Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы 9 - 28
Глава II. Материалы и методы исследования 29-42
2.1. Характеристика коллапан-геля 29-30
2.2. Характеристика экспериментального материала —30-33
2.3. Характеристика клинического материала- 33-39
2.4. Методы обследования- 40-42
Глава III. Экспериментально-морфологическое обоснование применения коллапан-геля для замещения дефектов костной ткани 43-60
Глава IV. Применение коллапан-геля при опухолеподобных и хронических воспалительных заболеваниях костей у детей 61-82
4.1. Внутриочаговая пункционная пластика дефектов костей коллапан-гелем под контролем стандартной рентгенографии илиэопа 63-70
4.2.Внутриочаговая пункционная пластика дефектов костей коллапан-гелем с использованием кт навигиционных технологий 70-76
4.3. Внутриочаговая пластика дефектов костей коллапан-гелем при эндоскопической резекции кист костей - 76-80
4.4. Применение коллапан-геля при открытых оперативных вмешательствах 80-82
Глава V. Результаты лечения- 83-105
5.1. Методология оценки результатов лечения 83-84
5.2. Результаты применения коллапан-геля при опухолеподобных заболеваниях костей с использованием малоинвазивных методов лечения - 84-94
5.3. Результаты применения коллапан-геля при хронических воспалительных заболеваниях костей с использованием малоинвазивных методов лечения 94-103
5.4. Результаты применения коллапан-геля при открытых оперативных вмешательствах 103-105
Заключение 106-118
Выводы 119-120
Список литературы 121-139
- Характеристика коллапан-геля
- Характеристика экспериментального материала
- Внутриочаговая пункционная пластика дефектов костей коллапан-гелем под контролем стандартной рентгенографии илиэопа
- Результаты применения коллапан-геля при опухолеподобных заболеваниях костей с использованием малоинвазивных методов лечения
Введение к работе
Поиск новых и совершенствование уже существующих пластических материалов для замещения врожденных или приобретенных дефектов костей остается одной из главных и актуальных проблем в современной восстановительной и реконструктивной хирургии.
В настоящее время для пластики костных дефектов используются биоматериалы естественного происхождения, - аутотрансплантаты, аллоимплантаты, ксеноимплантаты и искусственные биоматериалы (аллопластические имплантаты) и их комбинации (Берченко Г.Н. и др., 2006; Снетков А.И. и др., 2004). Обладая определенными достоинствами и недостатками, все они, по строгим показаниям, используются в реконструктивной ортопедии.
На сегодняшний день активно разрабатываются и применяются новые биоактивные материалы на основе фосфатов кальция, в частности, синтетический гидроксиапатит. Гидроксиапатит является химическим и структурным аналогом основной неорганической составляющей костной ткани - биологического гидроксиапатита (Берченко Г.Н. и др., 2006). Биологические свойства этого материала таковы, что гидроксиапатит способен прочно связываться с костными структурами в месте имплантации и с течением времени замещается новообразованными костными структурами. Гидроксиапатит является высокобиосовместимым материалом, не обладает канцерогенностью, не токсичен (Берченко Г.Н. и др., 2000; Бушуев О.М., 1999; Григорьян А.С. и др., 1997; Berchenko G.N. et al., 1992; Berchenko G.N., Baschenko Y.V.,1993).
В хирургической практике при заполнении костных дефектов и полостей нашел широкое применение биокомпозиционный материал, созданный на основе синтетического гидроксиапатита, - Коллапан. Препарат состоит из гидроксиапатита, коллагена и антибиотика.
На основании клинико-морфологических исследований обнаружено, что гранулы Коллапана активизируют процессы остеогенеза. В состав препарата возможно введение любого антибиотика или антисептика. В очаге дефекта гранулы Коллапана создают на длительное время антибактериальную среду, что объясняет широкое применение гранул Коллапана не только при переломах костей, опухолевых и опухолеподобных заболеваниях, но и при хронических воспалительных заболеваниях костей (Берченко Г.Н. и др., 2000,2002; Бушуев О.М., 1999; Кесян Г.А. и др., 2004; Снетков А.И. и др., 2004; Уразгильдеев З.И. и др., 1998,2000; Baschenko Y.V. et al., 1992).
