Клинический случай хирургического лечения остеосаркомы лучевой кости у собаки с замещением пострезекционного костного дефекта индивидуальным эндопротезом, изготовленным методом 3D-печати II часть.
Авторы: Горшков С. С., Уланова Н. В., Козлов Е. М., Мануйлова В. В., Петрова Е. И. Ветеринарная клиника «Бэст» (Новосибирск), январь 2019 г.
Сокращения: ОС – остеогенная саркома (остеосаркома), ОСО – органосохраняющая операция, ПММ – полиметилметакрилат (костный цемент), LCP – locking compression plate (блокирующаяся компрессионная пластина), LС-DCP – (limited contact dynamic compression plate) – динамическая компрессионная пластина ограниченного контакта, SLM (Selective Laser Melting) – выборочная лазерная плавка, ПХН – позиционный хирургический направитель (синоним: хирургический направляющий шаблон [гайд], в литературе также упоминается как прецизионный персонифицированный/индивидуальный направитель [ППН]), DICOM-файл (DICOM File) – медицинский отраслевой стандарт создания, хранения, передачи и визуализации цифровых медицинских изображений и документов обследованных пациентов.
Продолжение. Начало в № 1/2019
Анализ и оценка осложнений. Клинические рекомендации
Основные осложнения после выполнения ОСО, по литературным данным, включают инфицирование, местный рецидив, несостоятельность фиксации, метастатическое поражение (Withrow & Vail, 2007). Также отмечены такие осложнения, как выраженный болевой синдром, длительная хромота, временная нейропраксия и стойкий неврологический дефицит с потерей чувствительности5. На сегодняшний день развитие послеоперационной инфекции является наиболее частым и серьезным осложнением, которое развивается в 30–75 % случаев в первые 6 месяцев после проведения ОСО (LaRue et al., 1989; Dernell et al., 1998). Несостоятельность имплантатов отмечают до 40 % случаев, однако серьезные осложнения, требующие ревизии, происходит лишь в 10 % случаев (Liptak et al., 2006). Местный рецидив опухоли наблюдается в 20–28 % случаев (Morello et al., 2001; Withrow et al., 2004; Liptak et al., 2006).На основании всего периода наблюдения в данном клиническом случае были выявлены следующие осложнения: скопление серомы в области реконструируемого дефекта в ранний послеоперационный период, миграция винтов.
Формирование серомы (лимфоцеле, длительная серозная экссудация) отмечали в ранний п/о период. Длительность сохранения отделяемого составила 20 дней. Серома, предположительно, не является осложнением, поскольку процесс ее формирования соответствует фазе экссудации раневого воспаления при обычном заживлении раны6 7. Таким образом, серома не относится к истинным инфекционным осложнениям, которые можно было бы интерпретировать в качестве прогностической оценки более длительного периода выживания. Развитие серомы в большинстве случаев связано с неизбежным формированием «мертвого» пространства после ОСО ввиду обширной резекции пораженной кости и мягких тканей. По данным ряда исследователей, основными причинами образования сером являются наличие раневой полости и реакция организма на имплантат, контакт эндопротеза с подкожно-жировой клетчаткой, обширная диссекция и мобилизация подкожно-жировой клетчатки, а также использование электрокоагуляции6 7. Серома служит питательной средой для патологической флоры, что может привести к последующему инфицированию.
В рандомизированных исследованиях отмечено, что использование электрокоагулятора в сравнении с обычным скальпелем во время операции повышает риск образования сером, а использование ультразвуковых ножниц при выполнения диссекции, наоборот, уменьшает риск развития данного осложнения 7.
У данного пациента была выполнена трехкратная аспирация содержимого с интервалом 4–5 дней. В некоторых случаях может быть использовано наложение повязки по типу Роберта-Джонаса на 1–3 дня сразу после операции. На основании результатов ряда исследований в гуманной медицине стоит отметить, что компрессионный трикотаж позволяет уменьшить объем послеоперационной полости6 8. Отмечают также, что расположение в сформированной полости фибрин-коллагенового препарата (коллагеновая гемостатическая губка) после обширной резекции новообразования (НО) может быть эффективным в качестве интраоперационной меры для профилактики сером без последующего дренирования зоны хирургического вмешательства6.
Несостоятельность фиксации (НФ) в виде перелома, миграции имплантатов отмечают в 40 % случаев, однако тяжелые осложнения, требующие ревизионной хирургии с заменой имплантата, встречаются лишь в 10 % случаев (Liptak et al., 2006). Основные причины НФ представляют собой сочетание биологических и механических факторов, которые могут привести к ослаблению фиксации с последующим развитие миграции и/или переломов имплантатов в послеоперационный период.
