Сравнительный рентгенологический анализ остеорепарации после радикально-восстановительных операций, проведенных с использованием различных пластических материалов у детей с деструктивными поражениями костей

ГСНИН OfrnionedHH № 1, 2012 г.

© Группа авторов, 2011

УДК 611.018.4: 616.71-007.21-089.843-053.2-073.7

Сравнительный рентгенологический анализ остеорепарации после радикально-восстановительных операций, проведенных с использованием различных пластических материалов у детей с деструктивными поражениями костей

М. А. Мушкин1, А. А. Першин2, Е. С. Кириллова2, А. Ю. Мушкин2

The comparative x-ray analysis of osteoreparation after radical-and-restorative surgeries made using different plastic materials in children with destructive bone involvements

M. A. Mushkin1, A. A. Pershin2, E. S. Kirillova2, A. Yu. Mushkin2

1 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Проведен сравнительный анализ лучевых признаков послеоперационной остеорепарации кости у детей после операций, проведенных c использованием аллогенной кости, небиологических имплантатов на основе сульфата кальция (Osteoset T) и комплекса гидроксиапатит-трикальцийфосфат (BCP). Отдаленные результаты прослежены в сроки 12-32 месяца. Показатели оптической плотности костной ткани, по данным рентгенографии, в зоне пластики достигают показателей здоровой кости при использовании губчатой аллокости через 12 мес., при использовании гранул сульфата кальция — через 6 мес., в то время как использование комплекса гидроксиапатит-трикальцийфосфата приводит к превышению показателей оптической плотности на 65 % с сохранением данного эффекта в динамике, что отражает неполную резорбцию имплантата. Ключевые слова: дети; оперативное лечение; пластика костных дефектов; сульфат кальция; аллокость; фосфат кальция.

The comparative analysis of the X-ray signs of postoperative bone osteoreparation has been made in children after surgeries made using allogenic bone, non-biological implants based on calcium sulfate (Osteoset T) and hydroxyl apatite-tricalcium phosphate complex (BCP). The long-term results have been followed within the period of 12-32 months. The parameters of bone tissue optical density in the plasty zone by radiography data reach those of normal bone after 12 months in case of spongy allobone use and after 6 months in case of using calcium sulfate granules, while the use of hydroxyl apatite-tricalcium phosphate complex leads to 65 %o-excess of optical density parameters with dynamic preservation of this effect thereby reflecting incomplete implant resorption. Keywords: children; surgical treatment; plasty of bone defects; calcium sulfate; allobone; calcium phosphate.

ВВЕДЕНИЕ

Особенности реконструкции пораженного сегмента кости у больных с деструктивными заболеваниями скелета зависят от возраста, состояния пациента, этиологии заболевания. Задачей пластического замещения операционных дефектов у детей является обеспечение наиболее эффективного формирования новой кости с восстановлением нарушенных анатомической и биомеханической характеристик.

В настоящее время для замещения послеоперационных дефектов костей используются костные алло- или аутотрансплантаты, имеющие определенные преимущества и недостатки [3, 7]. Аутогенная кость является «золотым стандартом» костной пластики, так как обладает функцией остеоиндуктивности [7, 10], остеогенной активностью и остеокондуктивными свойствами. Недостатками аутопластики являются ограничение ресурсов донорских зон, опасность возникновения переломов в месте забора аутотрансплантатов, риск инфицирования и проблема хронических болевых синдромов донорских зон. Основной и практически единственной альтернативой аутопластическому материалу

для замещения костных дефектов у детей младшего возраста до недавнего времени являлась аллокость.

Аллотрансплантаты обладают высокой механической прочностью (замороженные кортикальные трансплантаты), остеокондуктивными (губчатая кость) и остеоиндуктивными (деминерализованный костный матрикс) свойствами [2, 3, 4, 9]. Вместе с тем, при большом количестве потенциального донорского материала, невозможно игнорировать сложность его заготовки, риск инфицирования, прежде всего вирусными инфекциями (ВИЧ и др.), а также вновь появляющиеся юридические, этические и религиозные ограничения.