Вместе с тем, в последнее десятилетие активно развиваются методики малоинвазивной хирургии. Суть их заключается в реализации минимальных оперативных вмешательств с максимальной эффективностью и безопасностью для пациента. В связи с этим своевременной является разработка имплантата Коллапан на основе геля, который активно используется в челюстно-лицевой хирургии и стоматологии при заполнении небольших костных дефектов (Морозов А.К. и др., 2001; Невров А.Н., 2002).
Достаточный интерес представляет данный пластический материал и в реконструктивном лечении костной патологии детского возраста. Имплантат можно использовать при лечении дефектов костей у детей с применением принципов малоинвазивной хирургии, что сводит к минимуму объем и риск оперативных вмешательств. Особенно это актуально при локализации патологических очагов вблизи зоны роста или с поражением ее, а также в труднодоступных участках скелета (головка и шейка бедренной кости, кости таза, позвоночник, вблизи сосудисто-нервных пучков и др.), где открытые оперативные вмешательства представляют определенную опасность для пациента (Снетков А.И. и др., 2004).
Все вышеуказанное позволяет думать о перспективности использования имплантата Коллапан-геля в детской костной патологии и, в частности, для замещения патологических полостей при лечении опухолеподобных и воспалительных заболеваниях костей.
Однако остаются не разработанными методики имплантации Коллапан-геля, не определены четко показания к его применению, не изучены остеокондуктивная и остеоиндуктивная активность, биосовместимость. Решению этих проблем и посвящена данная работа.
Целью настоящего исследования является экспериментально-морфологическое и клиническое обоснование применения Коллапан-геля для замещения костных дефектов у детей с опухолеподобными заболеваниями и очагами хронического воспаления костей в соответствии с принципами малоинвазивной хирургии. Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
Провести экспериментально-морфологическое исследование биосовместимости Коллапан-геля с костной и мышечной тканями.
С помощью морфологического метода исследования на экспериментальном материале изучить остеокондуктивные и остеоиндуктивные свойства Коллапан-геля.
Разработать показания к использованию Коллапан-геля у детей с опухолеподобными и воспалительными заболеваниями костей.
Разработать методики имплантации Коллапан-геля в дефекты костей с учетом принципов малоинвазивной хирургии в зависимости от нозологии, стадии и локализации патологического процесса.
5. Оценить ближайшие и отдаленные результаты лечения детей, у
которых проводилось замещение дефектов костей Коллапан-
гелем.
Научная новизна:
В проведенном морфологическом исследовании
экспериментального материала выявлено, что Коллапан-гель не оказывает раздражающего действия на прилежащие к нему ткани, при
7 его имплантации отсутствует выраженная воспалительная реакция, что указывает на высокую биосовместимость имплантата.
Также в эксперименте доказано, что Коллапан-гель служит матрицей для формирования на его поверхности новообразованной кости, то есть обладает остеокондуктивными свойствами. Формирование новообразованной кости на всех частицах ГАП Коллапан-геля, больший объем костной массы в дефекте кости по сравнению с контрольной группой животных указывают на остеоиндуктивные свойства имплантата.
Выработаны показания к малоинвазивным методикам (пункционной, эндоскопической) имплантации Коллапан-геля у детей в зависимости от нозологии, локализации, стадии и распространенности патологического процесса.
Разработана методика эндоскопической резекции активных кист костей с пластикой дефекта Коллапан-гелем.
Практическая ценность
Определен спектр показаний к применению имплантата Коллапан-гель у детей с опухолеподобными и хроническими воспалительными заболеваниями костей. При активных кистах костей, остаточных полостях кист, эозинофильных гранулемах и хронических воспалительных процессах, когда очаг располагается вблизи зоны роста, с поражением ее или в труднодоступных участках скелета при высоком риске выполнения открытых оперативных вмешательств целесообразна имплантация Коллапан-геля с соблюдением принципов малоинвазивной хирургии.
Разработаны методики имплантации Коллапан-геля с применением малоинвазивных оперативных вмешательств в зависимости от нозологической формы, локализации, характера и стадии патологического процесса. При активных кистах, расположенных
8 вблизи зоны роста, оптимальной методикой является эндоскопическая резекция с имплантацией Коллапан-геля. При хронических воспалительных процессах вблизи или с поражением зоны роста, а также при остаточных полостях кист костей и эозинофильных гранулемах показано пункционное введение имплантата.
