никак не повлияло на послеоперационный период, результат расценен как отличный. Пациент не был исключен из дальнейшего исследования.
Сравнение основной и контрольной групп по опросникам
Мы провели статистический анализ отдаленных результатов субъективных опросников IKDC и Lysholm + Tegner в основной и контрольной группах. При анализе отдаленных результатов по данным субъективного опросника IKDC в основной группе медиана составила 85 баллов. При этом в 41,7 % случаев (25 пациентов) результат расценен как «отличный», 45 % случаев (27 пациентов) - как «хороший», в 13,3 % случаев (8 пациентов) - как «удовлетворительный», «неудовлетворительных» результатов получено не было.
При анализе отдаленных результатов по данным субъективного опросника Lysholm+ Tegner в основной группе медиана составила 89 баллов. При этом в 41,7 % случаев (25 пациентов) результат расценен как «отличный», в 58,3 % случаев (35 пациентов) - как «хороший», «удовлетворительных» и «неудовлетворительных» результатов получено не было.
При анализе отдаленных результатов по данным субъективного опросника IKDC в контрольной группе медиана составила 85 баллов. При этом в 40% случае (12 пациентов) результат расценен как «отличный», в 46,7 (14 пациентов) - как «хороший», в 6,7 % случае (4 пациента) - как «удовлетворительный», «неудовлетворительных» результатов получено не было.
При анализе отдаленных результатов по данным субъективного опросника Lysholm+ Tegner в контрольной группе медиана составила 91 балл. При этом в 40% случае (12 пациентов) результат расценен как «отличный», в 60% случаев (18 пациентов) - как «хороший», «удовлетворительных» и «неудовлетворительных» результатов получено не было.
Исходя из рис. 43, по данным диаграммы размаха видно, что основная и контрольная выборки имеют нормальное распределение и практически не различаются по значениям. Нормальность распределения была проверена с помощью критериев Колмагорова-Смирнова и Шапиро-Уилка, которые показали, что з начения распределены нормально. В связи с этим для проверки статистически значимых различий был применен критерий Стьюдента, значения которого указаны ниже в таблице 8.
Критерий Стьюдента при уровне значимости p=0,05 показывает незначимость различий между основной и контрольной выборки по опроснику IKDC.
Рис. 44 наглядно показывает по данным диаграммы размаха различия между основной и контрольной выборками по опроснику Lysholm+ Tegner. В связи с этим был проведен анализ статистической значимости различий. Анализ нормальности распределения показал, что данные распределены не нормально, это отражает гистограмма ниже.
В связи с ненормальностью распределения данных (рис. 45) был использован критерий Манна-Уитни, который показал наличие значимых различий между основной и контрольной выборки по опроснику Lysholm+ Tegner, при уровне значимости p=0,05.
Значимость различий между основной и контрольной выборки по опроснику Lysholm+ Tegner (Критерий Манна-Уитни) представлен в таблице 9.
Костная ассимиляция винта
При анализе костной ассимиляции мы опирались на работы Barber и Doscery [14], которые по данным компьютерной томографии разработали следующую шкалу степеней остеоиндукции:
1. Отсутствие или минимальная оссификация внутри костного канала, заполненного мягкими тканями;
2. Прерывистая оссификация с широким гиподенсным ободком;
3. Выраженная оссификация с тонким гиподенсным ободком;
4. Полная оссификация с расплывчатыми границами костного канала.
Эта классификация применима для данных исследования КТ.
При этом у 1 пациента из группы А с полной биодеградацией фиксатора отмечалась только 1 степень остеоиндукции (рис. 64Б), у другого – 3 степень. У пациента группы Б с полной трансформацией винта отмечалась 2 степень остеоинтеграции (рис. 64А). При этом в обеих группах через 2 года после операции отмечалась преимущественно 2 и 3 степень остеоиндукции (рис. 64Б), что говорит о хорошей костной ассимиляции независимо от стадии биодеградации фиксатора и его состава.
В группе А при исследовании остеоиндукции на уровне винта у пациентов через 6 месяцев после операции в 100% случаев наблюдалась 1 степень остеоиндукции, через 12 месяцев – 1 степень была у 13,3% случаев, 2 степень – у 66,7%, 3 степень – 20% случаев; через 24 месяца после операции 1 степень - была у 13,3% случаев, 2 степень – у 60%, 3 степень – 26,7% случаев. В группе Б при исследовании остеоиндукции на уровне винта у пациентов через 6 месяцев после операции в 86,7% случаев наблюдалась 1 степень остеоиндукции, через 12 месяцев – 1 степень была у 13,3% случаев, 2 степень – у 60%, 3 степень – 26,7% случаев; через 24 месяца после операции 1 степень - была в 6,7% случаев, 2 степень – у 53,3%, 3 степень – 40% случаев. 4 степени остеоиндукции мы не наблюдали.
Для определения значимости различий между группами А и Б по показателям степени остеоиндукции был использован критерий Манна-Уитни, т.к. распределение данных отклоняется от нормальной кривой.
Статистический анализ показал отсутствие значимых различий на всех временных отрезках.
Значение критерия Манна-Уитни в срок 6 месяцев (p 0,05) представлено в таблице 15.