Восстановление суставного хряща при локальных дефектах (клинико-экспериментальное исследование) Герасимов Сергей Александрович

Короткий опис

Герасимов Сергей Александрович. Восстановление суставного хряща при локальных дефектах (клинико-экспериментальное исследование): диссертация ... кандидата Медицинских наук: 14.01.15 / Герасимов Сергей Александрович;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации], 2019.- 154 с.
Восстановление суставного хряща при локальных дефектах (клинико-экспериментальное исследование) Герасимов Сергей Александрович
ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
кандидат наук Герасимов Сергей Александрович
Оглавление

Список сокращений

Введение

Глава 1. Современное состояние вопроса о хондропластике локальных дефектов суставного хряща (обзор литературы)

1.1. Особенности гистоархитектоники и репарации повреждений гиалинового суставного хряща

1.2. Обзор способов восстановления ограниченных повреждений суставного

хряща

Глава 2. Материалы и методы

2.1 Материалы и методы клинического этапа исследований

2.2.1 Характеристика матриц - носителей, используемых в составе бмкп

2.2.2 Эксперимент in vitro

2.2.3 Эксперимент in vivo

2.2.4 Морфологическое исследование биоптатов

2.2.4.1 Гистоморфологический метод

2.2.4.2. Морфометрический метод

2.2.5. Методика статистической оценки результатов

Глава 3. Результаты хирургического лечения пациентов с ограниченными

дефектами суставного хряща

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований

4.1. Анализ цитотоксичности и адгезивных свойств используемых матриц-носителей

4.2. Макроскопическая оценка биопсийного материала

4.3. Анализ данных морфометрического метода исследования

4.5.1. Морфологическая характеристика ткани восстановленного дефекта суставного хряща без замещения бмкп. 3 месяца после операции

4.5.2. Морфологическая характеристика ткани восстановленного дефекта суставного хряща без замещения бмкп. 6 месяцев после операции

4.5.3. Морфологическая характеристика ткани дефекта восстановленного с помощью бмкп сккм + «chondro gide». 3 месяца после операции

4.5.4. Морфологическая характеристика ткани дефекта восстановленного с помощью бмкп сккм + «chondro gide». 6 месяцев после операции

4.5.5. Морфологическая характеристика ткани дефекта восстановленного с помощью бмкп сккм + «остеопласт». 3 месяца после операции

