Остеокондуктивные свойства углеродных имплантов, применяемых в хирургии повреждений и заболеваний позвоночника (случай из практики)

20.03.2020

Остеокондуктивные свойства углеродных имплантов, применяемых в хирургии повреждений и заболеваний позвоночника (случай из практики)

Представлены два клинических случая из мультицентрового проспективного исследования по теме «Применение углеродных наноструктурных имплантатов при различной патологии позвоночника».

ВВЕДЕНИЕ

Одной из проблем современной хирургии позвоночника остается взаимодействие костной ткани с различными материалами, из которых производятся импланты, стабилизирующие колонны позвоночника при его повреждениях и заболеваниях. Из множества биологических и небиологических материалов, применяемых для выполнения спондилодеза, аутокость, бесспорно, является «золотым» стандартом.

Кроме положительных моментов применения аутокости отмечается ряд отрицательных, таких как резорбция аутотрансплантата, псевдоартроз, несрастание аутотрансплантата с донорским ложем оперированного позвоночно-двигательного сегмента, а также дополнительная операционная травма с формированием болевого синдрома в области забора аутокости.

При использовании аллокости также имеются свои недостатки, что связано с довольно сложной технологией заготовки, лиофилизации, стерилизации; есть опасность инфицирования реципиента, не исключена возможность иммунологического конфликта, затрагиваются этические и морально-религиозные аспекты [1–5].

Альтернативным для формирования спондилодеза, по нашему мнению, является использование имплантов из небиологических материалов, позволяющих снизить продолжительность и травматичность операции, избежать возникновения болевого синдрома в

случае формирования ложного сустава вследствие резорбции ауто- или аллотрансплантата, боли в области забора аутокости.

Перспективным небиологическим материалом для проведения спондилодеза является углерод, который в сравнении с титаном или PEEK – материалом обладает биологической инертностью, тропностью к тканям, в частности, к костной, обладает близкой к костной ткани упругостью. Немаловажным фактором является относительная технологическая простота и дешевизна производства, пластичность при интраоперационной обработке, диамагнетические свойства, что позволяет отнести импланты из углерода к материалу выбора.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Нами с 2015 года по настоящее время на базе ФГБУ«Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова» МЗ РФ проводится мультицентровое исследование применения углеродных имплантов в хирургии повреждений и заболеваний позвоночника, в котором участвуют ФГБУ «Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна» МЗ РФ и ФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» МЗ РФ. Исследование имеет рандомизированный проспективный характер. В течение 2 лет проводился анализ результатов обследования 136 больных, которым было выполнено хирургическое вмешательство с применением углеродных наноструктурных имплантов (УНИ) по поводу повреждений и заболеваний позвоночника. Хирургическая техника применения данных имплантов включала 3 направления: дискозамещение, телозамещение и межостистая стабилизация.

Обследование оперированных пациентов проходило согласно разработанным протоколам, включающим данные лучевых методов исследования (рентгенография, КТ, МРТ, рентгеноденситометрия), данные ВАШ, ASIA (для больных с переломами позвоночника), Oswestry, SF-36. Указанное обследование проводилось в сроки 3,6, 12, 24 месяца после операции.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В качестве первичного анализа полученных результатов приводим два клинических случая применения углеродных имплантов для телозамещения с катамнезом 1,5 и 2 года.

Клинический случай 1

В клинику патологии позвоночника ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова» МЗ РФ обратился пациент 32лет с жалобами на боли в грудном отделе позвоночника, повышение температуры тела до 38°. Из анамнеза известно, что данное состояние возникло у пациента на фоне переохлаждения за 2 недели до обращения в ЦИТО. После всестороннего обследования у больного был диагностирован неспецифический спондилит тел Th8–Th9 позвонков с формированием кифотической деформации грудного отдела позвоночника.

Показатели ВАШ составили 9–10 баллов. Показатели SF-36: MH – 68, HH – 69; Oswestry – 39 %. Пациенту было проведено двухэтапное хирургическое лечение, где первым этапом выполнена транспедикулярная коррекция и фиксация грудного отдела позвоночника, вторым этапом произведена передняя некрсеквестрэктомия Th8-Th9 позвонков с комбинированной пластикой

полученного дефекта высокопористым углеродным имплантом (с диаметром пор более 1,5 мм) и аутокостью (резецированное ребро) (рис. 1).

