Клиническое применение нового пластического материала перфоост в костной патологии детского возраста

Ключевые слова: костная патология, имплантат перфоост, детский возраст

В лаборатории консервации и трансплантации тканей с костным банком ГУН ЦИТО совместно с отделением детской костной патологии и подростковой ортопедии в 1997 году был получен новый деминерализованный костнопластический материал перфоост.

Применение данного имплантата с 1998 по 2003 гг. при хирургическом лечении 159 детей (174 операции, сроки наблюдения от 3 месяцев до 5 лет, возраст от 3 до 18 лет) с доброкачественными опухолями, опухолеподобными и системными заболеваниями скелета позволило добиться положительных клинических результатов в 98,7 % случаях.

Замещение пострезекционных дефектов костей у детей остается одной из актуальнейших проблем современной ортопедии. В связи с этим не прекращается поиск новых и совершенствование уже существующих пластических материалов, способных одновременно заполнить дефекты костей и стимулировать остеогенез. Среди используемых в настоящее время в костной патологии детского возраста биологических, полусинтетических и синтетических материалов деминерализованные костные имплантаты (ДКИ), обладая высокой биосовместимостью, остеоиндуктивными и остеокондуктивными свойствами, являются наиболее перспективными.

Материал и методы. В лаборатории консервации и трансплантации тканей с костным банком совместно с отделением детской костной патологии и подростковой ортопедии ГУН ЦИТО в 1997 году была разработана новая разновидность ДКИ – костный, кортикальный, поверхностно деминерализованный, лиофилизированный, перфорированный, стерильный аллоимплантат – аллокость, под названием перфоост. Стерилизация производилась потоком быстрых электронов дозой поглощения 20–25 кГр.

За указанный период с в отделении выполнялись костнопластические операции с применением перфооста. Пластический материал был использован с различной степенью деминерализации в виде отдельных форм (стандартные пластины перфоост, костная стружка, костная щебенка) и консистенций (гель на основе ДКИ) в зависимости от требований к имплантату в конкретном случае (рис. 1).

Рис. 1. Стандартные пластины имплантата перфоост.

Аллопластика имплантатами перфоост применялась нами как в чистом виде, так и в различных комбинациях с другими имплантатами и металлоконструкциями. В изолированном виде данный имплантат был применен при оперативных вмешательствах у 119 детей: с солитарной кистой кости – 39 пациентов; аневризмальной кистой кости – 27; неоссифицирующей фибромой – 13; хондробластомой – 10 (11 операций); фиброзной дисплазией – 10; болезнью Оллье – 7 (9 операций); остеофиброзной дисплазией – 6 пациентов; остеоид-остеомой – 2 наблюдения; костно-хрящевым экзостозом – 2 пациента; при синдроме Ларсен, врожденным ложным суставом, юношеским эпифизеолизом головки бедренной кости, гемимелической эпифизарной дисплазией и болезнью Пертеса – по одному наблюдению.

Показаниями к применению деминерализованных аллоимплантатов перфоост у больных данной группы являлись: краевые дефекты костей верхних конечностей не более 2/3 диаметра кости и 1/3 длины сегмента и краевые дефекты костей нижних конечностей не более 1/3 диаметра. Аллоимплантаты применялись не только в качестве материала, позволяющего временно заместить дефект кости, но и, учитывая относительную механическую прочность, в качестве интраоссальных фиксаторов. У одного больного с гемимелической формой эпифизарной дисплазии с помощью имплантата перфоост в виде аллоштифта выполнен артродез коленного сустава.

При замещении пострезекционных дефектов эпифизов костей небольших размеров в 11 случаях данный имплантат применен в виде костной щебенки (расщепленные стандартные пластины перфоост на более мелкие фрагменты) у детей с хондробластомами (рис. 2, а – г).

