Новый вариант пластики тибиального плато большеберцовой кости при эндопротезировании коленного сустава

05.01.2022

Новый вариант пластики тибиального плато большеберцовой кости при эндопротезировании коленного сустава

Метод цементно-винтовой фиксации позволяет обеспечить надёжную опору для тибиального плато и совершать ранние нагрузки на оперированную ногу, однако метод не в полной мере соответствует критериям сохранения костной ткани для возможных последующих ревизионных вмешательств

ВВЕДЕНИЕ

Первичное эндопротезирование коленного сустава производится при терминальных стадиях остеоартроза, что характеризуется наличием возможных дефектов не только хрящевого слоя, но и субхондральной кости. Развитие остеоартроза влечёт за собой нарушение ремоделирования субхондрального слоя, что приводит на ранних стадиях к деградации хряща и резорбции костной ткани, а в последующем - к остеогенезу дна сформировавшегося дефекта [1-3]. Формирование грубых деформаций в большинстве случаев связано с наличием терминальных стадий системных дегенеративных заболеваний опорно-двигательного аппарата (ревматоидный артрит, анкилозирущий спондилоартрит) с кистовидной перестройкой эпифиза либо с наличием в анамнезе посттравматических деформаций [4, 5]. Процентное соотношение дефектов тибиального плато и общего количества заболеваний коленного сустава, согласно литературе, составляет около 25-30 % случаев [4].

Широкое научное применение среди ортопедов получила классификация AORI, разработанная G.A. Engh в Anderson Ortopaedic Research Institute (1997) [6]. Согласно ей, выделяют четыре типа поражения мыщелков бедренной и большеберцовой костей:

1 тип - интактная кость;

2А тип - повреждённая губчатая кость одного мыщелка;

2В тип - симметричная потеря костной массы с вовлечением обоих мыщелков;

3 тип - повреждение губчатой и кортикальной кости.

Большую часть деформаций ортопедам удаётся удалить при спиле мыщелков большеберцовой кости. Однако возникает ряд ситуаций, когда глубина дефекта больше максимального объёма спила. В таком случае наличие крупных деструкций костной ткани вызывает сложности в фиксации тибиального компонента при эндопротезировании коленного сустава.

Описаны различные варианты фиксации тибиаль-ного компонента при наличии грубых деформаций большеберцовой кости [4, 5]. Традиционными считаются методы ауто- и аллопластики костной тканью, с помощью которых возможно провести замещение дефекта, обеспечить правильное положение тибиального плато, а также сохранить костную ткань для будущих ревизионных вмешательств. Однако данные методы не позволяют совершать раннюю нагрузку на оперированную конечность, что затягивает реабилитацию. К тому же, на практике возникают случаи, когда использование костной пластики проблематично в виду дефицита тканей или иных особенностей.

В данной статье рассмотрен альтернативный авторский вариант пластики дефектов большеберцовой кости при помощи костного цемента с армированием винтами - патент России № 2740467 (2021) [7].

Цель исследования. Представить вариант пластики тибиального плато большеберцовой кости при эндопротезировании коленного сустава.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Суть способа заключается в формировании ложа для тибиального компонента эндопротеза. В область обработанного дефекта после спила перпендикулярно оси тибиального плато вводят три резьбовых винта (рис. 1, а, б) так, чтобы места ввода винтов в большеберцовую кость были расположены в виде правильного треугольника (рис. 1, г). Винты вводят вертикально таким образом, чтобы их дистальный конец выступал над дефектом, а поверхность их шляпок не соприкасалась с прилежащей поверхностью тибиального компонента и не мешала его установке. Пространство между винтами и плоскостью опила большеберцовой кости заполняют костным цементом (рис. 1, в).