4.5.6. Морфологическая характеристика ткани дефекта восстановленного с

помощью бмкп сккм + «остеопласт». 6 месяцев после операции

Заключение

Список літератури

Обзор способов восстановления ограниченных повреждений суставного хряща
Восстановление ограниченных дефектов гиалинового хряща суставной поверхности является актуальной проблемой современной медицины. Даже небольшие по площади дефекты суставного хряща рассматриваются хирургами как серьезные повреждения, способные в дальнейшем привести к развитию артроза и выраженному нарушению функции сустава (Куляба Т.А., 2007; Миронов С.П., 2010; Aaron R.K., 2006; Batty L., 2011).
Для определения степени повреждения суставного хряща наиболее часто используется классификация Outerbridge, 1961 (Outerbridge R., 1961), которая отражает глубину и площадь разрушения суставного хряща. Повреждения I и II степени не имеют клинических проявлений и не требуют хирургического лечения, тогда как III, IV степени, являясь глубокими поражениями, часто приводящими к быстрому прогрессированию артроза, требуют применения известных способов хондропластики или подталкивают исследователей на разработку новых методик (Корнилов Н.Н., 2005; Королев А.В., 2008).
Описано много различных способов хирургического лечения ограниченных повреждений суставного хряща, и выбор способа для конкретного пациента зависит от локализации, глубины, площади повреждения, давности травмы, состояния хряща смежной суставной поверхности, возраста (Zanasi S., 2006; Becerra J., 2010; Benthien J.P. 2011). Основные методики, применяемые для хондропластики дефектов хряща, можно классифицировать по группам:
1. Остеоперфоративные методики стимуляции хонродогенеза: абразивная хондропластика, туннелизация, микрофрактуринг.
2. Замещение дефектов структурными ауто-, аллотрансплантатами: Мозаичная хондропластика (остеохондральная аутотрансплантация), аллоштифт, аллографт.
3. Методики с использованием различных матриц-носителей и клеточных технологий: имплантация аутологичных, аллогенных хондроцитов; индуцированный на матрице аутохондрогенез; имплантация аутологичных, аллогенных стромальных клеток костного мозга (СККМ), клеток-предшественников других тканей.
4. Различные комбинации методов: туннелизация + имплантация СККМ, мозаичная хондропластика + имплантация хондроцитов и др.
Показанием к остеоперфоративным способам хондропластики является локальная деструкция хрящевой ткани, распространяющаяся до субхондральной кости (IV ст. по Outerbridge,1961г.), на площади 2-4 см у пациентов, возраст которых не превышает 60 лет (Steadman J.R., 2006; Spahn, G., 2008; Asik М., 2008; Spahn G., 2008). В основе всех этих методик лежит идея нарушения целостности кости для того, чтобы элементы костного мозга получили доступ из глубины губчатого слоя кости на поверхность дефекта (Dandy D.J., 1987; Insall J.N., 1984; Mirza M.Z., 2015).
Абразивная хондропластика была предложена и обоснована P.B. Magnuson в 1941 г., а в 1979 г. R.P. Ficat описал артроскопическую технику этой методики (Ficat R.P., 1979), суть которой заключалась в обширном удалении субхондральной кортикальной кости до спонгиозного слоя на глубину 1-3 мм до обнажения внутрикостных сосудов и появления геморрагического экссудата. При этом края дефекта в пределах здорового хряща обрабатывались перпендикулярно к подлежащей кости, в результате чего дефект имел вид чаши, в которой создавались оптимальные условия для удержания элементов крови, костного мозга в области повреждения (McCarroll J.R., 1983). Недостатком метода является развитие гемартроза в раннем послеоперационном периоде, вследствие создания обширной кровоточащей поверхности в области дна дефекта (Стадников А. А., 2008; Dandy D.J., 1987; Al-Omran A.S., 2009).
В 1959 г. K.H. Pridie предложил способ туннелизации (Pirdie A. H., 1959). Этот метод основан на рассверливании дна хрящевого дефекта сверлом диаметром около 6 мм с тем же расстоянием между отверстиями. На сегодняшний день глубокое, многократное рассверливание дна дефекта осуществляется с помощью спицы Киршнера или сверлом диаметром 1,5-3,5 мм. Однако некоторые авторы указывают на термическое повреждение субхондральной пластинки при рассверливании, что может негативно сказываться на результатах лечения (Макушин В.Д., 2006, Kirkley А., 2008; Magnussen R.A., 2008; Henrotin Y., 2009)
Существует несколько модификации этого метода, при которых субхондральная спицевая туннелизация бедренной кости выполняется ретроградно или из не нагружаемых участков суставных поверхностей, расположенных в межмыщелковой ямке параллельно обнаруженным зонам хондромаляции (Новиков В.В., 2003; Макушин В.Д., 2006; Шевцов В.И., 2010; Steinwachs M.R., 2008).
