Отдалённые результаты аллопластики и эндопротезирования коленного сустава при опухолевом поражении дистального конца бедренной кости. Клиническое наблюдение (к 100-летию со дня рождения профессора А.С. Имамалиева)

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Замещение суставных концов костей при опухолевом поражении консервированными трансплантатами имеет длинную историю и стало активно применяться в 60–80 годах прошлого века [1, 2, 3].  Одним из перспективных направлений развития этого метода считалось комбинированное использование трансплантата, армированного эндопротезом [4, 5]. По мере развития и совершенствования эндопротезирования суставов современные конструкции онкологических эндопротезов почти полностью заменили применение аллотрансплантатов суставных концов костей [6, 7, 8, 9, 10]. В то же время их комбинированное применение не утратило своего значения. Несмотря на постоянное усовершенствование конструкций онкологических эндопротезов и техники хирургического вмешательства, частота развития в послеоперационном периоде инфекционных осложнений, нестабильности и механических повреждений эндопротеза остается высокой, и продолжает  увеличиваться в последующие годы после операции [ 7, 9, 10, 11, 12].

Цель исследования - проследить на примере клинического наблюдения длительностью 45 лет сложный путь аллопластики суставных костей при опухолевом поражении от замещения консервированным трансплантатом до применения онкологических эндопротезов, а анализ встретившихся на этом пути трудностей и осложнений поможет хирургам избежать ошибок при лечении пациентов с данной патологией.  

Материал и методы исследования.

На основании изучения историй болезни и рентгенограмм прослежены результаты лечения пациента с гигантоклеточной опухолью дистального конца бедренной кости с 1979 г. по 2023 год.

История, о которой пойдет речь, началась в феврале 1979 года, когда молодой человек 27 лет поскользнулся на льду и упал, ударившись коленным суставом. По месту жительства в Липецкой области диагностировали повреждение внутреннего мениска левого коленного сустава. Проводилась иммобилизация коленного сустава, ФТЛ, ЛФК. Однако эффекта от лечения не было, боли в области сустава сохранялись и усиливались. На рентгенограммах коленного сустава, выполненных в ноябре 1979 г., выявлена опухоль, поражающая весь дистальный суставной конец левой бедренной кости.  От предложенной ампутации пациент отказался и был направлен на обследование в Москву.

В Центральном институте травматологии и ортопедии (ЦИТО) им. Н. Н. Приорова была диагностирована остеобластокластома дистального отдела левой бедренной кости (по современной классификации гигантоклеточная опухоль) (рис. 1а),  и пациента госпитализировали в городскую клиническую больницу №59 г. Москвы, в клинику травматологии и ортопедии, которую возглавлял Лауреат Государственной премии СССР, профессор Имамалиев Айдын Саларович, заведовавший кафедрой травматологии,  ортопедии и ВПХ Московского медицинского стоматологического института им. Н. А. Семашко и лабораторией консервации органов и тканей ЦИТО им. Н. Н. Приорова.

Одним из основных направлений научной деятельности А. С. Имамалиева были исследования по консервации и трансплантации костной ткани в эксперименте и клинике. Их результаты, опубликованные в монографиях, изданные на нескольких языках, стали классикой ортопедии в этом направлении [1]. Будучи главным ортопедом Минздрава СССР, А. С. Имамалиев способствовал активному внедрению в клиническую практику сохранных операций при опухолевых поражениях костей.

11 декабря 1979 г. пациенту была произведена резекция дистального суставного конца левой бедренной кости на протяжении 12 см с замещением дефекта аналогичным аллотрансплантатом, консервированным при температуре минус 70 градусов. Как показали экспериментальные исследования и клинические наблюдения, проведенные А. С. Имамалиевым, этот режим консервации был наиболее благоприятный для сохранения биологических свойств трансплантата, его сращения с материнской костью, предотвращения лизиса и сохранения прочности. Трансплантат зафиксировали к материнской кости внутрикостно кортикальным штифтом (рис.1б). Связочный аппарат сустава восстановили с помощью лавсановой ленты. В послеоперационном периоде 3 дня осуществляли дренирование области операции, а после заживления раны проведен курс ЛФК на функциональной шине. Через 3 недели после операции пациенту наложили кокситную гипсовую повязку и выписали на лечение по месту жительства с рекомендацией продолжить иммобилизацию до 6 мес.

