Аддитивные технологии у пациентов с обширными дефектами костей нижних конечностей

После первичного остеосинтеза костей и эндопротезирования суставов одним из осложнений является нестабильность имплантата с формированием костных дефектов. Для замещения костного дефекта применяют различные виды костнопластического материала, а также аугменты и укрепляющие конструкции из титана с пористым покрытием.

ВВЕДЕНИЕ

 
Несмотря на современные возможности реконструктивной травматологии и ортопедии остается нерешенным вопрос замещения обширных костных дефектов костей и суставов [1].
 
Применение костезамещающих регенерируемых материалов (ауто- и аллотрансплантат) повышает местный регенераторный потенциал за счет остеоиндуктивных и остеокондуктивных свойств. Для замещения ограниченных костных дефектов используются аугменты с пористым покрытием, укрепляющие конструкции, опорные кольца и их комбинации [2, 3, 4].

При комбинированных дефектах костей и суставов, когда нет возможности использовать имеющиеся в арсенале конструкции, имплантируют индивидуальные имплантаты [5, 6].

Персонифицированный подход к пациенту в медицине набирает все большую популярность. Трехмерная печать (3D-печать) адаптирована к широкому спектру хирургических специальностей. По данным PubMed с 2011 г. по ноябрь 2019 г. имеется 370 публикаций о применении 3D-печати во всех хирургических областях. Отмечается экспоненциальное увеличение исследований, посвященных хирургическому применению 3D-печати с 2014 года, с наибольшим ростом в челюстно-лицевой хирургии, сосудистой хирургии, оториноларингологии, офтальмологии, кардиохирургии, торакальной хирургии, ортопедии [7, 8, 9].
 

В травматологии, ортопедии и реконструктивной хирургии наиболее часто 3D-печать применяется при создании индивидуальных экзопротезов, ортезов, макетов для обучения, хирургических шаблонов для остеотомий или резекций, высокоточных трехмерных моделей для предоперационного планирования, персонифицированных металлоконструкций.
 
Кроме того, с помощью 3D-принтеров создаются индивидуальные имплантаты из титана, костезамещающего материала, благодаря которым появилась возможность замещения любых по форме, сложности и размерам костных дефектов [10].

В России первая операция с применением аддитивных технологий выполнена в 2015 году [11]. Создание и внедрение аддитивных технологий возможно только при комплексном подходе совместно с привлечением специалистов IT-технологий, производства, инженерии, врачей, при достаточном финансировании как и медучреждений, так и промышленных предприятий [12].

ЦЕЛЬ: ОЦЕНИТЬ КРАТКОСРОЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЗАМЕЩЕНИИ ДЕФЕКТОВ КОСТНОЙ ТКАНИ ПОСЛЕ НЕУДАЧ В ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИИ КРУПНЫХ СУСТАВОВ И ОСТЕОСИНТЕЗА КОСТЕЙ КОНЕЧНОСТЕЙ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
 
В отделении травматологии и ортопедии МОНИКИ с 2018 г. по ноябрь 2019 г. наблюдалось 7 пациентов с дефектами вертлужной впадины, которым применен метод аддитивных технологий. Мужчин - 6, женщин - 1, в возрасте от 25 до 72 лет. Средний срок наблюдения составил 9 месяцев. Данное исследование имеет ободрение локального этического комитета, пациенты подписали добровольное информированное согласие на участие в исследовании. Исследование проведено в соответствии с принципами Хельсинкской декларации в её последней редакции, принятой на 64-й Генеральной Ассамблее Всемирной медицинской ассоциации (World Medical Association - WMA), Форталеза, Бразилия, октябрь 2013 г.

 

Среди пролеченного нами контингента с дефектами вертлужной впадины преобладали пациенты с посттравматическим коксартрозом - 6 случаев, в 1 случае - состояние после тотального эндопротезирования, ревизионного эндопротезирования с перипротезной инфекцией и установкой спейсера тазобедренного сустава (табл. 1) [13].
 
 
Комплекс диагностических процедур включал рентгенологическое и томографическое исследование, определение воспалительной реакции в общем анализе крови.

По результатам компьютерной томографии в программе 3-matic проводилась оценка дефекта кости с последующим созданием трехмерной цифровой модели (рис. 1).
 