Механические факторы НФ4:
- Несоответствующий размер имплантата (короткие конструкции) и его тип (неподходящий для ОСО имплантат).
- Циклические нагрузки на имплантаты, эндопротез.
- Инфицирование в результате иммуносупрессии, вызванной опухолью или самим лечением (хирургическое лечение и применение химиотерапии).
- Предоперационная лучевая терапия.
- Наличие у пациента сопутствующих заболеваний (ожирение, наличие ранее возникшего очага инфекции, эндокринопатии, неврологические или ортопедические патологии контралатеральных конечностей).
В рассматриваемом нами клиническом случае миграция двух дистальных углостабильных винтов из проксимального сегмента локтевой кости была выявлена на 82-й день (рис. 18). Значимого усиления хромоты не отмечалось, однако при пальпации на контрольном осмотре был выявлен умеренный болевой синдром. Было выполнено удаление двух углостабильных винтов. Клинического ухудшения опороспособности и нестабильности фиксации после удаления винтов отмечено не было.
Для профилактики данного типа осложнений при выполнении ОСО может быть рекомендовано (опции)1 5:
- Пластина должна располагаться на всем протяжении сохраненного сегмента лучевой кости.
- Подбор адекватных кандидатов на ОСО с поражением предплечья менее 50% от общей длины.
- Использовать длинные, жесткие (ригидные) мостовидные пластины (LCP-пластины), коммерческие или индивидуальные эндопротезы, предназначенные для ОСО.
- Расположенная на поверхности костей пясти пластина должна занимать 80 % длины и минимум 50 % ширины пястной кости.
- Расположение винтов осуществляется в центральной части лучевой кости запястья (os carpi radiale).
- В случае использования костного цемента (на основе полиметилметакрилата [ПММ], импрегнированного антибиотиками или без них) его введение в ИМ канал сохраненной кости после выполнения остеотомии может уменьшить частоту расшатывания и миграции винтов и профилактировать нестабильность самого имплантата5. Также применение данной техники оправданно у животных с тонкими кортикальными слоями костей. В соответствии с отверстиями пластины высверливаются отверстия в кости под винты. Это осуществляется после введения в костномозговой канал цемента, следовательно, винты вкручиваются в костный цемент, а не в порозную кость, что приводит к созданию единой биомеханической структуры «цемент – винты – пластина – кость» и практически исключает возможность расшатывания и миграции фиксаторов в послеоперационном периоде.
- Применение спиц Киршнера в случае использования костно-цементного протеза (КЦП) вместе с ПММ позволяет снизить нагрузку на пластину, частично нейтрализуя силы сгибания и смещения9. Армирование цемента спицами и винтами способствует усилению прочности фиксации10. По ряду данных, армированный костно-цементный протез по биомеханическим показателям превосходит обычный костно-цементный протез. Данная техника может профилактировать перелом пястных костей, вырывание винтов из материнского отломка лучевой кости и перелом самого имплантата11.
- Введение спиц Киршнера также позволяет добиться репозиции по оси и восстановить длину конечности, что облегчает последующую работу с ПММ и наложением LCP-пластины. Методология позволяет ввести спицы отдельно в отломок кости и нижележащий сегмент конечности с последующим их соединением на уровне дефекта кости костным цементом (ПММ)4.
- Отмечено, что покрытие имплантата гидроксиапатитом в области контакта «эндопротез – кость», может улучшить остеоинтеграцию «кость – металл» и иметь преимущества в более стабильной фиксации в отдаленный период12.
- Использование углостабильных (блокируемых) винтов и имплантатов уменьшает частоту возникновения миграции и расшатывания винтов и риск развития несостоятельности фиксации в сравнении со стандартными кортикальными винтами и LC-DCP-пластинами из-за большего рассеивания нагрузки, при этом снижается количество осложнений в виде миграции винтов из проксимального сегмента лучевой кости (рис. 19)4 13.
- Использование модульных систем или индивидуальных протезов, одномоментно фиксирующих лучевую, локтевую, 3-ю и 4-ю пястные кости, способствует раннему восстановлению опорной функции конечности и позволяет добиться более жесткой фиксации, чем фиксация только лучевой кости с созданием артродеза запястья по стандартной технике12.