Обоснованы преимущества имплантации Коллапан-геля при помощи методик малоинвазивной хирургии у детей с опухолеподобными и хроническими воспалительными заболеваниями при расположении очага вблизи зоны роста или с поражением ее, а также в труднодоступных участках скелета, что снижает риск и объем хирургического вмешательства.
Материалы и методы исследования
Экспериментальное исследование проведено на 60 крысах. 20 животным (1-я группа) имплантировался Коллапан-гель в мышцы бедра, с выведением животных из опыта через 15 дней, 1, 2, 3 месяца. Создание дефекта большеберцовой кости и имплантация в него Коллапан-геля - 20 крысам (2-я группа), с выведением животных из опыта через 15 дней, 1,2,3 месяца. В контрольной группе из 20 животных (3-я группа) создавался дефект большеберцовой кости без внедрения в него имплантата, с выведением животных из опыта через 15 дней, 1, 2, 3 месяца.
В основу клинического исследования положен анализ 41 наблюдения больных в возрасте от 7 месяцев до 18 лет с опухолеподобными и хроническими воспалительными заболеваниями костей, которым выполнено 46 оперативных вмешательств с использованием Коллапан-геля, находившихся на лечении в отделении детской костной патологии и подростковой ортопедии ФГУ ЦИТО в период с 2000 по 2006 гг. (зав. отделением проф. А.И. Снетков).
Характеристика коллапан-геля
В работе используется препарат Коллапан-гель, изготовленный отечественной фирмой «Интермедапатит». Коллапан-гель представляется в виде готовых к применению стерильных одноразовых пластиковых шприц-контейнерах в объеме 2 миллилитра (Рис. №1)..
Коллапан-гель - биокомпозиционный аллопластический материал на основе искусственного активизированного гидроксиапатита и склерального коллагена. Компонентами материала являются искусственный ГАП (химическая формула Саю(Р04)б(ОН)2), коллаген и антибиотик.
Порошок ГАП, входящий в состав Коллапан-геля, синтезируется по криохимической технологии. Он характеризуется наличием карбонатных групп в его структуре, высокой дефектностью кристаллической решетки, субмикронным размером частиц и высокой удельной поверхностью (95 м7г). Молярное соотношение Са/Р - 1,67. Ультрадисперсный порошок ГАП равномерно распределен в матрице из особо чистого коллагена второго типа. От большинства искусственных полимеров коллаген отличается полным отсутствием токсичности, канцерогенности, способностью полностью утилизироваться в организме, стимулировать репаративные процессы в тканях и образовывать прочные комплексы с лекарственными веществами. Антибиотик и микрокристаллы ГАП постепенно высвобождаются из коллагеновои матрицы по мере ее лизиса и разлагаются путем химических превращений до ионов Са и Р. Эти ионы в дальнейшем входят в структуру костного регенерата.
Эксперимент проводился на 60 крысах массой около 250 г. 20 животным (1-я группа) имплантировали Коллапан-гель в мышцы голени с выведением животных из опыта через 15 дней, 1, 2, 3 месяца. Замещение дефекта болыпеберцовой кости Коллапан-гелем выполнялось у 20 крыс (2-я группа) с выведением животных из опыта через 15 дней, 1, 2, 3 месяца. В контрольной группе из 20 животных (3-я группа) в дефект болыпеберцовой кости Коллапан-гель не имплантировали. Выводили животных из опыта также через 15 дней, 1, 2, 3 месяца.
Имплантация Коллапан-геля в мышечную ткань (1 группа)
Описание операции Под внутримышечным наркозом (кетамин) после обработки операционного поля животному производили продольный разрез кожи по наружной поверхности голени в верхней трети длиной около 1,5 см., расслаивали мышцы до большеберцовой кости, и имплантировали Коллапан-гель. Рану послойно ушивали. Животные переводились в обычные условия содержания.