Рис. 2 а	Рис. 2 б
Рис. 2 в	Рис. 2 г

Рис. 2. Б-ая Ш., 15 лет. Хондробластома дистального эпифиза левой бедренной кости: а – рентгенограммы до операции; б – КТ до операции; в – интраоперационная картина: секторальная резекция дистального эпифиза левой бедренной кости, аллопластика перфоостом – костная щебенка; г – рентгенограммы после операции

В комбинации перфоост с замороженными кортикальными трансплантатами (ЗКТ) был использован у 6 больных с полиоссальной формой фиброзной дисплазии, в том числе в 5 случаях после удаления патологической ткани и замещения обширного дефекта производилась фиксация металлической пластиной (рис. 3, а, б).

Рис. 3 а	Рис. 3 б

Рис. 3. Б-ая М., 16 лет. Фиброзная дисплазия правой бедренной кости: а – рентгенограмма до операции; б – состояние после операции: обширная краевая резекция, аллопластика перфоостом в сочетании с замороженными кортикальными имплантатами с фиксацией L-образной пластиной.

Интрамедуллярный остеосинтез с наднадкостничной аллопластикой перфоостом мы использовали в 12 случаях у 9 больных с несовершенным остеогенезом, что способствовало укреплению и увеличению костной массы оперируемого сегмента (рис.4, а –в).

Рис. 4 а	Рис. 4 б	Рис. 4 в

Рис. 4. Б-ая Ш., 15 лет. Деформации нижних конечностей на почве несовершенного остеогенеза: а – рентгенограммы до операции; б – интраоперационная картина: корригирующие остеотомии левой бедренной кости, интрамедуллярный остеосинтез с наднадкостничной аллопластикой перфоостом; в – рентгенограммы после операции

В ряде случаев при болезни Оллье (2 наблюдения) и костных кистах (1 наблюдение), когда требовалось не только заместить пострезекционный дефект кости, но и произвести компенсацию укорочения пораженной конечности, мы совмещали костную аллопластику с удлинением сегмента. Показанием к данному методу явилось укорочение конечности на более чем 4 см (рис. 5, а , б).

Рис. 5 а	Рис. 5 б

Рис. 5. Б-ой Ф., 15 лет: а – укорочение правой плечевой кости на почве солитарной кисты; б – рентгенограмма после проведения краевой резекции верхней трети правой плечевой кости, аллопластики Перфоостом и удлинения на имплантате в аппарате Илизарова

Аллопластика дистракционного регенерата перфоостом была выполнена у 6 больных (витамин-Д-резистентный рахит – у 3 пациентов, при ахондроплазии, гипохондроплазии и врожденном укорочении нижней конечности по одному случаю). Показанием для применения перфооста в указанных случаях являлась необходимость ускорения процессов регенерации. С этой целью аллоимплантаты изготавливались с высокой степенью деминерализации и условно назывались костным матриксом (рис. 6, а, б).

Рис. 6 а	Рис. 6 б

 
Рис. 6.Б-ой Ч., 14 лет. а – рентгенограммы незрелого регенерата до костной пластики; б – рентгенограммы после аллопластики  дистракционного регенерата

У 2 пациентов, перенесших оперативное лечение по поводу кист костей, при наличии остаточных полостей под контролем компьютерной томографии в полость вводился гель, изготовленный на основе ДКИ.

Результаты. Результаты хирургического лечения больных с применением имплантата перфоост проанализированы с ортопедических и общехирургических позиций, что позволило нам комплексно оценить данный аллоимплантат в клинической практике.

Аллопластика перфоостом в качестве интраоссальных фиксаторов стимулирует регенерацию кости и позволяет избегать повторных операций с целью удаления аллоштифтов, в отличие от использования металлфиксаторов. Обладая достаточной эластичностью и механической прочностью, перфоост в виде костной щебенки использован для замещения пострезекционных дефектов эпифизов костей у детей с хондробластомой, что позволило не только плотно замещать дефект, но и создавать достаточно прочную и конгруэнтную суставную поверхность.

Использование поверхностно деминерализованных имплантатов при оперативных вмешательствах у больных с полиоссальной формой фиброзной дисплазии в сочетании с ЗКТ и металлоостеосинтезом, способствовало их более ранней перестройке, что позволяло начать более раннюю нагрузку на оперированную конечность.

Наднадкостничная аллопластика имплантатом перфоост с интрамедуллярным остеосинтезом у больных с несовершенным остеогенезом укрепляла и увеличивала костную массу оперируемого сегмента.