В современной пластической костной хирургии все более широкое использование находят искусственные остеозамещающие материалы, количество, типы и размеры которых не ограничены, что позволяет замещать костные дефекты любой формы без необходимости увеличения продолжительности и травматичности операции. Замещающий кость искусственный материал по своим физико-химическим и биологическим свойствам должен приближаться к нормальной кост-

ГенРШ Ортопедии № 1, 2012 г

ной ткани, быть остеосовместимым, способствовать оптимальному протеканию репаративных процессов. В клиническую практику общей ортопедии внедрены имплантаты из керамики, биополимеров, металлов, углеродсодержащих и композитных материалов [1, 5, 7], каждый из которых, как правило, воздействует на определенные фазы репаративного остеогенеза.

Единого подхода к выбору искусственного пластического материала и способам его применения у детей не существует. Ранее опубликованы первые сообщения

об их использовании у детей, страдающих деструктивной костной патологией [4, 8], однако сравнительных исследований, оценивающих процессы остеорепара-ции на фоне их применения, не проводилось.

Цель исследования. Изучение результатов применения небиологических (на основе сульфата и фосфата кальция) и биологических (губчатая аллокость) имплантатов при замещении костных дефектов у детей с деструктивными заболеваниями костей, перенесших радикально-восстановительные операции.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Материалом исследования явились результаты пластического замещения костных дефектов у 64 детей в возрасте от 8 мес. до 12 лет, оперированных в детской клинике СПбНИИФ на протяжении 2006-2010 гг. Включение в исследование осуществлялось на основании следующих критериев:

— гистологической верификации диагноза по операционному материалу;

— выполнения радикально-восстановительной операции, включавшей полное удаление патологических тканей перед пластическим замещением дефекта одним из трех исследуемых материалов;

— наличия рентгенограмм, подтверждающих очаговую деструкцию кости и динамику ее восстановления после операции при сроках отдаленного наблюдения не менее 12 месяцев (макс. — 32 мес.);

— отсутствия признаков обострения или рецидива процесса в течение всего периода наблюдения.

С учетом используемого для заполнения операционного дефекта материала больные разделены на 3 группы:

— в группу 1 вошло 11 детей, у которых в качестве пластического материала использовались био-имплантаты «ТУТОПЛАСТ» производства фирмы «Тутоген» (Германия) в виде спонгиозных демиелини-зированных блоков аллокости;

— в группу 2 включены 14 детей, у которых для замещения операционных костных дефектов использован им-плантат «ВСР» (Biphasic Calcium Phosphate, Medtronic Sofamor Danek, США), представляющий собой комплекс из 60 % гидроксиапатита и 40 % трикальцийфосфата;

— группу 3 составили 39 детей, для замещения костных дефектов у которых использовали имплантат на основе сульфата кальция, содержащий 4 % тобрами-цина сульфата и стеариновую кислоту в качестве вспомогательного вещества — «OSTEOSET Т» (WMT, США).

Все материалы зарегистрированы в РФ, разрешены для применения в костной хирургии и ортопедии и поставляются в стандартных стерильных упаковках.

Подавляющее большинство оперативных вмешательств (56 из 64) выполнено по поводу туберкулез-

ного поражения опорных сегментов нижних конечностей — бедренной, большеберцовой, пяточной и таранной костей. В исследование также включены 4 ребенка с неспецифическим остеомиелитом, 3 — с доброкачественными опухолями костей и один — с постостео-миелитическим остеолизом головки бедренной кости и регионарным остеопорозом.

Всем больным проведено хирургическое лечение в объеме радикально-восстановительных операций, включавших полное удаление патологических тканей из кости, удаление параоссальных патологических образований и пластическое замещение операционных костных дефектов. При эпиметафизарных поражениях пластику дефекта осуществляли с соблюдением раздельного замещения эпифиза и метафиза трансплантатами без перекрытия зоны роста (базовый принцип пластики костных дефектов у детей).

Рентгенологическое исследование выполняли до операции и в сроки через 0, 2, 6 и 12 мес. после нее, а у пациентов в группе 3 — также через 1 мес. после операции. Цифровая компьютерная рентгенометрия с определением оптической плотности костной ткани (ОПКТ) проводилась по методике Е. С. Кирилловой [6]. Показатели ОПКТ оперированного сегмента сравнивали с показателями симметричного сегмента здоровой конечности, а при отсутствии на рентгенограмме изображения симметричного сегмента — с близлежащим к очагу неизмененным отделом спонгиозной кости.