- Следует избегать не заполненных винтами («пустых») отверстий для профилактики перелома в конфигурации имплантатов «пластина – ПММ или аллотрансплантат», а также «эндопротез – винтовая фиксация».
- У крупных и гигантских пород собак с относительно тонкими кортикальными слоями кости и коротким проксимальным сегментом сохраненной лучевой кости, а также при сочетанном удалении локтевой кости (единым блоком) рекомендовано выполнить дополнительную фиксацию лучевой и локтевой костей пластиной с латеральным расположением.
Обсуждение и выводы. Клинические рекомендации
Основная цель ОСО – достижение раннего восстановления опороспособности пациента посредством широкой сегментарной резекции пораженной кости с последующей реконструкцией удаленной части кости и созданием стабильной фиксации между сохраненными сегментами конечности.В данном клиническом случае было реализовано две технологии 3D-печати. Сегментарная резекция была выполнена с использованием «напечатанных» индивидуальных шаблонов (ПХН), что позволило с точностью до 1 мм выполнить предоперационно спланированную хирургом резекцию НО на требуемом уровне на основании замеров и костных ориентиров, а реконструкция пострезекционного костного дефекта (пРКД) была выполнена индивидуальным эндопротезом (3D-печать; SLM) из титанового сплава (Ti6AI4V).
Индивидуальные прецизионные хирургические направители (ПХН)
Использование ПХН позволяет сократить время ОСО, так как сформированные отверстия в кости для фиксации ПХН соответствуют отверстиям в уже изготовленном эндопротезе, и нужно лишь однократно высверлить отверстия в кости, а затем осуществить введение винтов. Таким образом, после выполнения резекции, удаления ПХН и последующего введения в проксимальный сегмент эндопротеза последний «надевается» дистальной частью на временно зафиксированные в кости спицы Киршнера, благодаря чему и достигается первичная репозиция остеотомированных сегментов кости в заданном положении.Использование ПХН позволяет выполнять остеотомию с предельной точностью именно в пределах заранее спланированной области резекции.
Проводить ОСО, по нашим наблюдениям, стоит не позднее 7-10 дней с момента выполнения КТ, так как вторичные изменения в случае прогрессирования ОС (инвазия) могут изменять структуру кости и мягких тканей и и не позволить адекватно расположить как направляющие шаблоны, так и сам эндопротез.
Также для сокращения времени оперативного лечения на поверхности эндопротеза (над винтовыми отверстиями) была выполнена лазерная цифровая разметка длины вводимых винтов.
ПХН выполнены из пластика (фотополимер), к положительным качествам которого можно отнести возможность стерилизации (автоклавирование) и легкость в применении.
На основании литературных данных и опыта авторов, использование позиционных хирургических направителей может быть сопряжено с рядом осложнений, связанных с некорректной установкой имплантата на кости, и, соответственно, с ошибочным определением уровня и линии остеотомии, а также с несостоятельностью (разрушением) ПХН при выполнении остеотомии10. Данные осложнения могут быть связаны с допущением хирургом ошибок при 3D-планировании. Профилактика ряда осложнений возможна при накоплении опыта работы с планированием 3D-объектов при ОСО, ПХН и непосредственно с планировщиком.
К недостаткам использования ПХН стоит отнести их хрупкость (перелом ПХН) при изменении угла пропила и избыточном давлении во время остеотомии, а также при остеотомии на уровне «края паза» ПХН. В подобных случаях авторами статьи отмечено, что выполнение остеотомии через «пропиливание ПХН» путем остеотомии кости и самого паза в ПХН не приведет к его ятрогенному расколу, а за счет биосовместимости фотополимера предотвратит инфицирование и позволит осуществить операцию на должном уровне с требуемой точностью и в полном объеме. Это особенно актуально при коррекции костных деформаций для выполнения презиционной остеотомии. Данные осложнения являются ятрогенными и нивелируются по мере накопления опыта работы с такими имплантатами.
Использование индивидуальных эндопротезов из титанового сплава (Ti6AI4V) для реконструкции пРКД, изготовленных методом аддитивных технологий, на сегодняшний день является приоритетным направлением в онкоортопедии. Стоит отметить, что благодаря большой прочности и высокой устойчивости к коррозии титан и его сплавы практически не имеют конкурентов в имплантологии, так как не изменяют своих свойств под влиянием агрессивных биологических сред организма и сами не оказывают токсического воздействия на живые ткани14. Высказаны предположения, что использование эндопротезов из металла вместо аллотрансплантатов снижает частоту возникновения инфицирования при ОСО15.
