Экспериментальный метод замещения костно-хрящевых дефектов суставов (ранние результаты)

Введение

Одной из наиболее актуальных проблем в трав­матологии и ортопедии является лечение пациентов с повреждением хряща крупных суставов. Более половины обращений к врачу травматологу-ортопеду в поликлинике связаны с болевым син­дромом в суставах [1][2]. Результаты 30 тыс. артроскопических операций коленного сустава показали, что в 62 % определяется хондромаляция гиалинового хряща [3]. Регулярно предлагаются новые методы хирургического лечения патологии крупных суставов, чего не скажешь о консервативных методиках [4][5][6]. Все больше внедряются методики, стимулирующие регенерацию и восстановле­ние гиалинового хряща [7][8][9][10].

Регенерация гиалинового хряща имеет длинную исто­рию. Ранние методики сводились к выполнению транс­плантации сустава. Многие методики, которые являются актуальными сегодня, исходят из предложенной Pridie методики туннелизации [11], которую позже продолжил Ficat под названием спонгиализация. Методика включает в себя удаление разволокнившегося гиалинового хряща для обеспечения поступления стволовых клеток из губ­чатой кости в сустав и последующей дифференцировки их. Gross и соавт. позже разработали метод аллотран­сплантации костно-хрящевых блоков [12].

Цель исследования — разработать и предложить оригинальный метод лечения костно-хрящевых дефек­тов гиалинового хряща на примере коленного сустава.

Материалы и методы

Проспективное исследование проводилось на экс­периментальных животных (овцы) в количестве 30 осо­бей, возраст которых составил от 1 года до 3.5 лет, вес от 18 до 28 кг. Выбор данного вида экспериментальных животных обусловлен сопоставимым размером сустава и анатомического строения животного с человеческим, который позволяет воссоздать острый дефект и оценить его поведение под воздействием определенных факторов, а хондроциты баранов очень близки по своим свойствам человеческим. Все особи разделены на 3 группы по 10 особей в зависимости от метода восполнения дефекта сустава. Во всех группах выполнялся полнослойный де­фект гиалинового хряща с захватом поверхностной части субхондральной кости диаметром 4.5 мм по внутренней поверхности мыщелка бедра, несущей нагрузку и заме­щался различными способами. В первую группу включе­ны 10 овец (20 суставов), которым дефект левого сустава не замещался, правого замещался внеклеточным колла­геновым матриксом (ВКМ), во вторую группу включены 10 овец (20 суставов), которым дефект левого сустава не замещался, правого замещался ВКМ и под нее вводилась плазма, обогащенная тромбоцитами (PRP), в 3 группу включены 10 овец (20 суставов), которым дефект левого сустава не замещался, правого замещался ВКМ, вводи­лась PRP и измельченный гиалиновый хрящ из ненагру- жаемой поверхности сустава.

Для анестезии использовали 0,5 мл 2 % раствора Рометара.

Хирургические манипуляции выполнялись в асепти­ческих условиях, после стрижки нижней трети бедра и верхней трети голени овцы. Зона хирургического досту­па многократно обрабатывалась антисептиком. Положе­ние овцы на боку. Одна из конечностей фиксировалась к операционному столу, вторая конечность, на которой вы­полнялась хирургия, фиксировалась в сгибании, что обе­спечивало возможность выявить такие ориентиры, как мыщелки большой берцовой кости, собственную связ­ку надколенника и сам надколенник. Параллельно вну­тренней поверхности собственной связки надколенника в проекции суставной щели выполнялся хирургический доступ длиной 4 см. Стоит отметить, что кожа в данной области достаточно податлива и позволяет смещать края раны в пределах до 2 см. Следующим этапом выполня­ли рассечение слабо выраженной подкожно-жировой клетчатки, тем самым обеспечивался доступ к капсуле сустава. При рассечении капсулы сустава возможно по­вреждение ветвей медиальной огибающей артерии, кото­рые в области жирового тела образуют квадрат. В связи с этим в области жирового тела манипуляции необходимо выполнять с особой осторожностью. При повреждении сосудов, выполнялся гемостаз при помощи москита, ко­торый оставался на сосуде до ушивания раны. При раз­ведении краев капсулы определялась суставная поверх­ность медиального мыщелка бедра. Для визуализации нагружаемой поверхности внутреннего мыщелка бедра выполняли максимально возможное сгибание сустава и резекцию части жирового тела. Следующим этапом наносили дефект диаметром 4.5 мм с захватом субхон- дральной кости при помощи бора для аутохондропла- стики (рис. 1). В завершении, выполняли послойное ушивание раны. Капсулу ушивали рассасывающимися шв ами нитью sofil 4-0. Следом ушив али кожу и подкожно - жировую клетчатку узловыми швами.

Все овцы содержались в приспособленном для этого виварии, получали необходимое питание для полноцен­ного существования. Животные давали полную нагрузку на конечность сразу после вмешательства.

Выделенные костно-хрящевые фрагменты исследовали визуально, оценивая характер краёв дефекта суставного хряща, состояние его кровенаполнения, глубину дефек­та, степень закрытия дефекта формирующимся фиброз­но-хрящевым слоем. Область дефекта субхондральной пластинки изучали морфологически с использованием световой микроскопии.

С целью изучения гистологии материал фиксировали формалином (10 %), затем выполняли декальцинацию костной ткани. Следующим этапом подготавливали ма­териал для заливки в парафиновую среду “Histomix” По­лученные в результате блоки обрабатывали на микрото­ме (LECA 3451 R) и окрашивали пикрофуксином по Ван Гизону и гематоксилином и эозином.

В данной статье представлены результаты, получен­ные в первой (контрольной) и третьей группах.

Результаты

В исследуемых группах отсутствовали гнойно-сеп­тические осложнения. Непосредственно после операции овцы приступали к ходьбе с полной нагрузкой.

Через месяц после формирования дефекта без замещения определялась «минус-ткань», составляющая 1/3-1/4 толщины сформированного дефекта с ровными гладкими краями; граница между новообразованной тканью и сохраненным гиалиновым суставным хрящом прослеживается четко (рис. 2).

В группе с замещением дефекта коллагеновой мем­браной, вводилась плазма, обогащенная тромбоцитами и измельченный гиалиновый хрящ из ненагружаемой поверхности сустава, определялась «минус - ткань», составляющая 2/3 толщины сформированного дефекта с ровными гладкими краями; граница между новообра­зованной тканью и сохраненным гиалиновым суставным хрящом прослеживается четко (рис. 3.).

Микроскопически через месяц после формирования дефекта без замещения на дне дефекта суставного хряща определяется тонкий, прерывистый слой новообразован­ного гиалиновоподобного хряща. По периферии дефекта хрящевая ткань значительно большей толщины, нежели в ее дне, где толщина новообразованного хряща состав­ляет 1/3-1/4 толщины сформированного дефекта (рис. 4).

В группе с замещением дефекта коллагеновой мем­браной, вводилась плазма, обогащенная тромбоцитами и измельченный гиалиновый хрящ из ненагружаемой поверхности сустава на дне дефекта суставного хряща, определяется более толстый, слой новообразованного гиалиноподобного хряща. По периферии дефекта хря­щевая ткань значительно большей толщины, нежели в ее дне, где толщина новообразованного хряща составляет 2/3 толщины сформированного дефекта. Субхондральная кость и некоторые костные балки, которые распола­гались ближе к дефекту сформированы не на всем про­тяжении дна, то есть полноценность субхондральной кости восстановлена не полностью. Некоторые участки костных балок утолщены, расположены хаотично, а ме­жуточное вещество определялось в большом количестве, негомогенного характера. (Рис. 5).

Обсуждение

Целесообразность пластики костно-хрящевых дефек­тов коленного сустава не подлежит сомнению [13][14]. Су­ществует различное отношение к тому или иному методу пластики дефектов [15][16]. Некоторые авторы считают, что достаточно использовать положительный эффект артроскопического дебридмента за счет удаления суще­ствующего детрита [17]. Необходимо отметить, что поло­жительный эффект данной процедуры нивелируется его скоротечностью. Безусловно дополнение артроскопического дебридмента микрофрактурированием позволяет улучшить полученные результаты и на сегодняшний день этот метод наиболее популярен в России ввиду простоты исполнения и дешевизны, однако необходимо отметить, что полученный регенерат неустойчив к нагрузкам и до­вольно быстро лизируется [18][10][19].

Близким к данному методу пластики относится транс­плантация аутологичных хондроцитов (ACI) и индуци­рованный матрицей аутогенный хондрогенез (AMIC).

Оба метода показывают хорошие результаты, однако в первом случае необходимо выполнять два оперативных вмешательства, а второй метод характеризуется очень высокой стоимостью процедуры [20][21][22][23].

Некоторые авторитетные специалисты считают, что мезенхимальные стволовые клетки могут сместить мето­дики ACI и AMIC. Однако, по мнению других авторов, высокая эффективность использования этой методики включает в себя ряд недостатков, которые связаны с ве­роятностью неконтролируемой экспрессии разнообраз­ных генов в организме, которые могут иметь негативные последствия и высокой ценой методики [24][25][26][27][28][29].

В предложенном методе пластики костно-хрящевых дефектов используется не только внеклеточный коллаге­новый матрикс, но и аутологичные ресурсы организма, такие как плазма, обогащенная тромбоцитами, и из­мельченный аутохрящ. Полученные результаты в группе без замещения дефекта сопоставимы с аналогичными исследованиями других авторов, что свидетельствует о невозможности организма самостоятельно воспол­нить имеющийся дефект. Наилучшие результаты по­казаны в третьей группе, где костно-хрящевой дефект практически полностью заместился макроскопически, а микроскопически удалось проследить архитектонику новообразованной гиалиновоподобной ткани, что сви­детельствует о хороших ранних результатах применения описываемой методики.

Заключение

Применение предложенного оригинального метода пластики костно-хрящевых дефектов коленного сустава показал хорошие макро- и микроскопические результаты уже через 1 месяц. Необходимо дальнейшее наблюдение за поведением регенерата.