По дизайну исследование является ретроспективным, псевдорандомизированным (группы 1 и 2 — сплошная выборка, группа 3 отобрана из оперированных больных по локализациям, соответствующим распределению больных в первых двух группах, и представившим отдаленные результаты в сроки более 1 года), соответствует третьему классу доказательности. Статистическая обработка проведена с использованием StatSoft Statistica v.6.0, SPSS For Windows v. 11.5. При сравнении данных компьютерно-цифровой оценки рентгенограмм использован критерий Крускала-Уоллиса при сопоставимых исходных данных ОПКТ в группах (при р < 0,05).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

При замещении операционного дефекта цельными фрагментами лишенных костного мозга спонгиозных аллотрансплантатов «Тутопласт» (группа 1) в раннем послеоперационном периоде, через 2 месяца после операции ОПКТ в зоне пластики в среднем на 25 % превышала показатель симметричного участка здоровой

кости. На протяжении года после операции величина ОПКТ в зоне пластики равномерно снижалась, достигая к году наблюдения средних значений, близких к показателю здоровой стороны (105 %).

При использовании небиологического композита «ВСР» (группа 2) ОПКТ в зоне пластики в

Гений

№ 1, 2012 г.

среднем на 65 % превышала ОПКТ симметричного участка здоровой конечности и мало изменялась в динамике наблюдения. Характерно, что процесс остеорепарации протекал без формирования отгра-ничительной зоны резорбции вокруг имплантата, однако даже в отдаленные сроки на рентгенограммах на фоне вновь образованной кости с нормальной восстановленной костно-балочной структурой его тень прослеживалась в виде участка компактного вещества.

Наиболее динамичные изменения ОПКТ в зоне пластики отмечены у больных третьей группы. Имея до-

статочно высокую плотность непосредственно после операции (более 120 %), к концу 1 месяца пластический материал подвергался выраженной биодеградации со снижением ОПКТ в среднем на 43 %%. Однако уже ко 2 месяцу оптическая плотность практически достигала показателей интактной кости, а формирование структурированного костного регенерата наблюдалось к 6 месяцу. При последующем наблюдении ОПКТ оставалась соответствующей нормальной кости.

Особенности изменения ОПКТ после применения различных вариантов пластических материалов приведены на рисунке 1.

2 мес. 6 мес. 1 год

срок после операции

Рис. 1. Динамика изменения оптической плотности костной ткани в зоне пластики при использовании различных пластических материалов у детей с очаговыми деструктивными поражениями костей

ОБСУЖДЕНИЕ И ВЫВОДЫ

Протекание репаративного остеогенеза у детей с деструктивными заболеваниями скелета, перенесшими радикально-восстановительные пластические операции, зависит от пластических свойств применяемого имплантата.

Наиболее «стандартны» механизмы остеорепа-рации при использовании блоков лишенной костного мозга губчатой аллоспонгиозы, обладающей только остеокондуктивными свойствами: восстановление кости в этом случае в наибольшей степени соответствует классическому понятию «ползучего замещения» по АхИа^еп, обусловленного уравновешенными процессами резорбции и остеогенеза [цит. по Кириловой И. А., 2011].

Процессы восстановления кости в условиях применения небиологических композитов существенно от-

личны. Комплекс гидроксиапатита и фосфата кальция обладает выраженной остеокондукцией, но устойчив к резорбции. Формирующаяся коллагеновая матрица обеспечивает хорошее прорастание кости со стороны реципиентного ложа без биодеградации материала в отдаленные сроки. Действие сульфата кальция с антибиотиком как пластического материала принципиально отлично: не обладая способностью влиять на процессы остеогенеза, в раннем послеоперационном периоде он выполняет роль объемной пломбы, обеспечивающей адресную доставку антибиотика и препятствующей образованию кровяного сгустка, заживление кости под которым часто протекает с формированием внутрикостного рубца. На протяжении короткого срока (3-4 недели) материал подвергается не столько биологической, сколько химической ре-

ГенРШ Ортопедии № 1, 2012 г

зорбции, что не препятствует активации остеобластов и приводит к достаточно быстрой остеорепарации.