Способ обеспечивает полноценное покрытие тиби-ального плато эндопротеза за счет восполнения дефекта мыщелка большеберцовой кости костным цементом, предотвращает смещение цементной мантии и тибиального компонента эндопротеза за счет армирования костного цемента винтами, позволяет равномерно перераспределить нагрузку на поверхность большеберцовой кости за счет расположения винтов в основании в виде правильного треугольника и строго перпендикулярного расположения их относительно плоскости нагрузки, а также снижает риск развития металлоза за счет отсутствия контакта шляпок винтов с металлическим тибиальным компонентом эндопротеза.

Данный вариант фиксации позволяет осуществлять раннюю нагрузку на оперированную ногу, что способствует восстановлению двигательных актов и паттерна ходьбы в первые дни после операции, также как и другие методы пластики.

Рис. 1. Схема авторского цементно-винтового варианта фиксации: а - схематичное изображение коленного сустава в переднезаднем направлении с наличием дефекта тибиального плато большеберцовой кости; б - схематичное изображение коленного сустава после резекции тибиального плато большеберцовой кости с введенными винтами; в - коленный сустав после установки тибиального компонента эндопротеза; г - вид сверху на расположение шляпок винтов, установленных в область дефекта коленного сустава

РЕЗУЛЬТАТЫ

Ниже представлен клинический пример использования авторского метода пластики тибиального плато.

Пациент А.Ф.Г., 1958 г.р. Поступил в клинику по поводу двустороннего гонартроза III ст. с вальгусной деформацией коленных суставов. В марте 2019 года произведено тотальное эндопротезирование левого коленного сустава. Поскольку во время операции был обнаружен краевой дефект латерального мыщелка, произведен опил основного плато и обработка скошенного дефекта большеберцовой кости. В область краевого дефекта сверху вниз введены три винта, места ввода в кость расположили в виде равнобедренного треугольника, ось введения каждого из винтов была перпендикулярна плоскости опила основного плато, а дистальные отделы их (шляпки) расположили на 1 мм ниже его уровня (рис. 2). Пространство между винтами заполнено костным цементом. Проведена установка тибиального компонента эндопротеза. Далее установлен бедренный компонент эндопротеза и вкладыш, а рана ушита без установки дренажей

Рис. 2. Вариант расположения армирующих винтов в виде равнобедренного треугольника в зоне дефекта большеберцовой кости (фото)

Пациенту через 24 часа разрешена нагрузка на оперированную конечность. При контрольном осмотре пациента через 12 месяцев ось конечности выровнена, движения в коленном суставе в полном объеме, укорочения конечности и болей нет.

Следует отметить, что пациент до операции имел ограничение подвижности коленного сустава. Оценка данных гониометрии после операции показала положительную динамику к году после операции (табл. 1).

При анализе субъективных ощущений пациента и рентгенологических снимков не выявлено нестабильности и микроподвижности цементной мантии (рис. 3). На рисунке 3 показаны рентгенограммы пациента с вальгусной деформацией левого коленного сустава в связи с наличием 2А дефекта большеберцовой кости до и непосредственно после эндопротезирования.

Таблица 1

Динамика показателей гониометрии после эндопротезирования коленного сустава с использованием авторского метода фиксации тибиального плато

Рис. 3. Рентгенограммы левого коленного сустава: а - до вмешательства, 2А дефект и вальгусная деформация; б - непосредственно после эндопротезирования с применением авторской цементно-винтовой фиксации тибиального компонента

ОБСУЖДЕНИЕ

В клинической практике используются различные способы пластики дефектов проксимального отдела большеберцовой кости при эндопротезировании коленного сустава. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки.

Одним из самых простых в применении является метод резекции по дну дефекта. Метод заключается в удалении костной ткани до максимальной точки дна деструкции. Авторы отмечают, что данный способ ненадёжен при грубых дефектах даже при подборе максимального размера вкладыша, поскольку риски нестабильности коленного сустава весьма высоки [5]. Также стоит отметить, что прочность костной ткани уменьшается в дистальном направлении, что также ведёт к нестабильной фиксации компонента и сложности в выполнении реэндопротезирования в будущем.

