Experience with the use of bioactive calcium phosphate-coated implants in multicomponent traumatic damage to the hip joint

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Objective. To study the effectiveness of using implants with a bioactive calcium-phosphate coating on the example of treating a patient with combined fractures of the acetabulum and the neck of the femur.

Materials and methods. A 52-year-old patient, injured as a result of a traffic accident with multicomponent damage to the right hip joint (transcervical fracture of the femoral neck and a high two-column fracture of the acetabulum). Osteosynthesis of the femoral neck fracture is made by three cannulated screws with a calcium-phosphate coating (patent of the RU No. 81427). For the osteosynthesis of the acetabular fracture, a reconstructive plate with a calcium-phosphate coating was used (patent of the RU No. 113945).

Results. Despite the heavy, multi-component destruction of the hip joint, consolidation of the fractures ensued. The remote result is tracked for 10 years. On the score scale of the functional results Harris 89 points, the result is rated as good.

The conclusion. The use of imantates with bioactive calcium-phosphate coatings from hydroxyapatite promotes activation of reparative processes in the region of fractures.

Full Text

Введение

Несмотря на развитие новых методов хирургического лечения, переломы области тазобедренного сустава представляют серьезную проблему современной травматологии [1]. К ним относятся переломы вертлужной впадины и переломы шейки бедренной кости. Так, переломы вертлужной впадины в подавляющем большинстве случаев возникают при высокоэнергетической травме [2]. Частота этих повреждений колеблется от 7 до 22,2 % всех переломов костей таза [3]. В то же время, переломы шейки бедра чаще возникают от действия травмирующей силы низкой энергии [4]. Данные переломы чаще встречаются у людей старшей возрастной группы. По данным M.J. Parker и соавт. [5], их частота составляет от 27 до 80 случаев на 100 тыс. населения. В настоящее время любые переломы области тазобедренного сустава в основном требуют хирургических методов лечения. При лечении повреждений вертлужной впадины, как правило, необходима открытая репозиции [6], напротив, остеосинтез переломов шейки бедренной кости выполняется закрытым методом [7]. Результаты лечения переломов, как вертлужной впадины, так и шейки бедра, зависят от многих факторов: тип перелома, степень повреждения хрящевой ткани, характер смещения отломков, наличие отломков в полости сустава, повреждение питающих сосудов, тяжесть травматизации мягких тканей, хирургического доступа, возраста пациента, преморбидного состояния и т. д. [8, 9].

Одним из неблагоприятных исходов течения посттравматического периода может быть развитие асептического некроза головки бедренной кости. Можно предположить, что причиной этого является не только тяжесть травмы, но и значительная травматизация тканей при открытом оперативном вмешательстве с использованием традиционного заднебокового хирургического доступа по Кохера – Лангенбека, сопровождающегося обнажением зоны перелома, скелетированием отломков вертлужной впадины и артротомией при проведении остеосинтеза. [10]. Иногда данное состояние связано с массивным разрушением головки бедренной кости и/или вертлужной впадины, обычно после 6–12 мес. с момента травмы [11]. Также возможен спонтанный остеолиз головки бедренной кости [12] который, как представляется, не является сущностью аваскулярного некроза или быстро прогрессирующего остеоартрита, а является отличительным примером посттравматического остеолиза. Патогенез этого осложнения четко не объяснен и должен быть дифференцирован от асептического некроза головки бедренной кости.

Несмотря на очевидные преимущества открытой репозиции переломов шейки бедренной кости, подобная хирургическая тактика ведет к большей частоте осложнений, чем при закрытой методике [13]. Нарушения кровоснабжения головки бедра у пациентов с внутрисуставными переломами тазобедренного сустава приводит к ее асептическому некрозу или несращению перелома [14]. По данным мировой литературы при своевременно оказанной помощи риск перечисленных осложнений варьируется от 4 до 22 % [15]. Несмотря на качественно выполненную репозицию переломов и достижение их консолидации, с течением времени асептический некроз головки бедренной кости у пациентов с переломами вертлужной впадины составляет не менее 10 % [16], а у пациентов с переломами шейки бедра достигает 15 % [17]. Частота же несращений переломов шейки бедренной кости составляет от 30 до 43,5 % [18]. Причиной этого могут быть ранняя нагрузка на поврежденный тазобедренный сустав, лизис кости в области имплантатов и потеря их взаимной связи. Также возможно увеличение сроков консолидации отломков в связи с ухудшением кровоснабжения надкостницы, сдавленной фиксирующей пластиной. В результате качество фиксации ухудшается, появляется подвижность в месте перелома, что и приводит к образованию ложного сустава области повреждения.