По имевшимся клиническим наблюдениям, в эти сроки наступало сращение материнской кости с трансплантатом, после чего пациентам разрешали дозированную нагрузку с костылями до года, а затем еще полгода ходьбу с тростью. В результате опорность конечности восстанавливалась. Сгибание в суставе достигало 120–90 градусов. Болей в суставе не было. Такой результат сохранялся у больных до нескольких десятилетий.  Но, к сожалению, так лечение заканчивалось не всегда.

 У пациента через 6 месяцев гипсовая повязка была снята. На контрольных рентгенограммах отмечались слабые признаки намечавшегося сращения трансплантата с костью, и повязка была наложена вновь. Но сращение не наступило. Образовалась угловая деформация на стыке трансплантата и кости. В 1982 г. в г. Ельце произведена резекция концов трансплантата и бедренной кости. Конечность фиксировали гипсовой повязкой. Сращения не наступило. Пациент передвигался с помощью костылей. Обратился на консультацию к проф. Г. А. Илизарову. Рекомендована повторная аллопластика дистального конца бедренной кости в комбинации с эндопротезированием коленного сустава в клинике, руководимой профессором А. С. Имамалиевым.

 В этом фрагменте из истории болезни пациента хорошо прослеживаются трудности, которые сопровождали аллопластику суставных костей, среди них хочется отметить следующие.  Нередко после аллопластики отмечалась реакция мягкотканного ложа на трансплантат в виде экссудата и повышения температуры тела на протяжении 5–7 дней, создавая угрозу нагноения. Эти явления мы перестали отмечать, когда с 1980 года стали применять проточно-промывное дренирование раны после операции. Эта методика позволила контролировать и при необходимости активно вмешиваться в процесс заживления раны. При «чистых» ортопедических операциях проточно-промывное дренирование области операции было применено впервые в нашей стране. Сложной задачей являлась фиксация аллотрансплантата суставного конца к материнской кости. Применение накостного остеосинтеза избегали, опасаясь нагноения в области пластины, а также возможности лизиса трансплантата и снижения его прочности в местах проведения винтов. Аппараты внешней фиксации грозили инфицированием мягких тканей и трансплантата по ходу спиц. Внутрикостный остеосинтез четырехгранным штифтом не обеспечивал прочную фиксацию, а ретроградное введение штифта через коленный сустав и его блокирование были предложены позже. Трудно было добиться восстановления стабильности в суставе, так как боковые и крестообразные связки нередко приходилось удалять вместе с опухолью. Наблюдались случаи перелома трансплантата.

 Для решения этих проблем в 1978 г. Айдын Саларович предложил разработать имплантат, связывающий бедренную и большеберцовую кости, располагающийся в области межмыщелковой ямки и межмыщелкового возвышения костей, не затрагивая суставныеповерхности мыщелков и обеспечивающий стабильность в  суставе. Эта идея стала прообразом предложенной в 1980 г.  конструкции межмыщелкового эндопротеза коленного сустава А. С. Имамалиева и И. Г. Чемянова (Авторское свидетельство № 1093330). Эндопротез состоял из бедренного и большеберцового компонентов, полиэтиленового вкладыша и соединительного пальца. Рис. 2 (а, b). Конструкция эндопротеза обеспечивала возможность движений в суставе от 185 разгибания до 45 сгибания и ротационных движений, амплитуда которых увеличивалась от 0 в положении разгибания до 30 в положении сгибания. Соединение компонентов с помощью соединительного пальца обеспечивало суставу стабильность и полицентрический характер движений. Компоненты эндопротеза устанавливали в области межмыщелковой ямки бедренной и межмыщелкового возвышения большеберцовой кости, не затрагивая суставные поверхности мыщелков. Эндопротез фиксировали к костям с помощью конусных ножек с окнами для врастания костной ткани. Расположение ножек обеспечивало физиологический вальгус в суставе. Эндопротез изготавливали из сплава титана ВТ-5-1. В узле трения эндопротеза были использованы боковые вставки и соединительный палец из кобальт-хром-молибденового сплава и вкладыш из Полиамида-12, который впоследствии был заменен на высокомолекулярный полиэтилен. Конструкция узла подвижности была разборной, что позволяло легко соединить компоненты эндопротеза после установки в костях, а в случае необходимости замены полимерного вкладыша или соединительного элемента, легко разобрать конструкцию, не извлекая компоненты из кости. На период разработки эндопротеза, аналогичных конструкций в мире не было. Созданию эндопротеза предшествовали исследования рентгенанатомии и кинематики коленного сустава [13]. Эти исследования были отражены в диссертационной работе И. Г. Чемянова «Эндопротезирование коленного сустава межмыщелковым эндопротезом (экспериментальное исследование)» в 1985 г.  