Применение технологий трехмерной печати в производстве имплантатов обеспечивает их высокую прецизионность и персонифицированность, а также возможность создания протезов любой формы, сложности и размеров исходя из требований хирурга для конкретного пациента.
К важным конструктивным особенностям 3D-эндопротезов относится возможность создания пористой структуры титана в местах контакта с костью, что впоследствии позволяет достигать остеоинтеграции. Данных условий невозможно добиться каким-либо другим способом производства, кроме аддитивных методов.
Конфигурация 3D-имплантата
По мнению авторов статьи, конфигурация эндопротеза «ИМ стержень, фиксируемый методом «плотной посадки» (press-fit) + блокируемая пластина (экстрамедуллярная фиксация)» позволяет нивелировать основные силы, воздействующие на область «кость – эндопротез», и добиваться адекватной аксиальной поддержки, равномерно распределять нагрузку и создавать более прочное соединение, чем при аналогичных техниках, используемых в монорежиме.По результатам биомеханических исследований, ИМ стержень обеспечивает большую площадь контакта с костью, что приводит к снижению концентрации изгибающих нагрузок на проксимальные винты в лучевой кости12 13.
Создание углостабильных отверстий в эндопротезе позволяет добиваться более жесткой фиксации, особенно у пациентов с тонкими кортикальными слоями кости 5 12 15 .
К недостаткам метода можно отнести отсутствие модульности эндопротеза. При необходимости интраоперационно изменить уровень резекции или положение эндопротеза стоит отметить, что сделать это невозможно, поскольку эндопротез представляет собой единую монолитную конструкцию. Профилактировать данное осложнения можно посредством выполнения тщательного предоперационного планирования. Как уже отмечалось, проводить ОСО стоит не позднее 7–10 дней с момента выполнения КТ, так как в течение этого периода времени, несмотря на химиотерапию, может возникнуть инвазия НО в мягкотканный и/или костный компонент, что неизбежно приведет к невозможности реализации стабильной фиксации эндопротеза, а в худшем случае - к местному рецидиву и ампутации в случае неполной резекции (загрязненные края).
Использование двух пластин для фиксации на уровне костей пясти (3 и 4) под углостабильные винты, обеспечивает более стабильную фиксацию в сравнении с стандартными кортикальными винтами и позволяет достигать ранней опороспособности посл ОСО13.
По опыту авторов статьи, несмотря на создание более жесткой конструкции эндопротеза в сравнении с LC-DCP-конструкциями за счет добавления углостабильных отверстий, корректная бикортикальная фиксация винтов на уровне пястных костей в большинстве случаев не достигается. Это связано с невозможностью введения винтов под необходимым углом (что чаще всего требуется осуществлять на практике) и приводит к разрушению одного из кортикальных слоев пястных костей. Введение же углостабильных винтов возможно лишь под углом 90° (рис. 20). Таким образом, авторы пришли к выводу, что в данном случае при ОСО, а также при создании артродеза на уровне пястных и плюсневых костей в подобных хирургических вмешательствах более оправданно использование стандартных кортикальных винтов, так как их введение можно выполнить под требуемым углом.
Предоперационное планирование ОСО на основании данных КТ с использованием программного обеспечения типа Polygon Medical Engineering и в тесном сотрудничестве с биоинженерами представляет следующий этап развития онкоортопедии и реконструктивной хирургии, позволяющий добиваться предсказуемо запланированных результатов и отказаться от «импровизационной» хирургии – наиболее распространенного подхода в современной ветеринарной медицине.
По наблюдению авторов, транскортикальное введение винтов в локтевую кость через лучевую часто сопряжено с последующим их переломом или миграцией, что в данном клиническом случае привело к асептической нестабильности винтов и к их удалению (рис. 21, 22). Однако это не стало причиной общей нестабильности имплантата в отдаленный период (рис. 23, 24). Имеются данные о том, что при использовании модульной системы фиксации у собаки при ОСО было отмечено осложнение в виде несостоятельности фиксации в локтевом компоненте эндопротеза, которое может быть связано с наличием физиологической пронации-супинации лучевой кости относительно локтевой. В дальнейшем требуются оценка и анализ данного типа осложнений с целью недопущения развития клинически значимой несостоятельности фиксации.
Заключение
В последнее время органосохранная хирургия уже является стандартом лечения ОС аппендикулярного скелета у собак во всем мире (с учетом правильногоподбора кандидатов и без ущерба для онкологического радикализма). Использование компьютерной 3D-реконструкции позволяет точно спланировать области хирургической резекции, вычислить объем резецируемого фрагмента с последующим его замещением.