Ряд авторов утверждают, что для достижения сращения и повышения эффективности лечения переломов и их последствий, помимо обеспечения стабильной фиксации отломков, необходимо предпринимать меры для стимуляции нарушенного остеогенеза [19]. С целью большей интеграциии имплантатов с костью в настоящее время активно применяется покрытие на основе природного наноструктурированного кальций-фосфатного комплекса (ПНКФК). Имеется исследование, указывающее на эффективность применения подобных конструкций [20]. Данные покрытия обладают несколькими положительными свойствами, такими как биосовместимость [21], проявляющееся снижением вероятности асептического воспаления [22], остеокондукцией и остеоиндукцией, а также высокой твердостью, термо- и коррозиостойкостью, определяющейся повышением износоустойчивости металла [23] и изменением его иммуномодулирующих свойств [21, 24, 25]. Благодаря этим эффектам возможно улучшение результатов лечения переломов тазобедренного сустава.

Цель исследования — оценить эффективность применения имплантатов с покрытием на основе ПНКФК на примере лечения пациента с сочетанными переломами вертлужной впадины и шейки бедренной кости.

Материалы и методы

Перед началом исследования было получено информированное согласие пациента на участие. Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом Тюменского государственного университета Минздрава России (протокол № 76 от 16.09.2007).

Пациентка Б., 52 года, поступила в экстренном порядке в ОКБ № 3 Тюмени после автодорожной травмы. В момент травмы находилась на заднем пассажирском сидении легкового автомобиля. Доставлена с места происшествия в течение 40 мин. При поступлении в приемное отделение пациентка в сознании, находится в вынужденном положении на каталке, правая нижняя конечность иммобилизирована шиной Дитерихса. Предъявляет жалобы на боли в области правого тазобедренного сустава, невозможность движений правой ногой. Осмотрена травматологом, хирургом, нейрохирургом, урологом, анестезиологом. Выполнено: рентгенография грудной клетки, таза (обзорная), ультразвуковое исследование брюшной, грудной полостей и полости малого таза, общий анализ крови, общий анализ мочи (моча выведена катетером). Артериальное давление 100/70 мм рт. ст., частота сердечных сокращений 90 уд./мин, Hb 102 г/л.

После обследования выявлен высокий двухколонный перелом правой вертлужной впадины (сегмент 61 тип С 1.2 по АО/ASIF) с дислокацией отломков в полость таза, трансцервикальный перелом шейки правого бедра со смещением отломков (Pauwels II, Garden III). Забрюшинная гематома, ограниченная полостью таза. Диагностирован травматический шок II-III степени. По ISS — 30 баллов.

Начата инфузионная терапия. Учитывая невозможность наложения аппарата первичной фиксации по причине значительного разрушения правой подвздошной кости, принято решение фиксировать место повреждения методом скелетного вытяжения. Пациентка госпитализирована в отделение реанимации. После компенсации общего состояния на третьи сутки после травмы больная переведена в профильное отделение. В отделении проводилось симптоматическая терапия, лечебная физкультура, применялись антикоагулянты, скелетное вытяжение. В обязательном порядке, в плане предоперационной подготовки, выполнена полипроекционная рентгенография правой вертлужной впадины и компьютерная томография тазобедренного сустава (рис. 1).