Межмыщелковый эндопротез коленного сустава, изготовленный с удлиненной ножкой, был впервые применен нами для фиксации трансплантата суставного конца кости при замещении дефекта образующегося после резекции пораженного опухолью суставного конца бедренной кости в 1980 г. (Авторское свидетельство №1171017).

 Применение аллотрансплантата суставного конца кости, армированного межмыщелковым эндопротезом, позволило решить много накопившихся проблем.

Удлиненная конусная ножка эндопротеза обеспечивала надежное соединение трансплантата с костью, не требующее дополнительной внешней фиксации гипсовой повязкой. В то же время трансплантат защищал эндопротез от контакта с окружающими его тканями. Конструкция узла подвижности эндопротеза обеспечивала стабильность в суставе, полицентрический характер сгибания-разгибания и ротационные движения в физиологических пределах. Предполагалось, что эндопротез разгрузит трансплантат и защитит его от разрушения. В то же время, суставные поверхности трансплантата, соприкасаясь с суставными поверхностями сочленяющейся с ним кости, уменьшат нагрузку на эндопротез.

В 1984 г. больной вновь был госпитализирован в отделение ортопедии нашей клиники и ему была выполнена операция замены аллотрансплантата дистального конца бедренной кости в комбинации с межмыщелковым эндопротезированием коленного сустава (рис. 3 а, b). 

Сразу после операции восстановлена полная стабильность сустава и начата разработка движений, которые достигли 180–70 градусов. Пациент передвигался с помощью костылей, дозированно нагружая оперированную конечность. Через полгода наступило сращение трансплантата с костью и разрешена ходьба без дополнительных средств опоры. Боли в суставе не беспокоили.

В 1988 году пациент в результате аварии получил чрезвертельно-подвертельный перелом левой бедренной кости. Лечился скелетным вытяжением по месту жительства. Смещение отломков устранено не было. Перелом сросся с укорочением бедренной кости на 8 см. При этом нарушения функции сустава не отмечал. Укорочение компенсировал обувью.

В 1990 г. упал, в результате наступил перелом мыщелков трансплантата с незначительным смещением, но боли в суставе не беспокоили, сохранялась стабильность в суставе и пациент за помощью обращаться не стал. Через 6 месяцев при ходьбе отметил нестабильность в суставе. Обратился в клинику. Выявлен перелом мыщелков трансплантата, перелом соединительного элемента эндопротеза и износ полимерного вкладыша. Была выполнена операция фиксация мыщелков эндопротеза серкляжной проволокой, замена соединительного элемента и вкладыша эндопротеза. Послеоперационный период протекал без осложнений. Стабильность в суставе восстановлена. Амплитуда движений достигла 90 градусов.

В 2003 г., спустя 13 лет после предыдущей операции, пациент упал на льду. На рентгенограммах выявлено смещение мыщелков трансплантата, их лизис, износ полиэтиленового вкладыша эндопротеза (рис. 4 а). 

Учитывая сложившуюся ситуацию, было принято решение удалить трансплантат и межмыщелковый эндопротез и имплантировать эндопротез коленного сустава Сиваша с удлиненной ножкой бедренного компонента.  Данная конструкция относилась к связанным шарнирным эндопротезам.