Имплантация Коллапан-геля в дефект большеберцовой кости (2 группа) Описание операции Под внутримышечным наркозом (кетамин) после обработки операционного поля животному производили продольный разрез кожи по наружной поверхности голени в верхней трети длиной около 1,5 см., расслаивали мышцы и на ограниченном участке скелетировали большеберцовую кость. С помощью зубопротезной машины «Квант» с шаровидной фрезой диаметром 2,5мм формировали дефект кости в метадиафизарной области диаметром около 3,5мм до костно-мозгового канала. В образовавшийся дефект имплантировали Коллапан-гель. Сверху дефект прикрывали коллагеновой пленкой для предотвращения миграции препарата. Рану послойно ушивали. Животные переводились в обычные условия содержания (Рис. №2).
Характеристика экспериментального материала
Большее количество операций (46), по сравнению с общим количеством пациентов (41), связано с трехкратной пластикой патологической полости у 2 больных с кистами костей в связи с отсутствием репарации костной ткани после первичной имплантации Коллапан-геля. 1 пациенту с ПХРМО в связи с возникновением воспалительного очага в другом участке скелета имплантация Коллапан-геля выполнялась дважды.
По поводу кист костей прооперировано 20(48,78%) пациентов, которым всего было выполнено 24(52,17%) оперативных вмешательства. В клинических наблюдениях проводилась пункционная имплантация Коллапан-геля в неактивные кисты костей после предварительного консервативного лечения ингибиторами фибринолиза, из них в 2 наблюдениях - дважды. С остаточными полостями кист костей после консервативного или оперативного вмешательства, - краевой резекции кости, пластики дефекта аллотрансплантатами, - пункционную имплантацию материала выполняли у 6 пациентов.
С активными кистами костей, расположенными в непосредственной близости к зоне роста, прооперировано 12 пациентов. У данной группы пациентов производилась внутриочаговая резекция кист костей с аллопластикой дефекта при помощи эндоскопической техники и набора инструментов фирмы «Dyonics». В 2 наблюдениях эндоскопическое вмешательство выполняли после пункционной имплантации материала в неактивные кисты в связи с активизацией патологического процесса. При активных кистах в 10 оперативных вмешательствах имплантировали Коллапан-гель в комбинации с аллотрансплантатами в виде крошки и у 2 больных в изолированном виде.
Патологический очаг при кистах костей располагался в плечевой кости у 17 пациентов, в 2 наблюдениях - в большеберцовой кости и в 1 наблюдении - в седалищной кости.
С солитарной эозинофильной гранулемой прооперировано 6 (14,63%) пациентов. Патологический очаг располагался в бедренной кости в 1 случае, в плечевой кости в 1 случае и в С1 позвонке в 1 случае. Данной группе пациентов производили однократную пункционную имплантацию препарата. В 3 клинических наблюдениях Коллапан-гель применялся при открытых оперативных вмешательствах на позвоночнике. Выполняли формирование переднего спондилодеза аутотрансплантатом в сочетании с Коллапан-гелем.
У 14 (93,33%) пациентов данной группы очаг хронического воспаления находился в непосредственной близости от зоны роста или с поражением последней. Этим пациентам выполняли малоинвазивные хирургические вмешательства. Исключение составил 1 пациент с поражением 5 шейного позвонка, где Коллапан-гель имплантировали при открытом оперативном вмешательстве.
Малоинвазивные оперативные вмешательства всего были выполнены у 37(90,24%) пациентов под контролем рентгенографии, электронно-оптического преобразователя (ЭОП), компьютерной томографии, а также с использованием эндоскопической техники. У 4 больных Коллапан-гель использовали при открытых оперативных вмешательствах.
Малоинвазивные оперативные вмешательства с использованием рентгенодиагностики применялись у 15(36,59%) пациентов, наиболее часто при неактивных кистах и остаточных полостях аневризмальных и солитарных кист костей (Таблица №4).
Внутриочаговая пункционная пластика дефектов костей коллапан-гелем под контролем стандартной рентгенографии илиэопа
Имплантация Коллапан-геля с использованием КТ навигационных технологий использовалась у больных с опухолеподобными и воспалительными заболеваниями костей, когда очаг деструкции был малых размеров - до Зсм и располагался в зонах скелета «повышенного риска», где оперативный доступ представлял трудность и определенную опасность для пациента.