Костная аллопластика в сочетании с внеочаговым остеосинтезом у больных с укорочением конечностей на почве кист костей и болезни Оллье позволила не только заместить дефект кости, но и произвести удлинение пораженного сегмента.

Методика малоинвазивной аллопластики гелем на основе ДКИ позволила сократить время и существенно уменьшить объем оперативного вмешательства.

1. При изолированном использовании имплантаты перфоост перестраивались в среднем от 8 до 12 месяцев.

2. В случаях массивной аллопластики при обширных резекциях костей у больных с фиброзной дисплазией, когда поверхностно деминерализованные аллоимплантаты сочетались с кортикальными замороженными имплантатами, консервированными в парах формалина, срок перестройки удлинялся до 16 месяцев.

3. При проведении наднадкостничной аллопластики у пациентов с несовершенным остеогенезом перестройка имплантатов сокращалась до 6–8 месяцев.

Анализ сроков неорганотипической перестройки имплантатов перфоост показал его зависимость от ряда факторов: объема самого дефекта; количества и качества пластического материала; нозологии заболевания и методики оперативного вмешательства.

У 157 больных (98,7 % от общего количества наблюдений) после костнопластических операций с применением аллоимплантатов перфоост рентгенологически отмечалась законченная перестройка имплантатов, или образование груботрабекулярной структуры. В случаях, когда производилась массивная или комбинированная аллопластика, имплантаты были прочно спаяны между собой и с материнской костью, контуры их прослеживались, а их полная перестройка еще не произошла. При этом отсутствовали признаки рецидива заболевания.

Функциональная оценка оперированной конечности соответствовала нормальным срокам восстановления в зависимости от объема хирургического вмешательства. У 2 пациентов (1,3 %) в течение первых трех недель с момента операции произошло нагноение в области операционной раны. Этим больным производилась комбинированная аллопластика перфоост + ЗКТ в сочетании с металлоостеосинтезом, что, по нашему мнению, является фактором риска.

Обсуждение. Основным пластическим материалом, используемым для лечения данной категории больных, до последнего времени являлись замороженные кортикальные трансплантаты. Но многолетний клинический опыт использования данного имплантата выявил длительные сроки перестройки и отсутствие у него остеоиндуктивного потенциала [1,7]. В условиях испытательной лаборатории ГУН ЦИТО были проведены работы по сравнению прочностных характеристик ЗКТ и перфооста, которые выявили, что последний уступает по своим механическим свойствам ЗКТ [3]. На основании вышеуказанного, нами определены противопоказания по использованию перфооста при сегментарных резекциях. Но пластические свойства и относительная механическая прочность позволяют использовать их при обширных краевых резекциях в комбинации с ЗКТ [4]. С биологической точки зрения идеальным методом костной пластики является аутопластика, однако в связи с ограниченными возможностями у детей (увеличение продолжительности операции, дополнительная операционная травма, опасность инфекции) данный метод не всегда приемлем [2, 9]. Искусственные имплантаты, в силу определенных причин, так же не могут служить полноценным пластическим материалом для замещения костных дефектов, особенно у детей (отсутствие остеоиндуктивных, у некоторых видов – остеокондуктивных свойств, частые несращения и образование фиброзных футляров вокруг имплантатов и т.д.) [6, 10].

С середины 60-х годов прошлого века начинается активное научное и практическое изучение ДКИ, которое выявило, что они обладают высокой биосовместимостью, остеоиндуктивными и остеокондуктивными свойствами [8,13]. Деминерализованные аллоимплантаты (перфоост, деминерализованный костный матрикс, гель на основе ДКИ) содержат костные морфогенетические белки (КМБ), которые индуцируют остеогенез и активно влияют на репаративные процессы в костной ткани на клеточном уровне. Данная способность КМБ усиливается в частично или поверхностно деминерализованных имплантатах [11].

Положительные результаты клинического использования ДКИ повлекли за собой дальнейшие исследования и разработки в этой области и в 1986 г. появилось сообщение Е. Gendler о создании новой разновидности ДКИ – Perfobone. Данный аллоимплантат представляет собой поверхностно-деминерали-зованный, перфорированный имплантат, стерилизованный оксидом этилена. Автором проводились экспериментальные исследования, которые выявили высокие остеоиндуктивные свойства данного материала [12].