06.05.2004 г., через 20 лет после имплантации межмыщелкового эндопротеза, пациенту выполнили операцию удаления эндопротеза и разрушенного трансплантата с замещением дефекта эндопротезом коленного сустава Сиваша с удлиненной ножкой бедренного компонента (рис. 4 b). Большеберцовый компонент эндопротеза фиксировали в проксимальном отделе большеберцовой кости костным цементом.  Послеоперационный период протекал без осложнений. Через 3 месяца после операции больной ходил с полной нагрузкой на оперированную конечность.

Мы уже имели опыт аналогичной операции у пациентки с хорошим отдаленным результатом. Но как выяснилось позже, на примере этого больного, при длительной нагрузке может наступить усталостный перелом ножки эндопротеза в месте крепления к узлу подвижности эндопротеза. Такое повреждение произошло у него при падении через два года после имплантации эндопротеза Сиваша.

На опытно-экспериментальном предприятии ЦИТО был изготовлен онкологический вариант ножки бедренного компонента эндопротеза Сиваша, усиливающий соединение ножки с узлом подвижности эндопротеза и заполняющий дефект дистального суставного конца бедренной кости.

В 2006 г. была выполнена операция замены поврежденного бедренного компонента эндопротеза на онкологический вариант с цементной фиксацией ножки в бедренной кости (рис. 5 а, b). Послеоперационный период протекал без осложнений. Девять лет пациент передвигался без дополнительных средств опоры. Боли не беспокоили.

Следующее обращение больного за помощью произошло в 2015 году, когда после дорожно-транспортного происшествия отметил умеренную нестабильность в боковых направлениях в коленном суставе. На рентгенограммах выявлен перелом большеберцового компонента эндопротеза внутри окружающей его цементной мантии в месте соединения ножки с узлом подвижности эндопротеза. Но болей в суставе не было. Движения сохранялись в объеме 90 градусов. Нестабильность компенсировал тутором, и за помощью обращаться не стал.

В 2017 году вновь упал, резко согнув ногу в коленном суставе. Отметил сильную боль и выраженное ограничение движений в суставе. На рентгенограммах выявлена миграция большеберцовой части узла подвижности эндопротеза из цементной мантии, окружающей ножку (рис.6 а). Больному был изготовлен большеберцовый компонент эндопротеза с дополнительной втулкой, усиливающей место соединения узла подвижности с ножкой.

В июле 2017 г. выполнена замена поврежденного большеберцового компонента эндопротеза Сиваша на усиленную конструкцию с ее цементной фиксацией в проксимальном отделе большеберцовой кости (рис. 6 b).

 Пять лет больной был полностью удовлетворен результатом операции, но осенью 2022 года при езде на велосипеде был сбит скутером, после чего появились боли в проксимальном отделе левой голени при нагрузке и движениях. Пациент был вынужден передвигаться с помощью костылей, ограничивая нагрузку на конечность.  На рентгенограммах выявлена резорбция кости вокруг цементной мантии, фиксирующей ножку эндопротеза в проксимальном отделе большеберцовой кости. В связи с нарушением фиксации в кости этот компонент необходимо было заменить (рис. 7а).

Был изготовлен большеберцовый компонент эндопротеза Сиваша с удлиненной ножкой и в июне 2023 года осуществлено удаление нестабильного большеберцового компонента эндопротеза вместе с цементной мантией и установка изготовленного компонента с удлиненной ножкой (рис. 7 b). Компонент фиксирован в кости с помощью костного цемента и дистальных блокирующих винтов. Через 2 недели после операции пациент был выписан на амбулаторное наблюдение по месту жительства с рекомендацией, дозированной нагрузки на конечность до трех месяцев. Через 3 месяца после операции ходит с помощью трости. Боли в суставе не беспокоят. Амплитуда движений в суставе от 180 до 90 градусов. Устроился на работу сторожем на одном из предприятий г. Геленджика. Несмотря на весь трагизм истории нашего пациента и переживаний врачей за планирование и исход его многочисленных операций, сам пациент результатом лечения во всех случаях был доволен.