ПОКАЗАНИЯ: очаги опухолеподобных и воспалительных заболеваний костей малых размеров, расположенные в непосредственной близости от зоны роста или с поражением зоны роста; очаги опухолеподобных и воспалительных заболеваний костей малых размеров труднодоступной локализации (кости таза, позвоночник, очаги вблизи сосудисто-нервных пучков и др.). В предоперационном периоде помимо стандартных исследований всем пациентам выполнялась компьютерная томография для уточнения топической диагностики деструктивного очага и предоперационного планирования хода операции.
При очагах малых размеров, расположенных вблизи зоны роста или с поражением ее, а также очагах труднодоступной локализации, Коллапан-гель применялся у 3 пациентов с абсцессами Броди, 6 пациентов с ПХРМО, 3 пациентов при остаточных полостях костных кист и в 1 случае при эозинофильной гранулеме С1 позвонка.
МЕТОДИКА внутриочаговой имплантации Коллапан-геля под контролем КТ включала несколько этапов: диагностическое КТ сканирование срезами, шаг и толщина которых зависели от протяженности патологического процесса (от 2 до 5 мм), позволяющее определить топографо-анатомические взаимоотношения очага и окружающих структур; выбор среза, оптимального с точки зрения выраженности рентгенологических признаков заболевания и минимальной травматичности вмешательства; закрепление на выбранном уровне рентгеноконтрастных маркеров и повторное сканирование с уточнением наиболее удобного положения трепана: расчёт точки его введения, угла наклона и глубины проникновения; чрезкожное введение трепана под общим обезболиванием непосредственно в интересующий нас участок патологического очага; удаление стилета и забор трепаном ткани для последующего микробиологического и морфологического исследований; повторное введение трепана в патологический очаг через ранее созданное трепанационное отверстие в кости и имплантация Коллапан-геля до максимального сопротивления поршня шприца; контрольное КТ сканирование с целью оценки состояния исследованной области и измерение плотности очага в ед. Хаунсфильда (Рис № 19).
На сегодняшний день малоинвазивные методики лечения занимают значительное место в хирургии кист костей (пункционное лечение, метод постоянного проточного дренирования, имплантация в очаг канюлированных винтов, интрамедуллярных спиц и штифтов). Несмотря на значительные успехи, достигнутые в диагностике и лечении солитарных и аневризмальных кист костей, до настоящего времени не удается избежать высокого процента рецидивов до 30% (Буркова Л.М., 1990). На наш взгляд, причиной рецидивов после применения вышеперечисленных малоинвазивных методик лечения является сохранение патологических структур, которые поддерживают активность процесса.
Данная проблема потребовала разработки новых методик малоинвазивной хирургии в лечении кист костей с помощью эндоскопической техники. Внутриочаговая эндоскопическая резекция кист с пластикой дефекта Коллапан-гелем выполнена у 12 больных. ПОКАЗАНИЕ: активные кисты костей в непосредственной близости от зоны роста
МЕТОДИКА: В зависимости от локализации кисты доступ осуществлялся через два кожных разреза длиной по 10 мм, по наружной поверхности плеча или передней поверхности голени при расположении кисты в большеберцовой кости. Острым троакаром перфорировалась кортикальная пластинка кости в проксимальном и дистальном отделах кисты. Через одно трепанационное отверстие вводилась эндоскопическая шахта с последующим введением оптики. Шахта была обеспечена системой для промывания полости кисты. Через другое трепанационное отверстие вводился инструментарий, предназначенный для манипуляции в очаге.
Первым этапом проводилось промывание кисты физиологическим раствором и 5% раствором аминокапроновои кислоты с целью уменьшения кровотечения и четкой визуализации.
Следующим этапом под оптическим контролем через другой доступ вводился механический шейвер, посредством которого производилось удаление оболочек и мелких костных перегородок до здоровой кости. В непосредственной близости от зоны роста выполнялась щадящая деструкция оболочек с помощью аблатора. Сосуды, питающие оболочки кисты и зоны активной кровоточивости, коагулировались. В последующем дефект кости заполнялся через эндоскопическую шахту пластическим материалом (костная аллостружка, Коллапан-гель), после чего эндоскопические шахты удалялись и накладывались швы на кожу (Рис.№21).
