Полная замена коленного сустава (от английского — TKR Total Knee Replacement) стало общепризнанным методом для лечения дегенеративного артрита. С 1990 года все увеличивающееся количество операций TKR назначается пациентам, которые ведут активный образ жизни и надеются продолжать активно жить и после операции. При этом травматологи и хирурги-ортопеды постоянно сталкиваются со значительными потерями костной ткани, так что при повторной операции уже невозможно закрепить новый протез в оставшуюся кость. Гнойная инфекция глубоких тканей, полная потеря сухожилий и постоянные изменения бедренной и надмыщелковой части вокруг протеза сильно затрудняют реконструкцию колена.

Введение

Полная замена коленного сустава (от английского — TKR Total Knee Replacement) стало общепризнанным методом для лечения дегенеративного артрита. С 1990 года все увеличивающееся количество операций TKR назначается пациентам, которые ведут активный образ жизни и надеются продолжать активно жить и после операции. При этом травматологи и хирурги-ортопеды постоянно сталкиваются со значительными потерями костной ткани, так что при повторной операции уже невозможно закрепить новый протез в оставшуюся кость. Гнойная инфекция глубоких тканей, полная потеря сухожилий и постоянные изменения бедренной и надмыщелковой части вокруг протеза сильно затрудняют реконструкцию колена.

Доступные варианты решения проблемы потери костной ткани вокруг коленного сустава включают использование структурных аллографтов (переcадка ткани от генетически несхожего организма), удлинителей, пористого металла как заменителя трабекулярной (губчатой) кости эндопротезирование (EPR — endoprosthetic replacement). Эндопротирование имеет ряд преимуществ по сравнению с применением костных аллографтов. В частности, нет проблемы отторжения (заживления, ресорбции), переломов или трещин как в случае с биопротезом, импланты не повреждаются при химиотерапии или облучении. К недостаткам можно отнести невозможность сращивания протеза с сухожилями четырехглавой мыщцы, необходимость использования вращающегося шарнира для обеспечения стабильности, высокий риск развития гнойной инфекции и асептическое расшатывание компонентов протеза. Также может оказаться проблематичным проведение ре-протезирования.


Существует не так много исследований, посвященных неонкологическому эндопротезированию, то есть по причине перелома, потери костной ткани вследствие асептического и септического расшатывания и дегенерации связок. Авторами осуществлен анализ научных публикаций и обобщены данные по количеству неудачных операций, смертности, эволюции методов в случаях неонкологогического эндопротезирования в области коленного сустава.

Методы

Для поиска релевантных статей был использован ресурс MEDLINE (pubmed.com). Поиск охватывал временной промежуток от 50-х годов до января 2013 года и включал литературу на английском языке. Для сравнения были проанализированы результаты эндопротезирования у онкологических больных.

Поиск проводился по следующим ключевым словам: «замена большеберцовой кости», «эндопротез», и «мегапротез». Список публикаций, приведенный в конце каждой релевантной статьи использовался как дополнительный источник литературы.

Критерии

Все публикации, которые содержали описание использования эндопротезирования у неонкологических больных, включались в исследование. Игнорировались статьи, в которых приводилось описание применения вращающихся шарниров при полной замене коленного сустава и замена протеза у онкологических больных.
Два независимых исследований сначала прочитывали название статьи и резюме.
Если статья соответствовала выбранным критериям, то анализировался весь текст. Данные, касающиеся типов имплантов, количества пациентов, показаний к операции, продолжитедьности диспансерного периода, рецидива инфекций, проблем с мягкими тканями, асептического ослабления протеза, перипротезные трещины или переломы, уровень смертности, были сведены в отдельные таблицы.