7 июля 2023 г. исполнилось 97 лет со дня рождения А. С. Имамалиева. В этот день сотрудники кафедры посещают Троекуровское кладбище и возлагают цветы на могилу дорогого Учителя, талантливого Ученого, Хирурга, Организатора и Руководителя, сделавшего много для развития ортопедии и травматологии в нашей стране.

Результаты исследования и обсуждение.

Анализируя результаты прослеженного клинического наблюдения, хочется отметить следующее.

Применение массивных трансплантатов суставного конца кости позволяет восстановить анатомическую форму кости и нормальное взаиморасположение окружающих ее тканей. При надежном соединении трансплантата с костью их сращение наступает через 6–12 месяцев. Это требует длительной иммобилизации конечности гипсовой повязкой, после снятия которой наступает ограничение движений в суставе.

 Удаляя трансплантат во время ревизионных вмешательств, мы наблюдали в отдельных случаях прочное соединение тканей с костью в виде их врастания в кортикальную пластинку, но чаще отмечали плотное прилегание тканей к трансплантату, образуя вокруг него капсулу. В то же время, несмотря на хорошее взаимодействие с окружающими тканями и прочное соединение с костью, массивный трансплантат не перестраивается, оставаясь мертвой костью. Механические свойства консервированного трансплантата ниже прочности живой кости, выдерживающей значительные напряжения и способной адаптироваться к изменяющимся условиям и нагрузке, а также восстанавливаться после случайного повреждения. Трансплантат лишен этих свойств и, в случае перелома, требуется его удаление.

При аллопластике суставного конца кости возникают трудности восстановления стабильности в суставе.  Хочется подчеркнуть, что, наблюдая некоторых пациентов через 30 лет после аллопластики коленного сустава, несмотря на развитие признаков выраженного артроза, болей в суставе не было или они были незначительными.

Несмотря на вышеуказанные проблемы, применение трансплантатов суставных концов костей при опухолевых поражениях позволило сохранить конечность и восстановить ее функцию многим десяткам больных.

Эндопротезирование коленного сустава для замещения дефектов суставных концов костей при опухолевом поражении в нашей стране стали применять в середине 70–80 годов прошлого столетия. Онкологические эндопротезы изготавливали на базе шарнирного эндопротеза коленного сустава Сиваша, узел подвижности которого был выполнен из сплава кобальт-хром-молибдена, а конусные ножки из сплава титана ВТ-5-1. Онкологический вариант эндопротеза выполняли с удлиненной ножкой, в соответствии с размером дефекта кости. Конструкция узла подвижности эндопротеза обеспечивала моноцентрический характер движений в суставе и требовала для его установки резекцию кости на протяжении 3 см. Эндопротез не восстанавливал физиологический вальгус в суставе. Конусные ножки плотно вбивали в костномозговой канал кости без применения костного цемента. Последнее особенно важно в случае возможного ревизионного вмешательства.  Установка эндопротеза обеспечивала восстановление стабильности в суставе, возможность раннего начала движений и полной нагрузки на оперированную конечность уже через 3–4 месяца после операции. В то же время замещение дефекта эндопротезом нарушало нормальное взаиморасположение окружающих тканей, а значительное количество металла, вводимого в коленный сустав, плохо защищенный тканями, ухудшало заживление раны и способствовало развитию воспаления. Возникновению осложнений способствовало также значительное различие биомеханики и кинематики эндопротеза и естественного сустава. Применяя эндопротез Сиваша, мы неоднократно отмечали усталостные переломы в месте соединения узла подвижности эндопротеза с ножкой. После предложенного нами усиления места соединения компонентов втулкой, эти осложнения больше не наблюдались. Применение сплава титана ВТ-5-1 для изготовления ножек в первых конструкциях эндопротеза способствовало развитию металлоза в окружающих тканях, эти явления не отмечались после замены его на сплав ВТ-6.

