Мозаичная хондропластика коленного сустава: микрофрактурирование и пересадка хряща

Суставной хрящ любого сустава, в том числе и коленного, обладает крайне низким потенциалом самовосстановления. Глубокие дефекты хряща с высокой вероятностью приводят к остеоартриту. Частота таких дефектов составляет около 5% в общей структуре повреждений коленного сустава.

Локальное травматическое повреждение коленного сустава, вид через артроскоп.

Лечение локальных хондральных дефектов до сих пор остается сложной и противоречивой проблемой ортопедии. Многолетние усилия врачей и исследователей направлены на поиск оптимального решения, которое позволило бы восстанавливать “изношенный” гиалиновый хрящ в области максимальной нагрузки.

В начале 60-х годов была предложена технология сверления субхондральных отверстий, с целью стимуляции роста стволовых клеток, которые, как казалось, должны были обеспечить регенерацию хряща. Эта техника получила достаточно широкое распространение в 90-х годах и получила название “микрофрактурирование”. Она нашла свое применение у достаточно ограниченной группы пациентов — у молодых людей с небольшим и “свежим” повреждением хряща.

В 1983 году М. Бриттберг, Л. Петерсон начали применять аутологичные культивируемые хондроциты для лечения повреждений хряща. Суть этого метода состоит в получении и культивации хондроцитов пациента, и дальнейшую их трансплантацию на периостальном лоскуте. Результаты этой технологии вполне удовлетворительны, но сам метод технически достаточно сложный. В настоящее время чаще используется матричная имплантация аутологичных хондроцитов артроскопическим методом.

В 90-х годах прошлого века также были предложены и активно использовались разнообразные техники остеохондральных транспалантаций. Под этим термином подразумевается пересадка костно-хрящевых фрагментов из одной области сустава в другую, где имеется участок разрушенного хряща.

Схематичное изображение мозаичной пластики.

Исторические аспекты мозаичной пластики коленного сустава

Сначала были разработаны процедуры трансплантации крупных остеохондральных трансплантатов, полученных из надколенника, медиальной и латеральной поверхностей мыщелков, межмыщелковой борозды. Эти методы были слишком инвазивны и не позволяли получить достаточно конгруэнтные трансплантаты, и к тому же часто приводили к нарушению биомеханики сустава.

Поэтому было предложено использовать нескольких цилиндрических остеохондральных трансплантатов. Успешная операция с использованием этой техники была продемонстрирована Matsusue et al. в 1993 году. В ходе операции был успешно закрыт дефект бедренного мыщелка размером в 15 мм, обусловленный разрывом передней крестообразной связки. Эта методика получила название мозаичная пластика хряща (“Mosaicplasy”).

Мозаичная пластика — вопросы по биомеханике и гистологии

Есть несколько вопросов к мозаичной пластике коленного сустава:

Каков минимальный размер дефекта хряща, который можно закрывать мозаичной пластикой?

Исследования на трупах показывает, что максимальное давление на периферии дефекта отмечается при его размере более 10 мм. Поэтому это пороговое значение и используется для определения показаний к операции.

Снижает ли нагрузку на хрящ мозаичная пластика?

Было установлено, что деструкция хряща на площади в 16 мм (около 2 см2) приводит к росту периферического напряжения на 92%, что еще больше усиливает разрушение хряща и способствует усилению болевого синдрома. При трансплантации трех 8-мм трансплантатов периферическое напряжение увеличивается только на 35%

Откуда лучше всего брать трансплантаты?

Оптимальным местом забора являются участки с наименьшей нагрузкой, достаточной толщиной и кривизной поверхности аналогичной участку-получателю.

Исследования показали, что наименьшую нагрузку в коленном суставе испытывают боковая и латеральная поверхности мыщелков бедренной кости. Именно из этих участков и забирают трансплантаты.

Имеет ли значение кривизна трансплантатов?

Восстановление кривизны сустава, максимально приближенной к исходной, очень важно для равномерного распределения нагрузки. Поэтому очень важно подбирать кривизну трансплантатов.

Важна ли толщина хряща на донорском фрагменте?

Толщина хряща напрямую зависит от нагрузки и варьируется в разных отделах сустава. Естественно, что в донорских участках хрящ несколько тоньше(в среднем 1,8 мм), а в участках, требующих восстановления, толще — до 2,5 мм. Однако больших проблем эта разница не доставляет.

Артроскопия или артротомия — что лучше при заборе трансплантата?

В исследовании Keeling et al. было показано, что трансплантаты, полученные с помощью артроскопии, имели несоответствие размером до 1 мм в 69% случаев, а с помощью артротомии — в 57%. Было отмечено, что артроскопия более сложна при заборе трансплантата с боковой поверхности мыщелков, к тому же она повышает риск краевых переломов.

От чего зависит стабильность трансплантата?