 

Рис. 1. Рентгенограммы пациентки Б. в прямой (а), запирательной (b), подвздошной (c) проекциях, компьютерная томограмма правого тазобедренного сустава (d)

 

На 11-е сутки после поступления пациентке выполнены операции: перкутанный остеосинтез шейки правого бедрам тремя канюлированными винтами с биологически активным кальций-фосфатным покрытием (патент РФ № 81427) и остеосинтез переломов правой вертлужной впадины подвздошно-паховым доступом пластиной с биологически активным кальций-фосфатным покрытием (патент РФ № 113945) (рис. 2).

 

Рис. 2. Контрольные рентгенограммы пациентки Б.: прямая проекция (а), запирательная проекция (b), подвздошная проекция (c)

 

Послеоперационный период протекал без особенностей. Раны зажили первичным натяжением, швы сняты на 12-е сутки. После выписки пациентка наблюдалась в динамике. Переломы вертлужной впадины и шейки бедра консолидированы. Рентгенологическое подтверждение консолидации получено через 4 мес.

Через 6 мес. после травмы больничный лист был закрыт. На момент выхода на работу функциональный результат по Harris составил 92 балла. Пациентка ежегодно проходила контрольные осмотры травматолога с обязательной рентгенографией тазобедренного сустава. По истечении 5 лет было принято решение выполнить операцию — удаление канюлированных винтов из шейки бедра. Во время проведения операции удалось вынуть только один винт, а два других остались на месте по причине их интеграции в костную ткань (рис. 3).

 

Рис. 3. Рентгенограммы правого тазобедренного сустава пациентки Б. после неудачной попытки удаления канюлированных винтов, фиксирующих шейку бедра

 

Отдаленный результат прослежен до 10 лет. Со временем появились периодические невыраженные боли в области тазобедренного сустава и незначительная хромота, не ограничивающие привычную физическую нагрузку. По шкале Harris — 89 баллов, результат оценен как хороший.

Обсуждение

Сочетанные односторонние переломы костей таза и бедра встречаются в 49 % случаев среди всех переломов таза [26]. Большинство этих пострадавших — люди молодого, трудоспособного возраста, 25–31 года [27]. Лечение переломов вертлужной впадины и шейки бедренной кости является актуальной проблемой современной травматологии [6]. Одними из основных осложнений каждого из этих повреждений являются замедленное сращение (несращение) переломов и асептический некроз головки бедра, которые возникают в 4–22 % случаев [15]. Провоцирующими факторами подобных осложнений являются агрессивная хирургическая тактика (открытая репозиция перелома шейки бедра и остеосинтез вертлужной впадины заднебоковым доступом) [17]. В настоящее время наиболее атравматичным методом лечения переломов шейки бедренной кости является перкутанный малоинвазивный остеосинтез канюлированными винтами [28]. При хирургическом лечении двухколонных переломов вертлужной впадины предпочтительным является подвздошно-паховый доступ [29]. С целью минимизации хирургической травмы в лечении данной пациентки мы использовали перкутанный остеосинтез шейки бедренной кости и доступ по Letournel. Дополнительно к хирургической технике, применили имплантаты с биоактивным кальций-фосфатным покрытием с целью активации репаративнных процессов в области переломов [7].

В подтверждение адекватности выбранной хирургической тактики и применения имплантатов с покрытием на основе ПНКФК, несмотря на значительное разрушение костей тазобедренного сустава, был получен благоприятный клинический и рентгенологический результат. По прошествии максимального срока развития асептического некроза головки бедра при переломах вертлужной впадины и шейки бедренной кости (до 2 лет) [10, 12] была предпринята попытка удаления канюлированных винтов, фиксирующих шейку бедра. Два из трех винтов удалить не удалось по причине выраженной интеграции внешней поверхности имплантатов с костью.

Выводы

Сочетание малоинвазивного перкутанного остео-синтеза и подвздошно-пахового доступа при хирургическом лечении сочетанных переломов шейки бедра и двухколонных переломов вертлужной впадины является наиболее оптимальным в хирургическом лечении этих сочетанных повреждений.

Применение имлантатов с покрытием на основе ПНКФК способствует активации репаративных процессов в области переломов.