Предложенная нами методика замещения дефекта суставного конца кости аллотрансплантатом, армированным межмыщелковым эндопротезом, позволила объединить положительные стороны аллопластики суставных концов костей и эндопротезирования коленного сустава. Конструкция межмыщелкового эндопротеза с удлиненной ножкой обеспечивала прочную фиксацию трансплантата к кости, разгружала трансплантат и уменьшала опасность его повреждения. Имплантация оригинальной конструкции эндопротеза восстанавливала стабильность в суставе, физиологический объем и характер движений, вальгусную ориентацию оси бедренной и большеберцовой костей. В то же время аналогичный трансплантат защищал эндопротез от контакта с мягкими тканями, восстанавливал анатомическую форму суставного конца кости и правильное взаиморасположение окружавших его тканей. Позволял при необходимости фиксировать к нему сухожилия мышц и связки. Комбинированное применение аллотрансплантата и эндопротеза позволило уже через несколько дней после операции начать разработку движений в суставе и дозированную нагрузку на конечность без дополнительной внешней иммобилизации.

Отдаленные наблюдения показали наряду с очевидными преимуществами предложенной методики комбинированного применения аллотрансплантата и эндопротеза и недостатки, присущие их изолированному использованию для замещения дефекта кости, образующегося после резекции пораженного опухолью суставного конца кости.

Среди осложнений были отмечены износ полиэтиленового вкладыша межмыщелкового эндопротеза, наступивший через 6 лет после операции.  Это привело к увеличению нагрузки на суставные поверхности трансплантата и соединительный палец эндопротеза, в результате наступил перелом мыщелка трансплантата, а затем усталостное разрушение соединительного пальца эндопротеза. После замены соединительного пальца и полиэтиленового вкладыша, несмотря на сохранявшийся перелом трансплантата, функция сустава и опорность конечности восстановились полностью. Боли пациента не беспокоили. И только через 6 лет после полного разрушения суставных поверхностей трансплантата и износа вкладыша эндопротеза, комплекс аллотранспплантат и эндопротез были удалены и заменены на эндопротез коленного сустава Сиваша.

 Небольшие поперечные размеры эндопротеза, располагавшегося в области межмышелковой ямки бедренной кости и межмыщелкового возвышения большеберцовой кости, не затрагивая суставные поверхности мыщелков, увеличивали нагрузку на трущиеся поверхности вкладыша и приводили к их повышенному износу.

Современные конструкции связанных эндопротезов, отдаленно напоминающие предложенный нами в 1979 году межмыщелковый эндопротез коленного сустава, имеют широкие суставные поверхности замещающие суставные поверхности мыщелков, а современные технологии и материалы, используемые для их изготовления, обеспечивают конструкциям высокую износостойкость и прочность.

Некоторые клиники применяют массивные трансплантаты суставного конца кости в комбинации с современными конструкциями онкологических эндопротезов, резецируя суставные поверхности трансплантата и используя его как втулку, улучшающую контакт с окружающими тканями.

Однако нам кажется, что будущее при замещении дефектов суставных концов костей принадлежит использованию эндопротезов в комбинации с имплантом, выполненным из современных композитных материалов и позволяющим, как и костный трансплантат, восстановить анатомическую форму резецированного суставного конца кости, хороший контакт с окружающими тканями и костью, легко поддающийся обработке во время операции в соответствии с размерами дефекта кости образовавшегося после удаления опухоли, но обладающего в отличии от трансплантата  достаточной механической прочностью. Применение современных технологий 3-D моделирования и печати могли бы  значительно улучшить и индивидуализировать изготовление таких имплантатов.

И хочется вспомнить А. С. Имамалиева, который еще в конце 70-х годов прошлого века предлагал использовать как альтернативу трансплантату имплантат суставного конца кости, выполненный из метилметакрилата, смешанного с измельченной костной крошкой,   армированный металлическим стержнем для фиксации к кости и изготовленный в пресс-форме суставного конца кости.

Об авторах

Иван Григорьевич Чемянов

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivanchemianov@gmail.com

Георгий Иванович Чемянов

Email: georgic@mail.ru

Михаил Викторович Паршиков

Email: parshikovmikhail@gmail.com

Николай Владимирович Ярыгин

Email: jarigin@msmsu.ru

Список литературы

Дополнительные файлы