Через 4 месяца после операции отмечены начальные признаки формирования костного сращения между телами позвонков и аутокостью и формирование зоны остеосклероза вокруг углеродного импланта (рис.2).

Через 16 месяцев после операции сформирован костный блок между аутокостью и телами позвонков, а также отмечено формирование костно-углеродного блока в виде заполнения пор костной тканью (рис. 3). Показатели опросников на данный период наблюдения пациента были следующими: оценка по ВАШ составила 0-1 балл, показатели SF-36: MH – 81, HH –90, показатели по Oswestry – 10 %, что говорит о хорошем клиническом и функциональном исходе хирургического лечения.

Клинический случай 2

В клинику патологии позвоночника ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии

имени Н.Н. Приорова» МЗ РФ обратился пациент 59 лет с жалобами на боли в грудном и поясничном отделах позвоночника, постоянное чувство жжения в области ягодиц, наружной и задней поверхности бедер, затруднение мочеиспускания. Из анамнеза известно, что в результате кататравмы (ноябрь 2014 г.) получил неосложненный перелом тела L1 позвонка типа 1В по Denis. Через сутки после травмы пациенту по месту жительства выполнен первый этап хирургического лечения: транспедикулярная фиксация Th12–L2 позвонков, задний спондилодез (рис. 4).

Для проведения второго этапа хирургического лечения пациент был переведен в ФГБУ «Национальный медицинский

исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова» МЗ РФ, где в марте 2015 г. вполнена торакофренолюмботомия слева, резекция тела L1 позвонка, межтеловой комбинированный корпородез имплантатом из углерода (остаточная пористость 7–12 %) и аутокостью (резецированное ребро) (рис. 5).

Показатели опросников перед вторым этапом хирургического лечения были следующими: оценка по ВАШ составила 5-6 баллов, показатели SF-36: MH – 30, HH –45, показатели по Oswestry – 65 %. Через 6 месяцев после операции отмечено формирование костного сращения между телами позвонков и аутокостью, формирование зоны остеосклероза вокруг углеродного

Клинический случай 2: неосложненный перелом тела L1 позвонка типа 1В по Denis, состояние после первого этапа хирургического лечения: транспедикулярная фиксация Th12–L2 позвонков, задний спондилодез имплантата. Вокруг винтов металлоконструкции костной резорбции не обнаружено, миграции, проседания углеродного имплантата не выявлено (рис. 6).

Через 24 месяца после операции интеграции углеродного имплантата не произошло, однако проседания импланта и его миграции нет, отмечено сращение аутокости (резецированное ребро) с телами позвонков (рис. 7). Показатели опросников через 24 месяца после второго этапа хирургического лечения были следующими: оценка по ВАШ составила 0 баллов; показатели SF-36: MH – 75,

HH – 80; показатели по Oswestry – 5 %.

ОБСУЖДЕНИЕ

Помимо прочностных свойств имплантов в хирургии позвоночника основополагающими являются их остеокондуктивные свойства, которые у основной массы имплантов из искусственных материалов отсутствуют. В связи с этим они начинают выполнять роль

инородных тел, вокруг которых формируется соединительнотканный футляр [6].

Парадигма использования имплантов из углерода основывается на их биологической совместимости и близком к нативной кости биохимическом составе, что объясняется высокой поверхностной энергией, превышающей 0,05 Дж/м2, и большим положительным

потенциалом. При контакте с костной тканью это обусловливает формирование тонкого слабоадсорбируемого белкового слоя, на основе которого развивается соединительная и костная ткань. Углерод химически инертен, не растворяется в органических и неорганических растворителях, не взаимодействует со щелочами, кислотами, солями, органическими и биологически
активными соединениями. Углеродные материалы так же устойчивы к коррозии, так как обладают большим электрополо-жительным потенциалом [7–11]. Лабораторные работы по исследованию углеродсодержащих имплантов, выполненные in vivo, гистологичсески доказали наличие минимальной реакции тканей, отсутствие остеорезорбции и угнетения репаративной регенерации в отдаленные сроки после имплантации [11].