Таким образом, полученные данные позволяют сделать следующие выводы.

1. Восстановление кости у детей с деструктивными поражениями скелета после радикально-восстановительных пластических операций реализуется через разные механизмы остеорепарации, что находит свое отражение в темпах динамического изменения оптической плотности костной ткани в зоне пластики:

• имплантаты на основе комплекса гидро-ксиапатит-трикальцийфосфат (ВСР) сохраняют высокую оптическую плотность в отдаленном периоде из-за медленной биодеградации (резорбции);

• имплантаты на основе сульфата кальция подвергаются практически полной резорбции уже в течение первого месяца после операции с последующим восстановлением близкой к норме ОПКТ к 6 месяцу после операции.

2. Костные биоимплантаты подвергаются медленному замещению с достижением ОПКТ, соответствующей интактной кости, к 12 месяцам после радикально-восстановительной операции.

Несмотря на разные механизмы репарации, формирование костей у детей в отдаленном периоде не сопровождалось развитием каких-либо анатомических или функциональных нарушений, которые могли бы быть обусловлены свойствами изучавшихся нами пластических материалов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Биокомпозиты на основе фторполимеров с гидроксиаппатитом для интрамедуллярных имплантатов / А. М. Аронов [и др.] // Мед. техника. 2010. № 3. С. 35-41.

2. Беллендир Э. Н. Теоретические обоснования, разработка и применение пластических операций при костно-суставном туберкулезе // Травматология и ортопедия России. 1995. № 6. С. 7.

3. Берченко Г. Н. Костные трансплантаты в травматологии и ортопедии // Биоматериалы. 2008. № 9. С. 4-5.

4. Казьмина Е. А. Особенности эпидемиологии, диагностики и хирургического лечения БЦЖ-оститов у детей: автореф. дис...канд. мед. наук. СПб., 2006. 20 с.

5. Кафтырев А. С. Применение биоситалла в хирургии костно-суставного туберкулеза. Экспериментально-клиническое исследование: автореф. дис...канд. мед. наук. СПб., 2006. 18 с.

6. Кирилова Е. С. Оптимизация лучевой диагностики при туберкулезных оститах у детей младшего возраста: автореф. дис... канд. мед. наук. СПб., 2006. 21 с.

7. Кирилова И. А. Костная ткань как основа остеопластических материалов для восстановления костной структуры // Хирургия позвоночника. 2011. № 1. С. 68-74.

8. Першин А. А., Мушкин А. Ю. Использование имплантатов на основе сульфата кальция при костной пластике у детей // Сборник тезисов IX съезда травматологов-ортопедов. Саратов, 2010. Т. III. С. 945.

9. Салмагамбетов И. У. Моно- и поликомпонентная аллопластика в восстановительной хирургии костно-суставного туберкулеза: автореф. дис...канд. мед. наук. Л., 1986. 21 с.

10. Yoon S. T., Boden S. D. Osteoiductive molecules in orthopaedics: basic science and preclinical studies // Clin. OrthoP. 2002. No 395. P 33-43.

Рукопись поступила 21.09.11. Сведения об авторах:

1. Мушкин Михаил Александрович — ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет», медицинский факультет, врач-

интерн.

2. Першин Андрей Александрович — ФГУ «СПб НИИФ» Минздравсоцразвития России, отделение детской фтизиоостеологии и ортопедии,

н. с., к. м. н.; e-mail: andrew.pershin@gmail.com.

3. Кириллова Елена Сергеевна — ФГУ «СПб НИИФ» Минздравсоцразвития России, лаборатория лучевых методов исследования отдела ин-

струментальной диагностики, н. с., к. м. н.; e-mail: kirillova.es@mail.ru.

4. Мушкин Александр Юрьевич — ФГУ «СПб НИИФ» Минздравсоцразвития России, доктор медицинских наук, профессор, руководитель

отдела внелегочного туберкулеза, отделение детской фтизиоостеологии и ортопедии, научный руководитель; e-mail aymushkin@mail.ru.