В исследованиях на животных были установлены следующие факты:

• трансплантаты диаметром 11 мм и длиной 15 и 20 мм обладают лучшей вертикальной стабильностью;
• идеальная подгонка длины трансплантата к глубине “посадочного гнезда” обеспечивает повышение стабильности в 2-3 раза;
• трансплантаты с фиксацией press-fit более стабильны (этот эффект достигается за счет того, что сам пересаживаемый костнохрящевой фрагмент чуть шире отверстия для имплантации).

Что будет, если кривизна трансплантата не соответствует кривизне восстанавливаемого участка?

В исследовании на овцах было показано, что несоответствие кривизны до 1 мм допустимо — хрящ сохраняется; если же несоответствие достигает 2 мм и более, то происходит асептический некроз трансплантата и он постепенно рассасывается.

Зависит ли жизнеспособность хряща трансплантата от усилия при его фиксации?

При силе надавливания при фиксации до 10 МПа хондроциты не страдают, если же надавливать с усилием выше 15 МПа происходит повреждение хряща. Поэтому рекомендуется вводить трансплантат несколькими несильными надавливаниями, чем одни интенсивным.

Каковы результаты мозаичной пластики?

Исследователям удалось подвергнуть гистологическому изучению хрящевые структуры мыщелка через 3 года после мозаичной пластики. Были отмечены следующие факты:

• костная интеграция была отличной;
• поверхностный гиалиновый хрящ оставался жизнеспособным;
• конгруэнтность поверхности была сохранена, но между трансплантатом и смежным хрящом участка-реципиента сохранялась небольшая трещина.

Что происходит с донорским участком?

Контрольная артроскопия показала, что донорский участок остается пустым, лишь через достаточно продолжительное время происходит его незначительное опускание и образование фиброзной ткани в глубине.

Проводились эксперименты по заполнению дефекта остеопериостальной пробкой из большеберцовой кости, но это все равно не обеспечивает заполнения кости.

Кратко резюмируя все вышесказанное, можно сделать следующие выводы:

• остеохондральные трансплантаты с боковых и медиальных поверхностей мыщелков, а также из области межмыщелковой борозды позволяют успешно исправлять хрящевые дефекты;
• диаметр трансплантата должен быть чуть больше посадочного отверстия;
• длина трансплантата должна быть равна глубине отверстия;
• предпочтительна посадка методом press-fit;
• остеохондральный имплантат долгое время остается жизнеспособным и обеспечивает нормальное функционирование сустава.

Видео процедуры

Преимущества и недостатки применения остеохондральных трансплантатов

Краткий перечень преимуществ:

• остеохондральный трансплантат, используемый для мозаичной хондропластики, это вполне жизнеспособная функциональная единица, позволяющая восстанавливать разрушенный гиалиновый хрящ;
• размер трансплантата достаточно легко подгоняется под размер посадочного участка;
• процедура носит одностадийный характер — не требуется промежуточных этапов в виде выращивания клеток в лаборатории;
• низкий риск осложнений.

Недостатки:

• сложность в выборе участков с необходимой кривизной для обеспечения лучшей конгруэнтности;
• при взятии большого числа донорских трансплантатов высок риск послеоперационной боли в суставе.

Кому показана мозаичная хондропластика коленного сустава

Этот вид операций предпочтительно выполнять у пациентов с очаговым разрушением суставного хряща в местах наибольшей нагрузки. Происходит это обычно в результате прямого травмирующего воздействия и при остеохондрите. Предположить локальное повреждение можно клинически — на основании боли, усиливающейся в определенном положении сустава.

Пациенту обязательно проводится рентгенография колена. Желательно проведение КТ и МРТ коленного сустава. При этом Кт обладает большей специфичностью и позволяет выявлять поверхностные хрящевые дефекты, МРТ же больше подходит для оценки степени остеохондрита и для подбора донорских участков.

Противопоказания

1. Деструктивный остеоартрит.
2. Воспалительные артропатии.
3. Инфекция коленного сустава в анамнезе.
4. Злокачественные опухоли.
5. Возраст пациентов старше 50 лет.

Относительными противопоказаниями считаются избыточная масса тела и низкая приверженность лечению.

Техника мозаичной хондропластики

Положение пациента — на спине с согнутой под 120° ногой. Рентгеновский снимок с контрольной меткой позволяет убедиться, что степень сгибания колена достаточна для доступа к донорскому участку кости.

Далее осуществляется артроскопический доступ к мыщелку бедренной кости с поврежденным участком хряща. Производится очистка участка кюреткой и иссечение краев для получения ровного здорового контура. Затем вводится зонд с метками — с его помощью измеряют точный размер дефекта. Если дефект слишком большой или расположен очень далеко, операцию делают с помощью артротомии (открытым доступом).