При планировании возможного удаления металлоконструкций после консолидации переломов, необходимо учитывать способность к выраженной интеграции с костью имплантатов с кальций-фосфатным покрытием.

×

About the authors

Alexey A. Grin

Tyumen State Medical University; Regional Hospital No. 3 of Tobolsk

Email: danilovaav.2000@mail.ru

MD, associate professor of the department of traumatology and orthopedics with the course of children’s traumatology INPR, doctor of the highest category traumatologist-orthopedist, head of the traumatologist-orthopedic department

Russian Federation, Tyumen; Tobolsk

Alexander A. Markov

Tyumen State Medical University

Email: danilovaav.2000@mail.ru

MD, associate professor of the department of traumatology and orthopedics with the course of children’s traumatology INPR

Russian Federation, Tyumen

Anastasiya V. Danilova

Tyumen State Medical University; Regional Clinical Hospital No. 2

Author for correspondence.
Email: danilovaav.2000@mail.ru

clinical resident of the second year of study of the department of traumatology and orthopedics with the course of children’s traumatology INPR, traumatologist-orthopedist

Russian Federation, Tyumen; Tyumen

Konstantin S. Sergeev

Tyumen State Medical University

Email: danilovaav.2000@mail.ru

PhD, professor, head of the department of traumatology and orthopedics with the course of children’s traumatology INPR