Другим вариантом замещения дефектов является костная аутопластика. Описаны случаи использования трансплантата из спилов бедренной или большеберцовой кости [5, 8-11].

В работе J.R. Yoon et al. (2017) описаны положительные случаи применения костной аутопластики при неизолированных 2A дефектах большеберцовой кости [9]. Средний срок консолидации трансплантата с проксимальным участком обработанной большеберцовой кости в среднем составил 3,2 месяца. Ввиду этого рекомендуется ограничивать осевые нагрузки на оперированную ногу до 3 месяцев после операции, что увеличивает реабилитационный период. В исследовании T. Sugita et al. (2017) представлены результаты уже более продолжительного наблюдения применения костной аутотрансплантации (в среднем 58 месяцев после операции) [10]. Авторы описывают 44 случая костной пластики, в которых была использована как цементная, так и бесцементная фиксация. В большинстве случаев (86,4 % - 38 из 44 случаев) костный трансплантат полностью срастался с костью на сроке 12 месяцев. Японские ортопеды также описывают удачный опыт использования костного аутотрансплантата в 98 % случаев (65 из 66) и один случай отсутствия срастания протеза с костной тканью ввиду инфекции [11]. Исходя из результатов представленных работ, можно утверждать, что данный способ является эффективным и позволяет сохранить больший объём костной ткани для будущих ревизионных вмешательств [5, 8-11].

Использование костных спонгиозных аллотрансплантатов также эффективно при больших дефектах большеберцовой кости, однако чаще вызывает осложнения [5, 12]. Ряд авторов ссылаются на пластичность используемого материала, позволяющего корректировать имплантируемые блоки под размеры дефектов [5, 12]. В работе J.C. Ong et al. (2012) был произведён сравнительный анализ синтетического костного трансплантата на основе гидроксиапатита карбоната кальция и естественного костного трансплантата при дефектах тибиального плато [13]. Авторы пришли к выводу, что применение костных аллотрансплантатов по эффективности не уступает костной аутопластике. Однако использование подобного метода, также как и аутопластика, подразумевает соблюдение ортопедического режима, связанного с ограничением осевой нагрузки на конечность в течение 3 месяцев.

Существуют варианты замещения костных дефектов большеберцовой кости модульным металлическим блоком клиновидной или прямоугольной формы. Фиксация блоков производится, как правило, с помощью винта или костного цемента. Преимущество данного метода заключается в удобном и быстром создании надёжной опоры для тибиального компонента, что способствует возможности осуществления ранней осевой нагрузки на ногу. Недостатками способа является ограничение размерного ряда и формы модулей при обширных дефектах, подбор определённых компонентов, соответствующих используемым блокам [5]. S. Tsukada et al. (2013) провели анализ 33 эндопротезирований коленного сустава при варусной деформации с использованием металлического блока [14]. Авторы использовали блоки прямоугольной формы ввиду их большей устойчивости в сравнении с клиновидными формами. Результаты трёхлетнего наблюдения показали, что проседания и расшатывания тибиального компонента не наблюдалось. Однако в 30,3 % (10 из 33) случаев на рентгенографии коленного сустава под металлическим блоком имелось разрежение костной ткани, что в более долгой перспективе (спустя 5-10 лет) могло бы привести к нестабильности компонента.

Применение клиновидных форм более успешно при протезировании компонентов с длинной интрамедуллярной ножкой, что описано в работе X.D. Yun еt al. (2016) [15].

Использование металлического блока актуально в случаях, когда нет возможности использовать костную аутопластику, при наличии дефектов средних размеров (до 10 мм глубиной) с предпочтением прямоугольной форме модуля ввиду возможной боковой скошенной нестабильности клиновидных форм [5].