Микрофрактуринг как метод лечения ограниченных хряшевых дефектов суставной поверхности был описан в 1994 г. J.R. Steadmann (Steadman J.R., 2006). Он предложил использование специального шила перфоратора, с помощью которого в дефекте хряща производятся микропереломы субхондральной кости. При этом отсутствовал негативный эффект нагревания и ожога костной пластинки при рассверливании (Mithoefer К., 2009). В среднем на 1 см выполняется 3-4 отверстия глубиной около 4 мм. Артроскопические шила-перфораторы имеют метки глубины, а также различный угол наклона рабочей части: 0, 30 или 60 от их продольной оси, позволяющий выполнить остеоперфорацию в труднодоступных отделах сустава (Кузнецов И.А., 2003; Steadman J.R., 2006; Viesuck M.L., 2008). Отрицательным моментом методики является утолщение субхондральной костной пластинки после формирования в ней микропереломов, что со временем значительно ухудшало трофику формируемого регенерата (Маланин Д.А., 2010; Mithoefer К., 2009; Jordan M. 2016).
Подводя итог анализа группы остеоперфоративных методик стимуляции хондрогенеза нужно отметить, что часто они применяются в составе алгоритма лечения пациентов с локальными хрящевыми дефектами и являются способами выбора при первом хирургическом вмешательстве (Негреева М.Б., 2014; Cain E.L., 2007; Lim Н.С., 2012). Широкому распространению описанных техник хондропластики способствовали простота выполнения, минимальный набор необходимого хирургического инструментария (Ларцев Ю.В., 2006; Орлецкий А.К., 2010; Insall J.N. 1984). Недостатками методов является слабая фиксация элементов крови, костного мозга, факторов роста в области дефекта на поверхности субхондральной кости, незащищенность во время осевой нагрузки и при движениях в суставе (Маланин Д.А., 2010; Tetteh E.S., 2012).
В результате использования остеоперфоративных методик в области дефекта образуется хрящевой регенерат, напоминающий фиброзный хрящ, который по своим биомеханическим характеристикам значительно уступает гиалиновому хрящу. Попытки восстановления дефектов хряща такими способами показывают хорошие результаты у 75% пациентов в течение 5 лет (Загородний Н.В., 2009; Zanasi S., 2006; Kirkley А., 2008). Многие авторы указывают на ухудшение результатов лечения с течением времени (Миронов С. П., 2008; Орлецкий А.К., 2010; Richer D.L., 2016).
Для достижения органспецифичного замещения изолированных дефектов суставной поверхности была предложена группа методов, основанных на трансплантации интактного суставного хряща с подлежащими костными блоками. Одной из наиболее широко распространенных таких техник является остеохондральная аутотрансплантация (ОХАТ, мозаичная хондропластика) (Zeng L. 2016). Результаты клинической апробации ОХАТ были описаны H. Wagner еще в 1964 г (Эйсмонт О. Л., 2008), затем технология претерпела изменения, был разработан артроскопический инструмент для ее выполнения (Hangody L., 2001).
Результаты хирургического лечения пациентов с ограниченными дефектами суставного хряща
В ходе исследования были проанализированы результаты лечения пациентов с локальными дефектами суставного хряща коленного сустава, для восстановления которых были применены артроскопические остеоперфоративные методы стимуляции хондрогенеза.
После проведения оперативного лечения оценивались изменения качественных и количественных показателей шкалы Joseph & Kaufman через 3, 6, 12, 24 месяца. Полученные данные представлены в Таблице 3.
Изменение количественных показателей шкалы Joseph & Kaufman в динамике демонстрировало постепенное их увеличение с максимальными значениями через 24 месяца после оперативного вмешательства, при этом статистически значимых отличий между группами не наблюдалось.
Известно, что результаты лечения любыми вариантами хондропластики ухудшаются с течением времени. Однако, согласно исследованию Solheim E., высокие показатели субъективной оценки коленного сустава, полученные в краткосрочном периоде наблюдений (до 2-х лет), позволяют надеяться на сохранение высокого процента хороших и отличных результатов в течение 10-14 лет, при этом имеет значение исходная площадь дефекта суставного хряща (Solheim E., 2014).