Russian Federation, Tyumen

References

  1. Ежов Ю.И., Смирнов А.А., Лабазин А.Л. Диагностика и лечение краевых переломов вертлужной впадины. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2003;(3):72-74. [Ezhov YuI, Smirnov AA, Labazin AL. Diagnosis and treatment of marginal acetabular fractures. Vestnik travmatologii i ortopedii im. N.N. Priorova. 2003;(3):72-74. (In Russ.)]
  2. Канзюба А.И. Внутренний остеосинтез при переломах вертлужной впадины. Травма. 2006;7(4):274-281. [Kanzyuba AI. Internal osteosynthesis for acetabular fractures. Travma. 2006;7(4):274-281. (In Russ.)]
  3. Солод Э.И., Лазарев А.Ф., Сахарных И.Н., Стоюхин С.С. Новые технологии остеосинтез переломов вертлужной впадины. Медицинский алфавит. 2014;2(11):6-10. [Solod EI, Lazarev AF, Sakharnykh IN, Stoyukhin SS. Novye tekhnologii osteosintez perelomov vertluzhnoi vpadiny. Meditsinskii alfavit. 2014;2(11):6-10. (In Russ.)]
  4. Гильфанов С.И., Ключевский В.В., Данилюк В.В. Оперативное лечение переломов вертельной области. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2005;(4):19-22. [Gilfanov SI, Klyuchevskiy VV, Danilyuk VV. Operative treatment of trochanteric fractures. Vestnik travmatologii i ortopedii im. N.N. Priorova. 2005;(4):19-22. (In Russ.)]
  5. Parker MJ, White A, Boyle A. Fixation versus hemiarthroplasty for undisplaced intracapsular hip fractures. Injury. 2008;39(7):791-795. https://doi.org/10.1016/j.injury.2008.01.011.
  6. Letournel E, Judet R, Elson RA, ed. Fractures of the Acetabulum. 2nd ed. Berlin: Spring-er-Verlag; 1993. P. 27-28, 346-350, 358-359, 363-397. https://doi.org/10.1007/978-3-642-75435-7_21.
  7. Masoud R, Bizouarn T, Trepout S, et al. Titanium dioxide nanoparticles increase superoxide anion production by acting on NADPH oxidase. PLoS One. 2015;10(12):e0144829. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0144829.
  8. Kim HT, Ahn JM, Hur JO, et al. Reconstruction of acetabular posterior wall fractures. Clin Orthop Surg. 2011;3(2):114-120. https://doi.org/10.4055/cios.2011.3.2.114.
  9. Song L, Tian Q, Liu Y, Shao Z, Yang S. Mid- and long-term clinical effects of trochanteric flip osteotomy for treatment of pipkin I and II femoral head fractures. Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao. 2013;33(9):1260-1264.
  10. Лобанов Г.В., Прудников Ю.В. Результаты оперативного лечения больных с переломами задней стенки вертлужной впадины, леченных традиционным способом с использованием хирургического доступа Кохера – Лангенбека. Травма. 2013;14(3):9-12. [Lobanov GV, Prudnikov YuV. Outcomes of surgical treatment of patients with posterior acetabular wall fractures treated in the traditional way, using Kocher–Langenbeck surgical approach. Travma. 2013;14(3):9-12. (In Russ.)]
  11. Batra S, Batra M, McMurtrie A, Sinha AK. Rapidly destructive osteoarthritis of the hip joint: a case series. J Orthop Surg Res. 2008;3:3. https://doi.org/10.1186/1749-799X-3-3.
  12. Seo GS, Dieudonne G, Mooney SA, Monu JU. Unexplained «massive osteolysis of femoral head» (MOFH) after acetabular fracture: occurrence and suggested patho-etiology. Acta Radiol. 2017;58(6):710-718. https://doi.org/10.1177/0284185116665422.
  13. Бондаренко А.В., Плотников И.А. Сравнительный анализ методов оперативного лечения переломоввертельной области у пациентов с политравмой. Политравма. 2011;(1):12-17. [Bondarenko AV, Plotnikov IA. The comparative analysis of surgical treatment of trochanteric fractures in patients with polytrauma. Polytravma. 2011;(1):12-17. (In Russ.)]
  14. Solberg BD, Moon CN, Franco DP. Use of a trochanteric flip osteotomy improves outcomes in pipkin IV fractures. Clin Orthop Relat Res. 2009;467(4):929-933. https://doi.org/10.1007/s11999-008-0505-z.
  15. Winquist RA. Locked femoral nailing. J Am Acad Orthop Surg. 1993;1(2):95-105. https://doi.org/10.5435/00124635-199311000-00004.
  16. Артюх В.А. Разработка усовершенствованных подходов к хирургическому лечению больных с переломами вертлужной впадины и их последствиями: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — СПб.; 2007. — 24с. [Artyukh VA. Razrabotka usovershenstvovannykh podkhodov k khirurgicheskomu lecheniyu bol’nykh s perelomami vertluzhnoĭ vpadiny i ikh posledstviyami. [dissertation abstract] St. Petersburg; 2007. 24 p. (In Russ.)] Available at: https://rusneb.ru/catalog/000200_000018_RU_NLR_bibl_1206373/.
  17. Буачидзе О.Ш., Волошин В.П., Зубков В.С., и др. Тотальное замещение тазобедренного сустава при тяжелых последствиях его повреждений. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2004;(2):13-17. [Buachidze OSh, Voloshin VP, Zubikov VS, et al. Total hip replacement in severe sequelae of its injury. Vestnik travmatologii i ortopedii im. N.N. Priorova. 2004;(2):13-17. (In Russ.)]