Оценка результатов операции

Первичные результаты оценивались по количеству неудачных операций и уровню смертности. Неудачными операции признавались в случае необходимости повторной операции за счет повреждения связок четырехглавой мыщцы, развития инфекции, удаления омертвевших тканей и компонентов протеза или контрактуры. Причины неудачной операции составили две группы. К первой отнесли механические причины, то есть асептическое расшатывание, трещины в частях протеза, перипротезные трещины или переломы, проблемы с мягкими тканями (раскрытие шва). Ко второй группе отнесли нагноение, образование гематомы, которое требовало вскрытия и промывания. Вторичные результаты включали динамику исчезновения боли и восстановления двигательных функций сустава.

Результаты

В общей сложности было проанализировано 918 публикаций и отобрано 9, которые удовлетворяли выбранным критериям. Все работы представляли собой ретроспективные исследования, описывающие результаты эндопротезирования у неонкологических больных.

Авторы Протез Модель Срок службы
Roberts et al 135 Stanmore фиксированный шарнир 64% 7 лет
Unwin et al 218 Stanmore фиксированный шарнир 65% 10 лет
53% 20 лет
Shih et al 16 Kinematic подвижный шарнир 94% 3 года
45 Wallidus фиксированный шарнир 58% 6.4 лет
Kawai et al 40 Lane-Burstein фиксированный шарнир 48% 10 лет
Sanjay et al 22 KOTZ подвижный шарнир 77% 4.2 года(среднее значение)
Bickels et al 73 модульный 88% 10 лет
27 протез клиента
14 расширенный протез
Zeegen et al 141 модульный протез модульный протез 87% 3 года
Torbert et al 57 69% 10лет
57 дистально-бедренных
Orlic et al 46 KOTZ подвижный шарнир
Ahlmann et al 78 модульный протез подвижный шарнир 75% 5 лет
58% 10 лет
Myers et al 335 Stanmore фиксированный шарнир 65% 10 лет
подвижный шарнир/ГА вкладыш 100% 10 лет
Kinkel et al 69 MUTARS подвижный шарнир 58% 5 лет

Таб.1 Среднесрочные и отдаленные результаты эндопротезирования у онкологических больных.

Проведено 241 операций по эндопротезированию (EPR) у пациентов с возрастом от 38 до 92 лет (средний возраст 72 года) с периодом постоперационного наблюдения 3.3 года (от1 до 5 лет). Сообщается, что основная причина эндопротезирования — переломы в бедренной кости (58%), далее следует репротезироание после рецидива инфекции (16%) и затем асептический вывих (15%). К остальным причинам можно отнести полную замену сустава (TKR) (0.8%), ревизию артродеза колена (0.4%)б трещины в шарнирах (0.4%) и другие (9%).

В течение 3-х летнего периода постоперационного наблюдения была зафиксирована 41 операция по репротезированию по причине нагноения. Асептический вывих и трещины в протезе случались крайне редко и были причиной повторной операции лишь в 5% и 2% случаях соответственно.

Данные о смертности сильно различались и были признаны ненадежными.

Исслеоование средний возраст протез диспансерный период, годы причины протезирования перелом№/(%) перипротезный перелом№/(%) асептический вывих(N/%) инфекция№/(%) др
Berend and Lombardi 39 76 OSS 2 2,3,4,5,6, 2(5) 13(33) 11(28) 11(28) 2(51)
Utting and Newman 30 75 ENDO 3 3,4,5 0 22(73) 5(17) 3(10)
Springer et al 26 72 MSK 4.8 2,4 5(19) 11(42) 8(31) 0 2(8)
Haidukewych et al 17 66 Geometric 5 2 17(100) 0 0 0
Mortazavi et al 22 69.5 MSK 4.8 3 0 22 0 0
Smith et alа 52 68.5 Variety 2 1,2,3,4,5 29(56)травма 11(21) 19(37)
Rosen and Strauss 24 76 MRS 1 1,2 24(100) 0 0 0
Holl et alb 21 73 MUTARS 3 1,2,4 14(67) 0 2(10) 5(24)
Vaishya et al 10 74 MRS 4 2 10(100) 0 0 0
Всего (%) 241 72   3.3   72(100) 68(28) 37(15) 38(16) 4(2)

Анализ в подгруппах:

Перипротезные переломы
  • Было опубликовано 3 разнородных и 1 однородное исследование, объединяющие 68 пациентов, у которых эндопротезирование применялось для лечения перипротезных переломов. Было отмечено уменьшение боли и улучшение двигательных функций сустава, однако срок положительной динамики составил 3 года.
Лечение первичных и вторичных переломов
  • 5 разнородных и 3 однородных исследований, объединяющие 72 пациента, сообщали об успешном применении эндопротезирования при лечении первичных и вторичных переломов бедренной кости. У 24 пациентов отмечены хорошие постоперационные показатели: заметное облегчение боли, восстановление фнукции конечности, при этом количество неудачных операций составило 4%. Vaishya et al сообщали о 10% случаях репротезирования, в то время как Haidukewych et al сообщили, что 29% ревизий случились в результате нагноения.
Асептический вывих
  • 5 гетерогенных исследований сообщали, объединяющих 38 пациентов, описывали успешеное применение эндоротезирования при асептическом вывихе протеза. Количество операций по репротезированию было в диапазоне от 13 до 56%. Процент рецидива инфекции составил от 20 до 33% . Осложнения механического характеры наблюдались редко.
Артропластика при инфекциях
  • 3 гетерогенных исследования сообщали о лечении нагноения методом эндопротезирования. Berend и Lombardi сообщали о 2 случаях рецидива инфекции: один закончился ампутацией конечности выше колена, у другогопациента конечность удалось спасти после двухстадийного репротезирования с приемением двух шарнирных протезов. Utting and Newman сообщали о 3 случаяах использования эндопротезирования при лечении нагноения после полной замены коленного сустава с возвратной инфекцией одном случае (33%, 1(3)). Другие авторы или не сообщали о возврате инфекции после применения эндопротезирования или отмечали развитие инфекции еще до операции.
Исследование Смертность/№(4) Репротезирование№/% Количество баллов ДО Количество баллов ПОСЛЕ Механические причины Немеханические причины
вывих/№(%) перелом части протеза/№(%) перипротезный перелом/№(%) мягкие ткани/№(%) инфекция/№(%) заживление раны/гематома/№(%)
Berend and Lombardi 38 21 5(13) 39 87 1(3) 0 0 1(3) 3(8) 0
Utting and Newman 30 30 4(13) 34a 0 2(7) 0 0 6(20) 0
Springer et al 26 0 7(27) 45.4 75.5 0 1(4) 1(4) 0 5(19) 1(4)
Haidukewych et al 17 47 5(29) 2 45 2(12) 0 0 0 1(6) 3(18)
Mortazavi et al 22 9 5(23) 71.8 82.8 1(5) 0 4(18) 0 0 1(5)
Smith et alb 52 23 5(10) 1(2) 3(6) 0 13(25) 1(2)
Rosen and Strauss 24 4 1(4) 0 1(4.2) 0 0 1(4.2) 0
Holl et al 21 43 7(33) 43 68 2(10) 0 2(10) 0 6(29) 1(5)
Vaishya et al 10 20 1(10) 4 84 0 0 1(10) 0 0 2(20)
Всего (%) 241 22 41(17)     11(5) 2(10) 11(5) 1(0.4) 35 (15) 9(4)

Таб. 3.Результаты эндопротезирования, процент смертности и баллы по шкале knee society
а — баллы по системе Oxford Knee
b — репротезирование не указано, но осложнения составили 29/50

Обсуждение

История эндопротезирования коленного сустава

Протезы Stanmore имеют долгую клиническую историю. Со времени их первого применения в 1949 году на рынке появились новые оптимизированные модели имплантов, однако основная идея осталась прежней. Первые модели эндопротезов имели конструкцию с фиксацией шарнира, т.е. без свободного вращения, что приводило к большому количеству неудачных операций. Применение шарнира с вращением позволило снизить количество ревизий с заменой эндопротеза, которые проводятся в 10-ти летний срок по поводу асептического расшатывания, с 35% до 24%. В последующие годы конструкция усовешенствовалась посредством внедрения между протезом и костью гидроксиапатитного кольца, что позволили оптимально распределелить давление на протез, тем самым значительно снизило вероятность асептического расшатывания и свело риск репротезирования практически к нулю (Рис.2).