Подобную картину мы видим в приведенных клинических случаях. Импланты на протяжении длительного времени стабильны, остеорезорбции вокруг них не наблюдается. В одном случае (клинический случай 1) мы отмечаем формирование костно-углеродного блока, что связано с высокопористым (диаметр пор более 1,5мм) дизайном импланта, во втором случае применения углеродного импланта с остаточной пористостью 7–12% признаков остеокондукции нет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Углеродные импланты, как по данным литературы, так и по нашим данным, по своим свойствам близки к костной ткани, инертны, наряду с высокими прочностными свойствами обладают остеокондуктивными свойствами, которые позволяют формировать костно-углеродный блок при условии высокопористого дизайна применяемых имплантов.

Приведенные клинические случаи не могут быть окончательным вердиктом, по которому можно в полной мере судить о свойствах указанных имплантов, но данное направление применения имплантов из углерода требует более глубокого изучения процесса взаимодействия углерода и кости и влияния этого процесса на клиническое течение заболевания и качество жизни оперированных пациентов.

ЛИТЕРАТУРА

1.Minimally invasive surgery: lateral approach interbody fusion: results and review / J.A.Youssef, P.C. McAfee, C.A. Patty, E. Raley, S. DeBauche, E.Shucosky, L. Chotikul // Spine. 2010. Vol. 35, No 26 Suppl. P. S302-S311. DOI: 10.1097/BRS.0b013e3182023438.

2.Persistent iliac crest donor site pain: independent outcome assessment / R.F. Heary, R.P. Schlenk, T.A. Sacchieri, D. Barone, C. Brotea // Neurosurgery. 2002. Vol. 50, No 3. P. 510-516; discussion 516-517.

3.Donor site morbidity after anterior iliac crest bone harvest for single-level anterior cervical discectomy and fusion / J.S. Silber, D.G. Anderson, S.D. Daffner, B.T. Brislin, J.M. Leland, A.S. Hilibrand, A.R. Vaccaro, T.J. Albert // Spine. 2003. Vol. 28, No 2. P. 134-139. DOI: 10.1097/01.BRS.0000041587.55176.67.

4.Iliac crest bone graft donor site pain after anterior lumbar interbody fusion: a prospective patient satisfaction outcome assessment / R.C. Sasso, J.C. LeHuec, C. Shaffrey; Spine Interbody Research Group // J. Spinal Disord. Tech. 2005. Vol. 18, No Suppl. P. S77-S81.

5.ОсинцевB.В., Осинцев В.М., Дуров М.Ф. Преимущества переднего спондилодеза пористым никелидом титана при повреждениях шейного отдела позвоночника // Актуальные вопросы имплантологии и остеосинтеза: сб. науч. тр. Новокузнецк, 2000. C. 79-83.

6.Hodgson A.R., Stock F.E. The Classic: Anterior spinal fusion: a preliminary communication on the radical treatment of Pott’s disease and Pott’s paraplegia.1956 // Сlin. Orthop. Relat. Res. 2006. Vol. 444. P. 10-15.DOI: 10.1097/01.blo.0000203456.67016.b7.

7.Применение углеродных материалов в медицине: обзор литературы / Г.С. Юмашев, И.Н. Лавров, В.И. Костиков, Ю.С. Лопатто // Ортопедия, травматология и протезирование.1983.No 5.С. 62–64.

8.Юмашев Г.С., Лавров И.Н., Костиков В.И. Замещение краевых дефектов кости углеродными имплантатами // Вестник хирургии им. И.И.Грекова.1986.Т. 136, No3.С.93-96.

9.Becker D. Unusual application of carbon fiber ligaments to joints // Unfallheilkunde. 1984. Vol. 87, No 4. P.163-167.

10.Bokros J.C. Carbon biomedical devices // Carbon. 1977. Vol. 15, No 6. P. 355-371.

11.Зарацян А.К. Применение углеродных конструкций в травматологии и ортопедии

Д.А. Колбовский , С.В. Колесов, В.В. Швец, В.В. Рерих, А.А. Вишневский, И.В. Скорина, А.И. Казьмин, Н.С. Морозова, В.С. Переверзев, М.А. Хить

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова»

Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Москва, Россия

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна»

Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Новосибирск, Россия

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Санкт-Петербург, Россия

Теги: позвоночник
234567 Начало активности (дата): 20.03.2020 17:45:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова: углерод, наноструктурный, имплант, спондилодез, трансплантат, телозамещение, позвоночник
12354567899

Остеокондуктивные свойства углеродных имплантов, применяемых в хирургии повреждений и заболеваний позвоночника (случай из практики)