Применение Perfobone в отделении детской костной патологии и подростковой ортопедии в 1995–1997 гг. показало его преимущества по сравнению с другими видами костных имплантатов, которые изготавливались и использовались в ЦИТО. Это послужило поводом для разработки и внедрения в клиническую практику отечественного деминерализованного костного имплантата перфоост [5]. Главной отличительной особенностью данного материала, в частности от Perfobone, является его стерилизация потоком быстрых электронов дозой поглощения 20–25 кГр. Технология его изготовления включает в себя также процессы деминерализации и лиофилизации.

Заключение. Положительные результаты клинического применения перфооста при хирургическом лечении детей с доброкачественными опухолями, опухолеподобными и системными заболеваниями скелета обосновывают его неоспоримые преимущества по сравнению с другими костными аллоимплантатами, используемыми в настоящее время.

Являясь одной из разновидностей ДКИ, перфоост обладает остеоиндуктивными и остеокондуктивными свойствами, высокой биосовместимостью, минимальной антигенной активностью, относительной механической прочностью и пластичностью, а стерилизация потоком быстрых электронов обеспечивает высокий уровень безопасности. Вышеперечисленные свойства позволяют применять данный аллоимплантат при замещении дефектов костей различных форм и размеров в виде интрамедулярных аллоштифтов и накостных фиксаторов, также в качестве остеоиндукторов в комбинации с другими имплантатами и металлическими конструкциями.

Учитывая положительный клинический опыт использования перфооста, мы рекомендуем данный аллоимплантат для применения не только в детской костной патологии, но и в широкой практике костнопластической хирургии.

Литература

1. Виноградова Т.П., Лаврищева Г.И. Регенерация и пересадка костей. М.: Медицина, 1974, с. 246.

2. Волков М.В., Бизер В.А. Гомопластика костной ткани у детей. М.: Медицина, 1969, с. 216.

3. Касымов И.А., Гаврюшенко Н.С. Механические свойства различных видов костных аллопластических трансплантатов. Вестн. травматол. ортопед. М., 1999, 2, с. 62 – 65.

4. Касымов И.А. Костнопластические оперативные вмешательства у детей с костной патологией. Дисс. докт. мед. наук. М., 2000, с. 76 – 79, 275.

5. Лекишвили М.В., Касымов И.А. Способ изготовления костного аллотрансплантата (Патент на изобретение РФ № 2147800 от 17.02.1999).

6. Макунин В.И. Замещение дефектов кости керамикой на основе гидроксиаппатита при опухолях и опухолеподобных заболеваниях. Автореф. канд. мед. наук. М., 1998, с. 12 – 14.

7. Панова М.И. Костная гомопластика в клинике травматологии и ортопедии. Док. дисс. М., 1963, с. 92–120.

8. Савельев В.И. Некоторые теоретические аспекты трансплантации деминерализованной костной ткани. Сб. науч. тр.: Получение и клиническое применение деминерализованных костных трансплантатов. Л., 1987, с. 4–12.

9. Burchardt H. The biology of bone graft repair, Clin. Orthop., 1983, p. 28 – 42.

10. Cameron H.U. Tricalcium phosfate as a bone graft sulstitute Contemp. Orthop., 25, p. 506 – 508.

11. Gupta М., Tuli S.M. Effect of phospholipids on the transformation of amorphous calcium phosphate to hydroxyapate in vite, Acta Orthop. Scand., 1982, 53, 6, p. 857 – 865.

12. Gendler E. Perforated demineralized bone matrix: A new form of osteoinductive biomaterial, J. Biomed. Mater. Res., 1986, 20, 6,p. 687–697.

13. Urist M.R. Surface decalcified allogenic bone (SDAB) implants: A preliminary report of 10 cases and 25 comparable operations with undecalcified lyophilized bone implants, Clin. Orthop., 1968, 56, p. 37 – 50.

Вопросы, ответы, комментарии