Одной из самых простых методик при наличии обширных костных дефектов тибиального отдела является цементирование метилметакрилатом с армированием винтами. Среди недостатков в литературе описаны сложности, связанные с прессуризацией костного цемента при нарушении кортикального слоя, так как снижение высоты цементного ложа при полимеризации может достигать 2 % [5]. Ввиду возникновения возможной нестабильности компонента возникает необходимость дополнительного армирования винтами. Многие авторы описывают положительные результаты комплексного использования метилметакрилата с винтами в коррекции дефектов большеберцовой кости [1619]. Y. Liu et al. (2020) оценили биомеханические характеристики цементно-винтовой конструкции при 2А дефектах большеберцовой кости [16]. В сравнении с металлическими блоками цементно-винтовая фиксация снижает осевое воздействие на медиальный отдел, в то время как под металлическим блоком кость могла подвергаться резорбции, что вызывает нестабильность тибиального компонента. Авторы утверждают, что подобный тип фиксации наиболее состоятелен при малых деформациях (до 5 мм), поскольку при коррекции средних и больших дефектов (более 10 мм в глубину) имелась микроподвижность в 155 мкм. Расположение винтов зависело от объёма дефекта и объема произведённой резекции. Другая группа авторов во главе с C. Zheng (2020) в своём исследовании показала эффектив ность цементно-винтовой конструкции и при больших дефектах (около 20 мм) с использованием лишь двух вертикально расположенных винтов [17]. Именно в данной работе авторы подчёркивают, что вертикальное расположение винтов обеспечивает большую устойчивость тибиального компонента эндопротеза [17]. Вертикальное расположение наиболее оптимально также ввиду незначительного риска формирования остеолиза, что отражено в исследовании M. Klutzny et al. (2019). Авторы описывают прямую корреляцию тяжести остеолиза с размером угла введения винтов: чем меньше угол, тем больше выражен остеолиз [19]. Вопрос о количестве вводимых резьбовых винтов для усиления конструкции является спорным. По данным результатов исследования C. Zheng et al. (2016) количество используемых винтов в 40 операциях варьировало от 1 до 6 [20]. Однако авторы пришли к выводу, что рациональный подбор количества винтов зависит от размера и глубины дефекта, а также от размера самих винтов.

Исходя из полученных нами результатов, следует отметить, что применение метилметакрилата с армированием винтами является эффективным методом фиксации тибиального компонента эндопротеза при условии рационально построенной конструкции. Обобщая данные цитируемых авторов и собственные клинические результаты, отметим, что наиболее состоятельными являются конструкции с вертикальным введением резьбовых винтов перпендикулярно плато тибиального компонента эндопротеза, поскольку подобное расположение является оптимальным при опорных осевых нагрузках [17]. В результатах работы C. Zheng et al. (2020) с биомеханической точки зрения обусловлено вертикальное положение винта. Вертикально расположенный винт вместе с цементом снижает осевую нагрузку на медиальную часть большеберцовой кости на 32 %, в то время как диагонально расположенный лишь на 15 % [17]. Таким образом, фиксация винтами, введёнными горизонтально или диагонально относительно тибиального плато, является менее состоятельным вариантом ввиду большего риска микроподвижности [16, 17]. Необходимо использовать малое количество винтов (1-4) с целью сохранности большего объёма костной массы [17, 20].

В данном клиническом случае использовалось расположение винтов в виде правильного многоугольника, поскольку, согласно основам опорных конструкционных строений, данное расположение более прочное ввиду равномерного распределения осевой нагрузки. Винты в сочетании с костным цементом обеспечивают устойчивость большеберцового компонента эндопротеза коленного сустава.

Таким образом, предложенный способ позволяет восстановить полноценность опоры для тибиального компонента эндопротеза на плато большой берцовой кости, обеспечивает прочную фиксацию и правильную его ориентацию.

1.   Данный метод является эффективным способом замещения 2А дефектов большеберцовой кости в условиях дефицита материалов для проведения аутопластики.

2.   Цементно-винтовая пластика позволяет производить раннюю опорную нагрузку на оперированную нижнюю конечность, что способствует более быстрому восстановлению после операции.