 
Цифровая конструкция имеет взаимно равные пространственные углы, которые располагаются в массиве костной ткани лонной, седалищной и подвздошной костей. Печать индивидуального имплантата проводилась из титанового порошка на трехмерном принтере Trumpf TruPrint 1000.

Индивидуальный имплантат. Разработка имеет ряд преимуществ, отличающих ее от уже существующих: прочная и анатомичная фигура обеспечивает легкость крепления и фиксации; эргономичность конструкции по-зволяет применять ее без удаления металлофиксаторов; низкая травматичность по принципу allinside; удобное выполнение костной пластики вокруг конструкции.

 
Конструкция индивидуального вертлужного компонента предусматривает принципы рационального крепления. Вертлужная впадина формируется синостозом трех костей: подвздошной, лонной, седалищной. Крепление предусматривает фиксацию, по меньшей мере, одним винтом с угловой стабильностью в каждой из костей. При этом оси этих винтов пересекаются в центре ротации тазобедренного сустава под взаимно равными углами (рис. 2).
 
 
Методы хирургического лечения, примененные в данном исследовании: первичное тотальное эндопротезирование (6 случаев) и ревизионное эндопротезирование (1 случай) тазобедренного сустава с установкой персонифицированного армирующего кольца с костной пластикой (рис. 3).
 
 
Хирургическая техника. Этапы операции заключались в следующем: заднее-наружный доступ к тазобедренному суставу, обработка вертлужной впадины, имплантация индивидуальной конструкции с последовательной фиксацией ее винтами в лонную, седалищную и подвздошную кости, костная пластика дефекта вертлужной впадины и установка полиэтиленовой чашки на цементе, установка бедренного компонента и головки с последующим ее вправлением. Послойное ушивание раны.
 

РЕЗУЛЬТАТЫ

 
Во всех случаях удалось достигнуть восстановления опороспособности нижней конечности. В одном случае в раннем послеоперационном периоде отмечен вывих эндопротеза тазобедренного сустава. Вывих устранен открытым вправлением с заменой бедренного компонента и сменой пространственной ориентации. Осложнение обусловлено слабостью мышечной системы у пациента после неоднократных оперативных вмешательств. На контрольных рентгенограммах в динамике признаков нестабильности не определяется.

Использование аддитивных технологий при дефектах костной ткани позволяет восполнить недостаток костной ткани и, соответственно, улучшить результаты ревизионных вмешательств (табл. 2).

У семи пациентов средний общий показатель по шкале Харриса до операции составил 37,8 балла, после операции - 80,2 балла. Болевой синдром после операции у всех пациентов также оценивался в баллах по шкале Харриса и составил 37,1 балла. Функциональные возможности пациентов перед операцией -10,8 (8-15) балла. Функциональные возможности пациентов после операции были оценены в 38,4 балла.

Высверливание каналов под винты выполняется изнутри сустава, что снижает травматичность операции, так как нет необходимости отсепаровывания мягких тканей для крепления фланцев стандартных конструкций. Сама технология установки предусматривает минимальную возможность смещения центра ротации эндопротеза сустава, что способствует более длительному ресурсу шарнира и позволяет снизить процент послеоперационных осложнений.

Во время операции применяется костная ауто- или аллопластика дефекта, которая удобна в применении из-за конструктивных особенностей - небольшой площади и объема индивидуального имплантата.

Рентгенологическая оценка остеоинтеграции имплантата составила 100 % с использованием критериев по Moore с соавторами [14].

 

ОБСУЖДЕНИЕ

 
Современные конструкции, применяемые для замещения дефектов костей конечностей, не всегда позволяют малотравматично, правильно ориентированно и стабильно установить имплантат. Применение аддитивных технологий имеет ряд ограничений, финансирование и юридическое сопровождение в практическом здравоохранении. При совершенствовании технологий производства применение индивидуальных конструкций будет возрастать. Отличительной особенностью 3D-имплантатов является возможность применения их в тяжелых клинических случаях, когда известные методы лечения не эффективны [15].

Применение индивидуальных трехфланцевых конструкций имеет ряд недостатков: травматичность доступа, сложность установки, нарушение ориентации индивидуального компонента и высокая частота инфекционных осложнений [16, 17].

Отличительной особенностью предлагаемой системы является введение в предоперационное планирование цифрового анализа результатов компьютерной томографии на специально разработанном программном обеспечении для подбора типа и размера необходимого компонента, изменение конструкции ацетабулярного компонента за счет отверстий под винты с угловой стабильностью, при этом продольные оси отверстий пересекаются под взаимно равными углами в центре экваториальной плоскости эндопротеза, подобно кристаллической структуре алмаза или кремния.

ВЫВОДЫ
 
Применение предлагаемой индивидуальной конструкции позволяет снизить риск послеоперационных осложнений, а именно, риск инфекционных осложнений за счет уменьшения времени и травматичности операции. По результатам краткосрочного наблюдения инфекционных осложнений в раннем и отсроченном послеоперационном периоде не наблюдалось.

Планирование и цифровое моделирование с правильно ориентированным компонентом не всегда позволяет избежать вывиха эндопротеза, обусловленного слабостью мышечной системы.

 
Перспективно использование аддитивных технологий не только при первичном и ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава, но и при ревизионном эндопротезировании коленного сустава и реостеосинтеза костей нижних конечностей. В дальнейшем за счет средств гранта Президента Российской Федерации двум пациентам с наличием дефектов бедренной кости и коленного сустава планировалось выполнить артродез коленного сустава с установкой индивидуального штифта с замещением дефекта пористой втулкой и реостеосинтез комбинированным индивидуальным металлофиксатором бедренной кости (1 случай).
 
ЛИТЕРАТУРА
 
1. The use of porous tantalum augments for the reconstruction of acetabular defect in primary total hip arthroplasty / T.X. Ling, J.L. Li, K. Zhou,Q. Xiao, F.X. Pei, Z.K. Zhou // J. Arthroplasty. 2018. Vol. 33, No 2. P. 453-459. DOI: 10.1016/j.arth.2017.09.030

2. Acetabular reconstruction using porous metallic material in complex revision total hip arthroplasty: A systematic review / H. Migaud, H. Common, J. Girard, D. Huten, S. Putman // Orthop. Traumatol. Surg. Res. 2019. Vol. 105, No 1S. P. S53-S61. DOI: 10.1016/j.otsr.2018.04.030

3. Acetabular reconstruction with impaction bone-grafting and a cemented cup in patients younger than fifty years old / B.W. Schreurs, V.J. Busch, M.L. Welten, N. Verdonschot, T.J. Slooff, J.W. Gardeniers // J. Bone Joint Surg. Am. 2004. Vol. 86, No 11. P. 2385-2392. DOI: 10.2106/00004623-200411000-00004

4. Ревизионное эндопротезирование вертлужного компонента эндопротеза тазобедренного сустава / В.Ю. Мурылев, Н.В. Петров, Я.А. Рукин, П.М. Елизаров, А.Д. Калашник // Кафедра травматологии и ортопедии. 2012. № 1. С. 20-25.

5. The use of an Ossis custom 3D-printed tri-flanged acetabular implant for major bone loss: minimum 2-year follow-up / D.C. Kieser, R. Ailabouni, S.C.J. Kieser, M.C. Wyatt, P.C. Aarmour, M.H. Coates, G.J. Hooper // Hip Int. 2018. Vol. 28, No 6. P. 668-674. DOI: 10.1177/1120700018760817

6. Survivorship and clinical outcomes of custom triflange acetabular components in revision total hip arthroplasty: a systematic review / I. de Martino, V. Strigelli, G. Cacciola, A. Gu, M.P. Bostrom, P.K. Sculco // J. Arthroplasty. 2019. Vol. 34, No 10. P. 2511-2518. DOI: 10.1016/j.arth.2019.05.032

7. Preliminary results of a 3D-printed acetabular component in the management of extensive defects / M. Citak, L. Kochsiek, T. Gehrke, C. Haasper, E.M. Suero, H. Mau // Hip Int. 2018. Vol. 28, No 3. P. 266-271. DOI: 10.5301/hipint.5000561

8. Surgical applications of three-dimensional printing: a review of the current literature and how to get started / D. Hoang, D. Perrault, M. Stevanovic, A. Ghiassi // Ann. Transl. Med. 2016. Vol. 4, No 23. P. 456. DOI: 10.21037/atm.2016.12.18

9. Metallic powder-bed based 3D printing of cellular scaffolds for orthopaedic implants: A state-of-the-art review on manufacturing, topological design, mechanical properties and biocompatibility / X.P. Tan, Y.J. Tan, C.S.L. Chow, S.B. Tor, W.Y. Yeong // Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 2017. Vol. 76. P. 1328-1343. DOI: 10.1016/j.msec.2017.02.094

10. Карякин Н.Н., Горбатов Р.О. Применение аддитивных технологий 3D печати в травматологии, ортопедии и реконструктивной хирургии // Тезисы II конгресса «Медицина чрезвычайных ситуаций. Современные технологии в травматологии и ортопедии» / Первый Моск. гос. мед. ун-т им. И.М. Сеченова. М., 2017. С. 25.

11. Применение индивидуальной трехфланцевой конструкции при ревизионном эдопротезировании с нарушением целостности тазового кольца (клинический случай) / Р.М. Тихилов, И.И. Шубняков, А.Н. Коваленко, С.С. Билык, А.В. Цыбин, А.О. Денисов, Г.Д. Дмитревич, П.Н. Вопиловский // Травматология и ортопедия России. 2016. Т. 22, № 1. С. 108-116.

12. Шастов А.Л., Кононович Н.А., Горбач Е.Н. Проблема замещения посттравматических дефектов длинных костей в отечественной травматолого-ортопедической практике (обзор литературы) // Гений ортопедии. 2018. Т. 24, № 2. С. 252-257. DOI: 10.18019/1028-4427-2018-24-2-252-257

13. Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Денисов А.О. Классификации дефектов вертлужной впадины: дают ли они объективную картину сложности ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава? (критический обзор литературы и собственных наблюдений) // Травматология и ортопедия России. 2019. Т. 25, № 1. С. 122-141.

14. Radiographic signs of osseointegration in porous-coated acetabular components / M.S. Moore, J.P. McAuley, A.M. Young, C.A. Engh Sr. // Clin. Orthop. Relat. Res. 2006. Vol. 444. P. 176-183. DOI: 10.1097/01.blo.0000201149.14078.50

 
15. Среднесрочные результаты использования индивидуальных конструкций при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава / А.Н. Коваленко, А.А. Джавадов, И.И. Шубняков, С.С. Билык, А.О. Денисов, М.А. Черкасов, А.И. Мидаев, Р.М. Тихилов // Травматология и ортопедия России. 2019. Т. 25, № 3. С. 37-46. DOI:. 10.21823/2311-2905-2019-25-3-37-46

16. Glas P.Y., Bejui-Hugues J., Carret J.P. Arthroplastie de hanche pour sequelle de fracture de l'acetabulum // Rev. Chir. Orthop. Reparatrice Appar. Mot. 2005. Vol. 91, No 2. P. 124-131. DOI: 10.1016/s0035-1040(05)84289-8

17. Paprosky W.G., Muir J.M. Intellijoint HIP®: a 3D mini-optical navigation tool for improving intraoperative accuracy during total hip arthroplasty // Med. Devices (Auckl). 2016. Vol. 9. P. 401-408. DOI: 10.2147/MDER.S119161

 
Сведения об авторах:

1. Волошин Виктор Парфентьевич, д. м. н., профессор, ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского, г. Москва, Россия

2. Галкин Анатолий Гериевич, ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского, г. Москва, Россия

3. Ошкуков Сергей Александрович, к. м. н., ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского, г. Москва, Россия

4. Санкаранараянан Арумугам Сараванан, к. м. н., ГБУЗ МО Щелковская областная больница, г. Щелково, Россия

5. Степанов Евгений Викторович, ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского, г. Москва, Россия

6. Афанасьев Антон Андреевич, ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского, г. Москва, Россия

Источник

 

Теги: 

имплантат, костный дефект, травматология, трехмерная печать, 3D-печать, создании индивидуальных экзопротезов, ортезов, 3D-принтер, титан, аддитивные технологии, эндопротезирование крупных суставов, моники, Trumpf TruPrint 1000, титановый порошок

Другие материалы:

 

Внимание!
Принимаем к размещению новости, статьи или пресс-релизы
со ссылками и изображениями. info@additiv-tech.ru