Рис. 2. Эволюция протезов Stanmore от модели с фиксированным шарниром до модели с вращающимся шарниром. Слева напрво: оригинальный протез Stanmore с фиксированным шарниром, протез с гидроксиапатным вкладышем, модульные импланты с себряным и йодным напылением. Воспроизведено с разрешения Stanmore Implants.

Модульный принцип конструкции протезов был внедрен в 1980-х годах и сборные импланты стали широко применяться при реконструкции поврежденных конечностей. Модульные импланты позволяют сконструировать протез в соответсвии со строением коленного сустава и размерами костей пациента и таким образом лучше «встроить» исскуственный протез или части протеза для лечения полного или фрагментарного поражения сустава. Так, например, длина и диаметр элементов импланта, которые вводятся влубоко в костную ткань и фиксируются цементированием или методом пресс-фит (press-fit), моделируются исходя из анатомических особенностей каждого конкретного пациента. Оптимизация конструкции протезов и усовершенствование техники протезирования за три десятилетия, прошедшие с момента первого случая использования эндопротеза, позволило значительно увеличить его срок службы.

Как уже было сказано выше, развитие инфекции считается одной из основных причин замены эндопротеза. Было показано, что покрытие поверхностей протеза йодом или серебром заметно знижает риск рецидива инфекций. Tsuchiya et al в 2012 году использовали титановые импланты с йодным напылением при лечении пациетов, у которых риск развития инфекции был заведомо очень высоким. Это были онкологические больные, пациенты с первичной заменой коленного сустава и пациенты, у которых перелом конечностей фиксировался специальными конструкциями. В результате только в 1.9% случаях было зафиксировано нагноения и даже при этих случаях прогноз был благоприятным и протезы удалось спасти.

Harders et al показали, что применение протезов с серебряным напылением также уменьшает риск развития инфекции и связанный с ним риск ампутации конечности с 17% до 5.9%. Ионы серебра необратимо связываются с белками, осуществляющими транспорт через клеточную мембрану, и внутриклеточными ферментами, угнетая тем самым процессы клеточного дыхания и подавляя рост биопленки. При этом импланты с йодированым и посеребреным покрытием оказались совершенно инертными.

Ситуация в настоящее время

Эндопротезирование в области коленного сустава достаточно редкое явление у неонкологических больных, всего 6% от общего числа операций по протезированию по данным Министерства здравоохранения Великобритании, из них 15% неудачных операций по причине развития инфекции, 5% по причине асептической нестабильности и 2% — перелом импланта.


Полная артропластика коленного сустава становится рутинной операцией. Наиболее частые осложнения при полной замене коленного сустава — это переломы и трещины в бедренной кости (0.3-2.5%) и остеолизис. Применение эндопротезов решает проблему при перипротезных переломах (вблизи искусственного сустава) или при вывихе протеза в случае неправильно подогнанных компонентов, в особенности если есть противопоказания или ограничения к применению аллографтов. Анализ источников показывает, что замена костной ткани вблизи протеза с успехом применима у пожилых пациентов с низкой вероятностью развития осложнений. Однако нет еще достаточной информации, чтобы на ее основе можно было с уверенностью рекомендовать молодым пациентам такой тип лечения.

Основной метод оперативного лечения переломов в большинстве случаев — это открытая репозиция и внутренняя фиксация кости посредством наложения устройства с плоскими винтами и ретроградно введенными в костно-мозговой канал гвоздями. Однако этот метод неприемлем для лечения множественных переломов у пожилых пациентов, особенно с остеопорозом или остеоартритом коленного сустава. В этих обстоятельствах невозможно достижение стабильного остеосинтеза, и в случае неудачной фиксации может потребоваться повторная операция. Даже если реконструкция проведена успешно, внутренняя фиксация может быть недостаточна для опороспособности конечности. У пожилых пациентов с такими травмами и перенесших подобные операции, ограничены двигательные функции (контрактура сустава) и высокий риск смертности, особенно в первый постоперационный год. Применение эндопротезирования при переломах дистальной бедренной кости позволяет сохранить функции конечности и сократить риск летального исхода.