3.   Данный вариант цементно-винтовой пластики в представленном клиническом случае показал положительные результаты. Полученные результаты требуют более длительного и более объёмного исследования в дальнейшем.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1.   Subchondral bone remodeling: a therapeutic target for osteoarthritis / X. Zhu, Y.T. Chan, P.S.H. Yung, R.S. Tuan, Y. Jiang // Front. Cell. Dev. Biol. 2021. Vol. 8. P. 607764. DOI: 10.3389/fcell.2020.607764.

2.   Aaron R.K., Racine J., Dyke J.P. Contribution of circulatory disturbances in subchondral bone to the pathophysiology of osteoarthritis // Curr. Rheumatol. Rep. 2017. Vol. 19, No 8. P. 49. DOI: 10.1007/s11926-017-0660-x.

3.   Subchondral bone in osteoarthritis: insight into risk factors and microstructural changes / G. Li, J. Yin, J. Gao, TS. Cheng, N.J. Pavlos, С. Zhang, M.H. Zheng // Arthritis Res. Iher. 2013. Vol. 15, No 6. P. 223. DOI: 10.1186/ar4405.

4.   Баитов В.С., Гуражев М.Б., Прохоренко В.М. Аутопластика костного дефекта большеберцовой кости при первичном эндопротезировании коленного сустава // Современные проблемы науки и образования. 2017. № 6. С. 19.

5. Замещение костных дефектов при первичном эндопротезировании коленного сустава / Н.Н. Корнилов, Т.А. Куляба, Р.М. Тихилов, А.В. Уа-земирский, А.В. Селин, А.И. Печинский, А.И. Петухов, И.И. Кроитору, А.В. Сараев // Травматология и ортопедия России. 2008. № 1. С. 76-81.

6.   Engh G.A. Bone loss classification. In: Revision Total Knee Arthroplasty. Baltimore: Williams & Wilkins. 1997. P. 63-120.

7.   Способ фиксации тибиального плато при эндопротезировании коленного сустава: пат. 2740467 Рос. Федерация / Ахтямов И.Ф., Гильмутдинов И.Ш., Хасанов Э.Р.; заявитель и патентообладатель: ФГБУ ВО «Казанский гос. мед. ун-т» ; заявл.: 26.06.2020 ; опубл.: 14.01.2021.

8.   Способ пластики дефектов большеберцовой кости: пат Рос. Федерация / Ахтямов И.Ф., Кузин В.В., Володин Ю.С., Шевченко С.С., Моз-дыков А.Ф. ; заявитель и патентообладатель: НИЦ Татарстана «Восстановительная травматология и ортопедия», Казанский гос. мед. унт. - № 2200494 ; заявл.: 16.06.1999 ; опубл.: 20.03.2003, Бюл. № 8.

9.   Yoon J.R., Seo I.W., Shin Y.S. Use of autogenous onlay bone graft for uncontained tibial bone defects in primary total knee arthroplasty // BMC Musculoskelet. Disord. 2017. Vol. 18, No 1. Р. 502. DOI: 10.1186/s12891-017-1826-4.

10.   Preliminary results of managing large medial tibial defects in primary total knee arthroplasty: autogenous morcellised bone graft / T. Sugita, T. Aizawa, N. Miyatake, A. Sasaki, M. Kamimura, А. Takahashi // Int. Orthop. 2017. Vol. 41, No 5. Р. 931-937. DOI: 10.1007/s00264-016-3339-4.

11.   Union, knee alignment, and clinical outcomes of patients treated with autologous bone grafting for medial tibial defects in primary total knee arthroplasty / K. Hosaka, S. Saito, T. Oyama, H. Fujimaki, E. Cho, K. Ishigaki, Y. Tokuhashi // Orthopedics. 2017. Vol. 40, No 4. P. e604-e608. DOI: 10.3928/01477447-20170418-01.