Следующим этапом делают разрез тканей и получают доступ к тому участку кости, откуда будут брать трансплантат. Используется перекрестный принцип: если восстанавливают дефект на медиальном мыщелке, то трансплантат берут с боковой поверхности латерального и наоборот. Забор ткани осуществляется трубчатым долотом. Очень важно в момент “вбивания” долота сохранять точную перпендикулярность по отношению к поверхности хряща.

Количество забираемых цилиндрических костно-хрящевых фрагментов варьируется от трех до пяти и зависит от их размера: чем больше трансплантат, тем меньше их требуется. Обычно берут 3 трансплантата диаметром 10-11 мм или 5-6 диаметром 5-7 мм.

После получения необходимого количества костно-хрящевых фрагментов выполняется сверление первого “посадочного гнезда” на дефектном участке хряща. Осуществляется это также трубчатым долотом, но диаметр его на 1 мм меньше того, которое применялось для извлечения трансплантатов. Длина посадочного отверстия измеряется, под него подгоняется длина трансплантата, который осторожно фиксируется на предназначенное для него место способом press-fit. Процедуру повторяют необходимое количество раз. При этом отверстия сверлят таким образом, чтобы они были не параллельны и расходились веером от гипотетического центра кривизны мыщелка, это позволяет максимально точно восстановить кривизну суставной поверхности.

Мозаичная хондропластика надколенника и большеберцовой суставной поверхности

Как мы знаем, в коленном суставе имеется еще две суставных поверхности — внутренняя сторона надколенника и суставная поверхность большеберцовой кости. Они также могут повреждаться и требовать “ремонта”.

В случае с надколенником мозаичная хондропластика не представляет сложностей. Она всегда проводится открытым способом, так как требует вывихивания надколенника. Источником трансплантатов обычно служит межмыщелковая бороздка, а сами костно-хрящевые фрагменты имеют меньшую толщину — не более 12 мм (при операции на бедренных надмыщелках их длина составляет 15-18).

Провести мозаичную хондропластику суставной поверхности большеберцовой кости коленного сустава технически достаточно сложно. Для этого необходима направляющая лигаментопластика передней крестообразной связки — этим обеспечивается доступ к месту операции. Источники трансплантатов все те же.

Послеоперационный период и реабилитация

В раннем послеоперационном периоде к оперированному колену прикладывают пузыри со льдом — это снижает риск гемартроза. Также нежелательно применение антикоагулянтов, так как они увеличивают риск гемартроза.

Нагружать сустав можно уже на следующий день, если проводилась пластика с одним трансплантатом, но только с ограничением объема сгибания. В противном случае рекомендуется полностью исключить нагрузку на сустав сроком до 3-х недель, а в дальнейшем на протяжении 3-4 постепенно ее увеличивать. Через 10 недель пациенту разрешается бегать.

Что показывает МРТ-контроль

МРТ — лучший способ отслеживать динамику мозаичной хондропластики. При нормальном процессе заживления через несколько недель происходит полная остеоинтеграция костной части фрагмента и заживление хрящевой. МРТ в режиме T2-взвешенных изображений (FSE) позволяет своевременно отслеживать осложнения.

Возможные осложнения

При мозаичной хондропластике осложнения отмечаются достаточно редко. Перечень осложнений:

• перелом трансплантата во время извлечения;
• слишком глубокое погружение — “проваливание” — трансплантата в донорское отверстие;
• послеоперационный гемартроз;
• болезненность в области участка-донора ( в области извлечения костно-хрящевых фрагментов);
• некроз трансплантата;
• псевдоартроз трансплантата.

Результаты мозаичной пластики коленного сустава

Недавно Ласло Хангоди с соавторами (Hangodi et al.) опубликовал результаты крупного исследования, включившего почти 1000 пациентов: 789 человек с повреждением хряща мыщелков бедренной кости, 31 — суставной поверхности большеберцовой кости, 147 — надколенника). В 81% случаев отмечалась сопутствующая патология — травмы менисков, костей, связок.

Через 15 лет наблюдения отмечено:

• 92% отличных результатов при мозаичной пластике мыщелков бедра;
• 87% — при пластике суставной поверхности большеберцовой кости;
• 74% — при пластике надколенника.

В ходе исследования по тем или иным причинам были проведены 83 биопсии пересаженных трансплантатов. В 83% биоптатов была отмечена отличная остеоинтеграция и образование прекрасной хрящевой матрицы богатой коллагеном 2 типа и гликозаминогликанами.

Авторы исследования, а также ряд других авторов отмечают относительную простоту мозаичной пластики, относительно низкую стоимость и тот факт, что переносится живой аутологический хрящ.

Сравнение результатов мозаичной пластики и трансплантации аутологичных культивированных хондроцитов проводилось лишь в краткосрочной перспективе (срок наблюдений до 1 года после операции). Поэтому объективный анализ пока не доступен.