Эндопротезирование при асептическом расшатывании протеза

Устранить дефекты костной ткани возможно при помощи аллографтов, протезов с увеличенными размерами и с применением губчатого металла. Аллографты способны компенсировать дефицит костной ткани на участке не более 2 см бедренной кости и не более 5 см берцовой кости. При дефиците костной ткани решением может быть применение эндопротезирования, однако такие операции чрезвычайно сложны для исполнения в случае довольно большой потери ткани (Рис.5). В 5 исследованиях сообщается всего о 38 случаях применения эндопроезирования по причине переломов и нагноения в области протеза. Количество механических осложнений ссотавило от 6 до 19% и гнойные инфекции возникали в 20-33%. Нет еще достаточных данных, чтобы сделать выводы о результатах применеия эндопротезирования при асептическом вывихе протеза.

Эндопротезирование при гнойных инфекциях

Инфекционное осложнение после первичного эндопротезирования коленного сустава подрывает здоровье пациента. Несвоевременная диагностика, вирулетность микроорганизмов, соответствующий иммуный ответ и механическое ослабление протеза могут привести к объемному поражению кости. Практический врачебный опыт показывает, что потеря костной ткани происходит из-за неправильно установленного антимикробного цементного спейсера (устанавливается в полость после удаления первичного протеза, пораженного инфекцией), который травмирует костную ткань, что приводит к иссечению кости на первом этапе ревизионного протезирования. Calton et al сообщали о значительной потери костной ткани в 40% случаях, если цементный спейсер был прочно зафиксирован (особенно характерно для спейсеров, больших, чем первоначальный протез) к бедренной и большеберцовой костям. Затем, на втором этапе операции хирург удаляет все поврежденные части кости и заменяет спейсер на новый эндопротез.

Однако вследствие объемного удаления костной и мягких тканей, повреждения сухожилий реконструкция конечности весьма проблематична. В таких случаях, когда значительные потери кости делают невозможной прочную фиксацию нового протеза, а применение аллографтов сопряжено с осложнениями, перипротезное эндопротезирование может быть едиственно возможным способом спасти конечность.

Анализ литературных данных показывает, что применение перипротезных имплантов снижает риск рецидива гнойной инфекции по сравнению со стандартной двухэтапной ревизионной заменой протеза. Однако идеальных решений, к сожалению, нет и перипротезное эндопротезирование может повредить мягкие ткани. Поэтому представляется целесообразным использование протезов с серебряным и йодным покрытием поверхностей, чтобы избежать или значительно снизить риск развития гнойной инфекции.

333435

Рис 3. Лечение перипротезных переломов и повреждения кости с помощью эндопротезирования.
Рис. 4. Лечение дистально-бедренных переломов с отеоартритом коленного сустава с помощью эндопротезирования.
Рис. 5. Использование дистально-бедренного эндопротезирования при иссечении кости в ходе ревизионного репротезирования.

Заключение

Системный анализ литературы свидетельствует, что эндопротезирование кости в области коленного сустава редко используется у неонкологических больных. Протезирование коленного сустава дает хорошие результаты при лечении переломов у пожилых пациентов. Рецидивы инфекций случаются реже по сравнению с духэтапным ревизионным репротезированием. Затруднительно оценить результаты при асептическом расшатывании протеза, поскольку нет отдельного анализа, посвященного этой проблеме. Основной проблемой при замене сустава на протез в подавляющей большинстве случаев является рецидив гнойной инфекции и воспаление, поражающее близлежащие ткани.
Эндопротезирование рекомендовано в тех случаях, когда иные хирургические способы спасения конечности уже невозможны.

С оригиналом статьи можно ознакомиться здесь.