12.   Finite element analysis of the tibial bone graft in cementless total knee arthroplasty / K. Totoribe, E. Chosa, G. Yamako, H. Hamada, K. Ouchi, S. Yamashita, G. Deng // J. Orthop. Surg. Res. 2018. Vol. 13, No 1. Р. 113. DOI: 10.1186/s13018-018-0830-1.

13.   Fixation of tibial plateau fractures with synthetic bone graft versus natural bone graft: a comparison study / J.C. Ong, M.T. Kennedy, A. Mitra, J.A. Harty // Ir. J. Med. Sci. 2012. Vol. 181, No 2. P. 247-252. DOI: 10.1007/s11845-011-0797-y.

14.   Tsukada S., Wakui M., Matsueda M. Metal block augmentation for bone defects of the medial tibia during primary total knee arthroplasty // J. Orthop. Surg. Res. 2013. Vol. 8. P. 36. DOI: 10.1186/1749-799X-8-36.

15.   Reconstruction of complex proximal tibial defects using the long-stem tibial component combined with metallic wedge / X.D. Yun, L.P. An, J. Jiang, СЛ. Yao, H.T. Dong, J.X. Jin, Y.Y. Xia // Zhongguo. Gu. Shang. 2016. Vol. 29, No 5. P. 472-475.

16.   Biomechanical comparison between metal block and cement-screw techniques for the treatment of tibial bone defects in total knee arthroplasty based on finite element analysis / Y. Liu, A. Zhang, C. Wang, W. Yin, N. Wu, H. Chen, B. Chen, Q. Han, J. Wang // Comput. Biol. Med. 2020. Vol. 125. P. 104006. DOI: 10.1016/j.compbiomed.2020.104006.

17.   Finite element assessment of the screw and cement technique in total knee arthroplasty / C. Zheng, H.Y. Ma, Y.Q. Du, J.Y. Sun, J.W. Luo, D.B. Qu, Y.   G. Zhou // Biomed. Res. Int. 2020. Vol. 2020. P. 3710705. DOI: 10.1155/2020/3718705.

18.   Short-term effectiveness of bone cement combined with screws for repairing tibial plateau defect in total knee arthroplasty / S. Liu, S. Wang, T. Wu, Z.   Fan, Y. Zhang, Y. Rao, M. Tan // Zhongguo. Xiu. Fu. Chong. Jian. Wai. Ke. Za. Zhi. 2017. Vol. 31, No 9. P. 1055-1058. DOI: 10.7507/1002-1892.201704016.

19.   Screw track osteolysis in the cementless total knee replacement design / M. Klutzny, G. Singh, R. Hameister, G. Goldau, F. Awiszus, B. Feuerstein, C. Starke, С.Н. Lohmann // J. Arthroplasty. 2019. Vol. 34, No 5. P. 965-973. DOI: 10.1016/j.arth.2018.12.040.

20.   Relationship between screw numbers and severity of tibial bone defect in primary total knee arthroplasty / C. Zheng, Y.G. Zhou, H.Y. Ma, Z. Zhang, H.H. Fu, W.M. Wu, S. Piao, Y.Q. Du, S. Wang // Zhongguo. Gu. Shang. 2016. Vol. 29, No 5. P. 415-420.

Статья поступила в редакцию 02.03.2021; одобрена после рецензирования 08.06.2021; принята к публикации 23.08.2021.

Информация об авторах:

1.   Ильдар Фуатович Ахтямов - доктор медицинских наук, профессор, казанский государственный медицинский университет, Казань, Россия

2.   Ильдар Шавкатович Гильмутдинов - Республиканская клиническая больница Министерства здравоохранения Республики Татарстан, Казань, Россия

3.   Эльдар Равилевич Хасанов -казанский государственный медицинский университет, Казань, Россия

Теги: эндопротезирование коленного сустава
234567 Начало активности (дата): 05.01.2022 00:25:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова: эндопротезирование коленного сустава, дефект плато большеберцовой кости, пластика, костный цемент, армирование винтам
12354567899

Новый вариант пластики тибиального плато большеберцовой кости при эндопротезировании коленного сустава