  18. Sadeghifar A, Saied A. Bilateral simultaneous femoral neck and shafts fractures — a case report. Arch Bone Joint Surg. 2014;2(4):268-271.
  19. Барабаш А.А., Барабаш А.П., Барабаш Ю.А., Алфимов Р.А. Замедленное костеобразование: пути решения проблемы. В кн.: Оптимизация лечения и реабилитации больных: труды общества травматологов-ортопедов Ростовской области. — Ростов н/Д: 2005. — C. 50-55. [Barabash AA, Barabash AP, Barabash YuA, Alfimov RA. Zamedlennoe kosteobrazovanie: puti resheniya problemy. In: Optimizatsiya lecheniya i reabilitatsii bol’nykh: trudy obshchestva travmatologov-ortopedov Rostovskoi oblasti. Rostov-na-Donu; 2005. P. 50-55. (In Russ.)]
  20. Карлов П.К., Погребенков В.М. Хирургическое устройство и керамический биоактивный материал для остеосинтеза. Патент RU № 2105529/ 27.02.1998. [Karlov PK, Pogrebenkov VM. Khirurgicheskoe ustroistvo i keramicheskii bioaktivnyi material dlya osteosinteza. Patent RU 2105529/ 27.02.1998. (In Russ.)] Available at: https://www1.fips.ru/
  21. Ахтямов И.Ф., Шакирова Ф.В., Гатина Э.Б., и др. Морфологическое исследование местного действия имплантата с твердой поверхностью при индуцированной травме. Гений ортопедии. 2015;(1):65-70. [Akhtiamov IF, Shakirova FV, Gatina EB, et al. A morphological study of the local effect of the implants with superhard-compound coatings on bone tissue under the conditions of induced trauma. Genii ortopedii. 2015;(1):65-70. (In Russ.)]
  22. Montanaro L, Testoni F, Poggi A, et al. Emerging pathogenetic mechanisms of the implant-related osteomyelitis by Staphylococcus aureus. Int J Artif Organs. 2011;34(9):781-788. https://doi.org/10.5301/ijao.5000052.
  23. Ляхов Н.З., ред. Биокомпозиты на основе кальций-фосфатных покрытий, наноструктурных и ультрамелкодисперсных биоинертных металлов, их биосовместимость и биодеградация. — Томск: ТГУ; 2014. [Lyakhov NZ, ed. Biokompozity na osnove kal’tsii-fosfatnykh pokrytii, nanostrukturnykh i ul’tramelkodispersnykh bioinertnykh metallov, ikh biosovmestimost’ i biodegradatsiya. Tomsk: TGU; 2014. (In Russ.)]
  24. Yang HW, Lin MH, Xu YZ, et al. Osteogenesis of bone marrow mesenchymal stem cells on strontium-substituted nano-hydroxyapatite coated roughened titanium surfaces. Int J Clin Exp Med. 2015;8(1):257-264.
  25. Wu K, Xu J, Liu M, et al. Induction of osteogenic differentiation of stem cells via a lyophilized microRNA reverse transfection formulation on a tissue culture plate. Int J Nanomedicine. 2013;8:1595-1607. https://doi.org/10.2147/ijn.s43244.
  26. El Moumni M, Schraven P, ten Duis HJ, Wendt K. Persistent knee complaints after retrograde unreamed nailing of femoral shaft fractures. Acta Orthop Belg. 2010;76(2):219-225.
  27. Гринь А.А., Белов В.А., Рабченюк М.А., и др. Социальные аспекты повреждений вертлужной впадины в городе Тюмень и на юге Тюменской области. Медицинская наука и образование Урала. 2011;12(4):129-131. [Grin AA, Belov VA, Rabchenjuk MA, et al. Social aspects of damages of cotyle in town Tyumen and on the south of the Tyumenskoy area. Meditsinskaya nauka i obrazovanie Urala. 2011;12(4):129-131. (In Russ.)]
  28. Буачидзе О.Ш., Оноприенко Г.А., Волошин В.П. Переломы вертлужной впадины и их оперативное лечение. Медицинский академический журнал. 2003;3(2):112-114. [Buachidze OSh, Onoprienko GA, Voloshin VP. Fractures of the acetabulum and surgical treatment. Meditsinskii akademicheskii zhurnal. 2003;3(2):112-114. (In Russ.)]
  29. Гринь А.А., Рунков А.В., Шлыков И.Л. Выбор оперативного доступа при лечении двухколонных переломов вертлужной впадины. Травматология и ортопедия России. 2014;(1):92-97. [Grin’ AA, Runkov AV, Shlykov IL. The choice of surgical approach in the treatment of two-column acetabular fractures. Travmatologiya i ortopediya Rossii. 2014;(1):92-97. (In Russ.)]

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Patient B. X-ray images in direct projection (a), obturator projection (b), iliac projection (c), and CT of the right hip joint (d)

Download (324KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Control X-ray images of patient B.: direct projection (a), obturator projection (b), iliac projection (c)

Download (191KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Patient B. X-ray images of the right hip joint after an unsuccessful attempt to remove cannulated screws securing the femoral neck

Download (216KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2020 Eco-Vector


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77-76249 от 19.07.2019.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies