Ложный сустав

А.Ф. Краснов, А.Н. Куликов , С.Д. Литвинов

Методика применения композита «ЛитАр»

в случае замедленной консолидации перелома и ложного сустава

Разработка заменителей костной ткани, обеспечивающих её регенерацию, представляет собой объективную необходимость, которая революционизирует развитие человечества подобно огню и глиняной керамической утвари, знаменуя собой радикальное улучшение качества и продолжительности жизни.

Репаративная регенерация костной ткани является многоэтапным процессом. От момента повреждения кости до завершения репарации, т.е. до образования морфологически зрелой костной ткани, заполняющей костный дефект, и полноценного восстановления функции кости, проходит достаточно много времени. При этом наблюдаются общие закономерности развития репаративного процесса, а специфические особенности зависят от условий, в которых он протекает, и от потенций остеогенных клеточных элементов [1-3] –

Отсутствие консолидации костных отломков – довольно часто встречающийся случай как при операционном, так и консервативном лечении. Известно, что последствием может быть замедленная консолидация костных отломков или ложный сустав, образующийся в области дефекта.

Одними из важнейших фактов эффективного лечения ложного сустава является: интенсификация ангиогенеза и микроциркуляции в зоне регенерации. Течение и завершение репаративной регенерации во многом определяются условиями протекания регенераторного процесса и, прежде всего — трофическим обеспечением, которое в свою очередь зависит от степени кровоснабжения зоны регенерации. Факторы, влияющие на кровоснабжение можно разделить на две группы: первая — стимуляторы ангиогенеза, вторая — стимуляторы кровотока (например, применение гипергравитации [4]).

Как отмечалось выше, стимуляторами ангиогенеза и остеогенеза являются факторы роста. Для усиления развития сосудистого русла в области больших диафизарных дефектов применялись адреналовый экстракт надпочечников, антиоксиданты. При этом развитие сосудистого русла способствовало более активному течению регенератор процесса. Локальную гиперемию в области поврежденной кости и интенсификацию микроциркуляции вызывали с помощью индуктотермии, УВЧ-терапии, ультразвука, электростимуляции, постоянного и переменного магнитных полей, лазерного излучения и т.д. [2].

Из названных выше способов интенсификации репаративной регенерации костной ткани с целью замещения дефекта сегодня наиболее широко используются костная аллопластика. Однако процесс замещения чужеродной кости собственной протекает медленно, а антигенные свойства аллогенной ткани небезразличны для организма реципиента, возможны отторжения, поздние нагноения и переломы в области бывшего дефекта [5, 6]. При этом необходимо отметить невозможность (а в случае измельчения трудность) инъекционного её введения.

Поиск альтернативных методов привёл к разработке биоматериалов, способных перестраиваться (биодеградировать) в натуральную (нативную: в смысле полноценную) костную ткань. Иногда таким материалам приписывают остеокондуктивные и/или остеоиндуктивные свойства (термины впервые применённые в стоматологии), что кажется недостаточно корректным из-за негостированности этих понятий. Подобные материалы чаще всего состоят из нескольких компонентов и могут содержать как остеогенные клетки-предшественники, так и остеоиндуктивные и остеокондуктивные (в смысле биологическиактивные) компоненты костного матрикса (органической полимерной матрицы кости). Экспериментальные и клинические исследования по использованию подобного рода биокомпозиционных материалов подтвердили их конкурентоспособность с алло- и аутокостью [7].

Одним из таких биокомпозитов (материала на основе гидроксидапатита и биополимерной матрицы) является имплантат «ЛитАр», способный обеспечивать ангиогенез в зоне его введения в области дефекта, активизируя для этого имеющиеся в организме стволовые клетки, зафиксированные авторами статьи [8].

Тем не менее, именно это обстоятельство определило приоритет применения биодеградирующего композитного материала «ЛитАр»* для лечения замедленной консолидации и ложного сустава.

О полимер-солевом композитном имплантационном материале «ЛитАр»

«ЛитАр» состоит из полимерной органической основы (белковой, коллагеновой или полисахаридной, альгинатной), которая имитирует матрицу костной ткани, часто называемую непонятным словом «матрикс», а также солевого компонента, который представлен гидроксо- или гидроксофтор-апатитом (содержание фторид-иона не превышает, нормы, рекомендованные ВОЗ).

Рис. 1. Материал «Литар» в упаковке.

Рис. 2. Электронограмма материала «Литар»



*) – материал «ЛитАр» имеет необходимые разрешительные документы для применения в стоматологии и травматологии-ортопедии (рег. удостов., сертификат соответствия).

Рис. 3. Друзы наноразмерных кристаллов материала «ЛитАр».

Рис. 4. Механизм формирования друзы апатита.

По разработанной и запатентованной нами технологии (патент 4848 и последний) кристаллы соли нанометрических размеров фомируются (выращиваются) на полимерных волокнах в ходе приготовления материала (рис. 1 – 4). Композит «ЛитАр» получается пористым на 70%, что обеспечивает его быструю васкуляризацию.

Рис. 5. Биопсия через 2-3 дня. Рис. 6. Биопсия через 15 дней. Рис. 7. Биопсия через 25 дней.

По данным биопсии (рис. 5 -7), взятой у лабораторных животных (собак – биопсия бралась под калипсоловым наркозом, без эвтаназии животных) время биодеградации составляет 12 – 15 дней. Далее в области введения материала образуется мягкотканиевая структура (соединительная ткань), которая далее оссифицируется только в том случае в тот тип костной ткани (плоская кость черепа, трубчатая кость с кортикальным и губчатым слоем), который должен находится в месте дефекта в случае нормальной анатомической топографии. Если дефект заполняется «ЛитАр» в области хряща, то образуется хрящ [9].

Пилотное применение материала в клинике началось с 1994 года (клиника травматологии, ортопедии и экстремальной хирургии Самарского государственного медицинского университета, ректор академик Краснов А.Ф.).

В 2002 году было выдано регистрационное удостоверение на промышленное производство и широкое применение имплантата (композита) «ЛитАр» в области медицины.

Одна из интересных особенностей композита «ЛитАр» - возможность его инъекционного введения, что позволяет обеспечивать сращение костных отломков в случае замедленной консолидации или ложного сустава не прибегая к интраоперационному его введению.

Материал «ЛитАр» инъекционно может применяться как в случае закрытого перелома, так и в случае неэффективного применения аппарат Изизарова или другого фиксирующего приспособления при его интаоперационном введении.

В случае закрытого перелома инъекционное введение осуществляется после проведения процедуры обезболивания.

Если материал употребляется в виде стерильной пластины, то необходимо растереть его (предварительно мелко порезав) в стерильной керамической (фарфоровой) ступке, затем пересыпать в шприц и добавить туда полуторное количество (отнасыпного объема порошка) физраствора с антибиотиком.

Если материал применяется в форме стерильного порошка, то его необходимо засыпать в сухой шприц. Далее добавить полуторное количество от насыпного объема порошка физраствора с антибиотиком.

Далее иглой большого диаметра (иглой Дюфо)* ввести суспензию материала в область перелома. При этом необходимо после введения иглы произвести ею перфорацию рубцовой ткани как со стороны одного костного фрагмента так и другого, далее (не вынимая иглы!) ввести содержимое шприца в область перелома. Для большей надёжности эту процедуру рекомендуется проводить под рентгеновским контролем.

После инъекции зафиксировать костные отломки в зависимость от сложности задачи гипсовой повязкой или аппаратом Илизарова, или любым другим фиксирующим приспособлением.

Препарат «ЛитАр» малорентегноконтрастен, поэтому на исходном снимке после введения он почти не наблюдается. По мере формирования костной мозоли и сращения отломков это хорошо фиксируется на снимке. Повторный рентгенконтроль рекомендуется проводить не раньше, чем месяц после введения.

В первые 3 -5 дней после введения материала «ЛитАр» у пациента возможно повышение температуры в пределах 37 – 39 ⁰С .

Примеры клинического применения материала «ЛитАр»

Пациент О. , 27 лет. Многооскольчатый открытый огнестрельный перелом левой бедренной кости (рис. 1). Внеочаговый остеосинтез по Илизарову проведен за 9 месяцев до поступления в нашу клинику в госпитале другого города (рис. 2).

Под рентгенологическим контролем инъекционно введёна (3-х кратно с интервалом в 12-15 дней) суспензия материала «ЛитАр». Через 2,5 месяца после последнего введения аппарат Илизарова был снят, через 3 месяца пациент О. был выписан из клиники (рис. 3).

 *) – со временем (при наличии некоторого опыта работы с материалом) суспензию «ЛитАр» можно вводить и обычной инъекционной иглой, но необходимо быть уверенным, степень дисперсность частичек материала позволит им пройти через тонкую иглу

Рис. 2. Пациент О. Рентгенограмма костных отломки после фиксации аппаратом Илизарова до введения материала.

Рис. 3. Пациент О. Рентгенограмма состояния области перелома через 3 месяца после инъекции материала «ЛитАр».

Рентгенограмма пациента Б через 4 месяца после инъекции материала “ЛитАр” в область ложного сустава	Рентгенограмма пациента Б через 4 месяца после инъекции материала “ЛитАр” в область ложного сустава	Пациент Б., правая конечность через 4 мес. после инъекции.

 Пациент Б., 28 лет. Послеоперационный остеомиелит правой большеберцовой кости, формирующийся ложный сустав. В область ложного сустава сделана инъекция «ЛитАр». Через 4 месяца произошла надёжная консолидания костных отломков. (Рис. 4)

Рис. 5. Пациент П. Ренгенограмма большеберцовой кости после травмы.	Рис. 6. Пациент П. Рентгенограмма области перелома: образовался ложный сустав

Пациент П., 43 лет. Косой перелом в диафизарной части левой большеберцовой кости.

Пациенту П. был проведен чрескостный остеосинтез по Илизарову. Иммобилизация в аппарате в течение трех месяцев. Из-за развития воспаления в области спиц аппарат был снят. Иммобилизация гипсом. Развился ложный сустав (рис. 6).

   Через 9 месяцев после снятия аппарата Илизарова был введён материал «ЛитАр» в область несращения (ложного сустава) инъекционно под рентгенологическим контролем. Через 4 месяца наблюдалась консолидация костных отломков. Полная консолидация наступила через 6 месяцев.

Рис. 7. Рентгенограмма пациента Б. через 4 мес. после введения «ЛитАр»: наблюдается консолидация костных отломков.

Через 2 года после инъекции материала «ЛитАр» была проведена компьютерная томография области перелома большеберцовой кости пациента П. (рис. 8). Денситометрия зоны (области) ложного сустава на всей её протяженности (по сканам КТ) показала восстановление плотности ткани в интервале от + 1533 до +1752 Н, что соответствовало плотности кортикального слоя полноценной трубчатой кости. Качественно-количественные характеристики сканирования приводятся на гистограммах (№№ 5 – 10); точки, в которых проводилось измерение оптической плотности, указаны стрелками (рис. 9).

Рис. 8. Данные КТ через 2 года после введения композита «ЛитАр» в область ложного сустава пациента П.

№ 5 – +1752 Н (ед.Хаунсфилда)	№ 6 – +1636 Н (ед.Хаунсфилда)	№ 8 – +1532 Н (ед.Хаунсфилда)	№ 9 – +1519 Н (ед.Хаунсфилда)	№ 10 – +1533 Н (ед.Хаунсфилда)

Рис. 9. Гистограммы некоторых уровней КТ сканирования области ложного сустава через 2 года после инъекции «ЛитАр». Плотность кортикального слоя на уровне сканирования в точке, указанной стрелкой.

Рис. 10. Устройство для введения гелеобразных (суспендированных) веществ (патент Российской Федерации на полезную модель № 40187)

Инъекционное введение материала «ЛитАр» с помощью устройства, фиксирующего шприц

Механически измельченная пластина композита растирается в стерильной фарфоровой ступке с периодическим добавлением небольших порций (по 0,5 – 1 мл) 0,9% раствора хлорида натрия до получения однородной желеобразной суспензии. Полученная таким образом смесь набирается в шприц. Шприц фиксируется в оригинальное устройство для введения гелеобразных веществ [10]. Устройство представляет из себя приводной механизм, выполненный в виде соединенных посредством втулки бранш с резьбовыми концами и установленного во втулке резьбового толкателя с рукояткой. Причем, на концах бранш с возможностью смещения закреплены фиксирующие пластины с отверстиями под корпус и шток поршня шприца. Упорная планка шприца размещена между пластинами. Шток поршня контактирует с толкателем.

Пункция ложного сустава проводилась иглой диаметром 2,8 мм, причем конец иглы должен попасть в соединительно-тканную прослойку между костями (предварительно необходимо перфорировать её в нескольких точках в направлении к костным отломкам), составляющими ложный сустав или в вяло оссифицирующийся регенерат. Взвесь «ЛитАр» в изотоническом растворе хлорида натрия вводилась медленно с помощью предложенного нами устройства [10]. Его применение позволило ввести гелеобразную взвесь без особых усилий. Контроль правильности попадания осуществлялся рентгенологически. В ряде случаев - рентгенографию делали до введения материала. Правильность попадания определяли положением иглы. Для большей надёжности перед введением в готовую взвесь можно добавить водорастворимое контрастное вещество. В ряде случае потребовалось повторное введение материала с интервалом 12 – 15 дней. После введения материала делали рентгенографию. Иммобилизация осуществлялась либо гипсом, либо аппаратом чрескостной фиксации по Илизарову. Контроль оссификации ложного сустава или костного регенерата осуществлялся рентгенологически каждые 30 дней, сцинтиграфически, сонографически, компьютерной томографией.

Опыт инъекционного введения материала «ЛитАр» показывавет, что:

• биодеградируемый композиционный материал «ЛитАр» имеют ряд существенных преимуществ в сравнении с бикерамикой, и аллокостью (способность резорбироваться и утилизироваться организмом, стимулировать репаративные процессы.

• композит «ЛитАр», активизируя имеющиеся в организме стволовые клетки способен обеспечивать ангиогенез в зоне его введения и ускоренную оссификацию в области дефекта.

• инъекционное введение композита «ЛитАр» позволяет обеспечивать сращение костных отломков в случае замедленной консолидации перелома или ложного сустава не прибегая к операции.

Литература

3. Ньюман У. Минеральный обмен кости [Текст ] / У.Ньюман и М.Ньюман //М.: Изд. ин. лит. – 1961. – 271 с.

4. Апагуни А.Э. Современные методы стимуляции репаративной регенерации костной ткани (литературный обзор) [Текст ]/ А.Э. Апагуни, А.А.Воротников, С.В. Арзуманов // Ставропольская гос. мед. академия. Ставрополь. – 2004. – 11 с.

5. Использование деминерализованного костного матрикса для восстановления поврежденных длинных костей со значительными дефектами [Текст ]/ Н.П. Омельяненко, И.Н. Карпов, И.В. Матвейчук, А.И. Дорохин // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н.Приорова.– 2001. – № 1. – С. 53-57.

6. Гравитационная терапия – новое направление в медицине [Текст ]/ Г.П. Котельников, А.В. Яшков, Р.А. Галкин, А.Н. Махова, А.А. Шишкина // Травматология и ортопедия XXI века: сборник тезисов докладов VIII съезда травматологов – ортопедов России. Самара: ООО «Офорт». – 2006. – том 1. – С. 226-227.

7. Применение «Материала для остеопластики» в детской ортопедии: оценка эффективности и изучение процессов биотрансформации [Текст ] / О.А. Малахов, С.И. Белых, Г.Н. Берченко, О.В. Кожевников, В.Г. Салтыкова, А.В. Иванов, О.О. Малахов, Г.А. Краснояров // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н.Приорова.– 2004. – № 2. – С. 49-54.

8. Опыт применения композиционных биосовместимых имплантатов в клинике детской и подростковой ортопедии  [Текст ]/ Малахов О.А., Краснояров Г.А. , Белых С.И., Кожевников О.В., Иванов А.В., Татаренко В.И. // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н.Приорова.– 2003. – № 1. – С. 78-83.

9. Лучевая стерилизация деминерализованных костных трансплантатов в свете профилактики инфицирования гепатитом В и С. [Текст ] / М.В. Лекишвили, Е.И. Исаева, В.Н. Пономарев, М.Г. Васильев // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н.Приорова.– 2002. – № 1. – С. 75-78.

10. Марков И.И. Имплантационный материал "ЛитАр" индуцирует ангиогенез [Текст] / И.И.Марков, С.Д. Литвинов, А.И. Марков // Морфологические ведомости. – 2003. – № 1-2. – С. 74 - 76.

11. Перспективы применения материала "ЛитАр" для восстановления хрящевой перегородки носа у детей [Текст] / С.Д. Литвинов, А.С. Серёгин, Т.Б. Пуштова, М.М. Оленникова // Российская оториноларингология. –2006. – № 3(22). – С. 66 - 70.

12. Пат. 40187 РФ, МПК А 61 М 5/178. Устройство для внутрикостных инъекций гелеобразных препаратов [Текст] / А.Н. Куликов, С.Д. Литвинов, В. Д. Шатохин (РФ). Заявлено 01.04. 2004. Опубл. 10. 09. 2004, Бюл. 25. – С. 17.

Дополнительна литература:

1. Литвинов С.Д., Краснов А.Ф., Ершов Ю.А. Особенности регенерации костной ткани после замещения её дефектов синтетическим имплантатом // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, № 4, 1995. С. 435-438.

2. Литвинов С.Д., Ершов Ю.А. Костные протезы на основе гидроксосолей // Неорганические материалы, том 31, № 5, 1995. С. 690-693.

3. Litvinov S.D. Biological and clinical study kinetics of biodegrading apatite-collagen implant for substituting bone tissue defects // European Journal of DRUG METABOLISM and pharmacokinetics, vol. 28, № 2, 1998. P. 346-349.

4. Леонтьев В.К., Литвинов С.Д., Судакова Т.В. Имплантационные материалы для замещения дефектов костной и хрящевой ткани // Российский вестник дентальной имплантологии, № 2 , 2003. С. 10 - 19.

5. Краснов А.Ф., Литвинов С.Д., Буланов С.И., Косулин А.Н. "Искусственная кость" в краниопластике // Анналы ортопедии и травматологии. № 1, 1999. С.40-43.

6. Литвинов С.Д., Ершов Ю.А. Биоадекватный имплантационный материал на основе коллаген-гидроксосолевого композита // Материаловедение, № 7, 2000. С. 34 - 38 .

7. Litvinov S.D., Krasnov A.F., Ter-Asaturov G.N., Bulanov S.I., Demidov V.Ya., Plyasunov S.A. Clinical application experience of collagen-apatite-base implants//Actualites en Biomateriaux, vol.V, Romillat, Paris, 2000. P. 343-347.

8. Литвинов С.Д., Буланов С.И. Коллаген-апатитовый материал при замещении дефектов костной ткани челюсти // СТОМАТОЛОГИЯ, № 3, 2001. С. 7 - 12.

9. Litvinov S.D., Demidov V.Ya. The study of the highly efficient implant «artificial bone» ("LitAr") by computed tomography in vitro and in vivo // Actualites en Biomateriaux, vol.Vl, Romillat, Paris, 2002. P. 313 - 318.

10. Краснов А.Ф., Литвинов С.Д. Медицинская практика применения материала «ЛитАр»: история и реальность // Ортопедия, травматологии и протезирование (Харьков), № 3, 2003. С. 136 – 142

11. Марков И.И., Литвинов С.Д., Марков А.И. Имплантационный материал "ЛитАр" индуцирует ангиогенез // Морфологические ведомости, № 1 - 2, 2003. С. 74 - 76.

12. Краснов А. Ф., Литвинов С.Д., Цейтлин М.Д., Капишников А.В. «Материал «ЛитАр» и дефекты костей пальцев, кисти и предплечья // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова , № 2, 2004 . С. 54 - 58.

13. А.Ф. Краснов, В.Ф. Глухов, С.Д. Литвинов, А.В. Капишников. Приме нение материала «ЛитАр» для восстановления постостеомиелитических дефектов // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова , № 4, 2004 . С. 76 - 79.

14. Литвинов С.Д., Рахимов Р. Иб. Фиксация зачатка зуба материалом "ЛитАр" // Стоматология, № 2,  2005. C. 62-65.

15. Зуев П.А., Литвинов С.Д., Муромцев В.А., Зуева Д.П., Кесов Л.А., Пучиньян Д.М. Способ артродезирования тазобедренного сустава с использованием препарата ЛитАр // Саратовский научно-медицинский журнал, № 4 (10), 2005. С. 14 - 24.

16. А.Н. Куликов, С.Д. Литвинов. Варианты использования коллагенапатитового композита "ЛитАр" при оказании помощи пострадавшим с множественной и сочетанной травмой на этапах эвакуации и в условиях многопрофильного хирургического стационара // Медицинский вестник МВД. Москва, т. 22, № 3, 2006. - С. 7 - 9.

17. Литвинов С.Д., Краснов А.Ф., Куликов А.Н. Применение композита «ЛитАр» в случае замедленной консолидации перелома и ложного сустава // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. № 5 (51). 2006. С. 122 - 127.

18. Оленникова М.М., Литвинов С.Д., Оленников М.К. Реконструктивные операции при устранении дефектов черепа с применением материала "ЛитАр" // Системный анализ и управление в биомедицинских системах (журнал практической и теоретической биологии и медицины). Спецвыпуск "Стоматология", Москва, том 5, № 1. 2006. С. 128 - 132.

19. Литвинов С. Д. Универсальный полимер-солевой имплантат как результат нанотехнологического инжиниринга // Информационный архив (медицина, биология, образование). Оренбург, том № 1, № 1. 2007. С. 65 - 67.

20. Литвинов С.Д. Наноразмерный композитный материал "ЛитАр" - универсальный имплантат (монография). Самара: Изд-во "Книга", 2008. 250 с.