По рекомендациям многих авторов показанием к остеоперфоративным способам хондропластики является локальное полнослойное повреждение суставного хряща на площади от 2 до 4 см. (Стадников А.А., 2008; Королев А.В., 2010; Mithoefer К., 2009; Mirza M.Z., 2015). Однако некоторые исследователи считают, что при выявлении дефектов более 2 см необходимо применять варианты хондропластики, основанные на трансплантации костно-хрящевых блоков или клеточных культур (Брянская А.И., 2010; Benthien J.P., 2011; Lim H. C., 2012; Jordan M., 2016). Для выявления закономерности между площадью дефекта суставного хряща и результатами лечения путем применения остеоперфоративных способов хондропластики была вычислена частота хороших и отличных результатов в зависимости от площади дефекта. Полученные данные приведены в Таблице 4.
Анализируя результаты лечения пациентов с локальными дефектами суставного хряща с использованием остеоперфоративных методик стимуляции хондрогенеза через 24 месяца после операции, хорошие и отличные результаты отмечены у всех пациентов с исходной площадью повреждения 2 см2, при этом не наблюдали статистически значимой разницы между применяемыми методиками. У 7 пациентов с площадью дефекта 2 S4 см2 отмечены удовлетворительные и неудовлетворительные результаты, из них 4 пациента из группы абразивной хондропластики, 1 из группы туннелизации, 2 из группы микрофрактуринга. При этом у 4 пациентов сохранялся неудовлетворительный результат, у 3 удовлетворительный, однако количественные показатели шкалы Joseph & Kaufman были выше исходного уровня у всех пациентов. В 5 случаях для коррекции патологии выполнена мозаичная аутохондропластика (материалы не включены в текущее исследование), 2 пациента отказались от дальнейшего хирургического лечения.
Проведенный корреляционный анализ на сроках наблюдений 3 и 24 месяца демонстрирует обратную связь связи между исходной площадью дефекта суставного хряща и результатами лечения, соответствующими показателям шкалы Joseph & Kaufman. Полученные данные представлены в Таблице 5.
Учитывая данные таблицы 5 следует, что лечение ограниченных дефектов суставного хряща с помощью остеоперфоративных методик стимуляции хондрогенеза нецелесообразно при площади дефекта свыше 2 см2. Вероятно, это связано с малым количеством стромальных клеток костного мозга, проникающих в область дефекта через сформированные отверстия (Dewan A. K., 2014) Сгусток крови, формирующийся в области дефекта после остеоперфораций, содержит около 100 СККМ, тогда как эквивалентный объем суставного хряща содержит около 10 млн клеток (Nicolini A.P., 2014). Это значительно ограничивает количество клеток, способных дифференцироваться в хондроциты, а вместе с тем и образование гиалинового хряща в этой области. Оценивая результаты данного этапа исследования можно сделать вывод, что применение остеоперфоративных способов хондропластики является эффективным для восстановления суставного хряща при локальных дефектах площадью не более 2 см2. При этом статистически значимой разницы между абразивной хондропластикой, туннелизацией и микрофрактурингом не выявлено. Возможно применение любого из вышеуказанных методов в зависимости от оснащения операционной и личных предпочтений хирурга.
Вместе с тем, ввиду отсутствия единого подхода к лечению больших по площади дефектов суставного хряща остается актуальной разработка новых вариантов хондропластики, и наиболее перспективными для органоспецифического восстановления представляются способы, основанные на имплантации клеточных культур, интегрированных в структуру каркасов носителей. Учитывая то, что многие публикации демонстрируют отсутствие статистически значимой разницы в результатах лечения между остеоперфоративными способами хондропластики и аутотрансплантацией хондроцитов в течение 2-5 лет наблюдений (Knutsen G, 2007), наибольший интерес по сравнению с хондроцитами вызывают стромальные клетки костного мозга. А из всего разнообразия каркасов-носителей лучшие условия для формирования регенерата позволяют создать коллагеновые сетчатые матрицы. В настоящее время в дополнение к известным зарубежным образцам пришли отечественные разработки, которые при сопоставимости структурных характеристик значительно доступнее в экономическом отношении.
Суммируя вышесказанное, следует отметить, что восстановление больших по площади локальных дефектов суставного хряща остается нерешенной проблемой современной ортопедии, но внедрение в практику резорбируемых каркасов-носителей российского производства, а также развитие и распространение клеточных лабораторий в нашей стране создает условия для поиска новых путей решения этой проблемы, одним из которых является разработка различных комбинаций структуры биомедицинских клеточных продуктов.