Результаты применения коллапан-геля при опухолеподобных заболеваниях костей с использованием малоинвазивных методов лечения
С кистами костей оперировано 20 пациентов, которым выполнено 24 малоинвазивных оперативных вмешательства. пациентам с неактивными кистами и 6 пациентам с остаточными полостями кист, после проведения оперативного или консервативного лечения, всего выполнено 12 пункционных имплантаций Коллапан-геля. Хороший результат на этапах лечения отмечен у 8 (80%) больных, которым потребовалось однократное введение имплантата для репарации патологического очага. Средние сроки репарации патологической полости и полного функционального восстановления пациентов составили 3-6 месяцев (Рис.№23, 24).
В сравнении с неактивными кистами использование Коллапан-геля при остаточных полостях более эффективно. Во всех наблюдениях остаточных полостей был отмечен хороший этапный результат лечения. Полную репарацию и отсутствие рецидивов в области очага можно объяснить тем, что в остаточных полостях не было патологических структур, поддерживающих остеолитическую активность.
В 2 клинических наблюдениях больных с аневризмальными кистами, отнесенных нами в группу с неудовлетворительными этапными результатами лечения, была произведена повторная пункционная имплантация Коллапан-геля, однако репарации костной ткани в области патологического очага отмечено не было. При контрольном обследовании был выявлен рецидив заболевания. Измерение внутрикистного давления показало активизацию патологического процесса. В связи с этим, данным пациентам в последующем проводилась внутриочаговая эндоскопическая резекция кист костей и комбинированная пластика (аллостружка, Коллапан-гель) с конечным положительным результатом.
С целью иллюстрации приводим клиническое наблюдение 6-го А-ва, Юлет. За 3 месяца до поступления в 11 отделение ПИТО у пациента отмечался патологический перелом верхней трети правой плечевой кости. Лечение проводилось в травмпункте по месту жительства путем гипсовой иммобилизации правой верхней конечности в течение 6 недель. Консолидация перелома состоялась в обычные сроки. С учетом расположения кисты в непосредственной близости к зоне роста от открытого оперативного вмешательства было решено воздержаться. Измерение внутрикистного давления показало, что активность кисты невысокая. Пациенту дважды проводились курсы консервативного лечения с промыванием полости кисты аминокапроновой кислотой и пункционной имплантацией Коллапан-геля. Через 6 месяцев от первой манипуляции на контрольных рентгенограммах признаков репарации патологической полости не отмечалось. Измерение внутрикистного давления показало активизацию патологического процесса. Больному выполнена операция: внутриочаговая эндоскопическая резекция кисты правой плечевой кости, комбинированная пластика (аллостружка, Коллапан-гель). Через 9 месяцев отмечена полная перестройка трансплантатов, отсутствие рецидива, восстановление структуры кости и полной функции конечности (Рис.№25).
На наш взгляд, к пункционной пластике Коллапан-гелем даже неактивных кист надо подходить осторожно, так как данная методика не предполагает воздействия на оболочки кисты, которые поддерживают активность патологического процесса.
С активными кистами костей, расположенными в непосредственной близости к зоне роста, Коллапан-гель использовался у 12 пациентов в 12 эндоскопических оперативных вмешательствах. У 2 пациентов данная методика, как говорилось выше, использовалась после двукратной пункционной пластики патологической полости при неактивных кистах и последующем рецидиве заболевания.
Хороший результат на этапах лечения наблюдался у 10 (83,33%) пациентов. Это характеризовалось полной перестройкой имплантатов и регенерацией костной ткани в области патологического очага, отсутствием функциональных нарушений. Средние сроки репарации составили от 3 до 6 месяцев у больных с изолированным применением Коллапан-геля и от 6 до 9 месяцев при комбинированной пластике (аллостружка, Коллапан-гель).
Коллапан-гель имплантировали в комбинации с аллотрансплантатами в виде стружки - 10 больным, в изолированном виде, - 2 больным. Использование Коллапан-геля при комбинированной пластике способствовало лучшему контакту аллотрансплантатов с материнским ложем, что стимулировало их перестройку и репарацию костной ткани в области дефекта. Изолированное применение Коллапан-геля использовалось у пациентов в возрасте до 5 лет со сравнительно небольшими очагами деструкции и невысокой активностью патологического процесса, что определяло небыстрый лизис составляющих Коллапан-геля (ГАП, коллаген).