Использование аддитивных технологий, в частности персонифицированных ПХН и эндопротезов, создаваемых с применением 3D-печати, позволяет прецизионно и одномоментно замещать костные дефекты любой формы, сложности и размеров, возникающие после удаления опухоли, и упрощать технику операции, сокращая время оперативного вмешательства.
Предоперационное планирование, адекватный подбор кандидатов, а также пред- и послеоперационная химиотерапии при выполнении ОСО имеют решающее значение и позволяют улучшить результаты лечения пациентов с аппендикулярной ОС. Создание 3D-моделей (макетов-копий) костей на основании данных КТ уже вошло в мировую медицинскую практику и используется для 3D-печати фрагментов костей и конечностей целиком с целью предоперационного планирования и отработки предстоящей операции.
Изготовление индивидуальных эндопротезов с применением аддитивных технологий для замещения обширных костных дефектов после перенесенных ОСО у животных на сегодняшний день весьма актуально и имеет огромный потенциал, даже больший, чем в гуманной медицине, в связи с широкой породной вариабельностью анатомических особенностей аппендикулярного скелета у собак.
Литература:
- Veterinary Society of Surgical Oncology, 2015.
- Zlatinov V. Transplantation of ipsilateral canine ulna as a vascularized bone graft for treatment of distal radial osteosarcoma. February 13, 2018.
- Enneking, WF., Wolf, RE. The staging and surgery of musculoskeletal neoplasms. Orthop Clin North Am. 1996 Jul;27(3):473-81.
- Mitchell, K.E., Boston, S.E., Kung, М, Dry, S., Straw, R.C. Outcomes of Limb-Sparing Surgery Using Two Generations of Metal Endoprosthesis in 45 Dogs With Distal Radial Osteosarcoma. A Veterinary Society of Surgical Oncology Retrospective Study. Vet Surg. 2016 Jan; 45(1):36-43.
- D. Griffon, A. Hamaide. Complications in Small Animal Surgery . ISBN: 978-0-470-95962-6. Wiley-Blackwell , Jan 2016.
- Деговцев Е.Н., Колядко П.В. Серомы как осложнение хирургического лечения послеоперационных грыж передней брюшной стенки с тспользованием сетчатых имплантов: современное состояние проблемы. Новости хирургии, № 1/2018.
- Lumachi, A.A. Brandes, P. Burelli et al. Seroma prevention following axillary dissection in patients with breast cancer by using ultrasound scissors: a prospective clinical study. Eur. J. Surg. Oncol, 2004; 30; p. 526-30.
- Ивашков, В.Ю. Соболевский, В.А. Клинический случай лечения длительной лимфорреи, возникшей после радикальной мастэктомии, 2015 г.
- П.Г.Дюльгер, С.А.Ягников, Ф.А.Любоев, О.А.Кулешова, М.Д.Валюс, Я.А.Кулешова, Т.А.Леонова. Методология выполнения органосохраняющих операций в комплексном лечении опухолей костей конечностей у собак и кошек. Россисикий ветеринарный журнал, No 3/2012.
- Н.Н. Карякин, Р.О. Горбатов, А.Е. Новиков, Р.М. Нифтуллаев. Хирургическое лечение пациентов с опухолями длинных трубчатых костей верхних конечностей с использованием индивидуальных имплантатов из костнозамещающего материала, созданных по технологиям 3D-печати . Журнал клинической и экспериментальной ортопедии им. Г.А. Илизарова,No 3, 2017 г.
- Дюльгер, П.Г. Ягников, С.А. Гаврюшенко, Н.С. Фомин, Л.В. Кулешова, О.А. Арифуллина Д.В. Биомеханические параметры имплантатов при замещении обширных дефектов кости у собак . РВЖ МДЖ No 5/2012 .
- Fitzpatrick, J. Meswania, G. Blunn. Novel modular limb salvage endoprostheses for treatment of primary appendicular tumors in dogs: short-term outcome.: WVOC 2010, 15th - 18th September, 568 N, 2010.
- Shetye, S., Ryan,S., Ehrhart, N., Puttlitz, C. Novel Endoprosthesis for Limb Sparing of Canine Distal Radius Osteosarcoma Patients: A Modular Approach.. Colorado State University : б.н., 2011. DOI: 10.1115/SBC2011-53164.
- Тверской М.М., Петрова Л.Н., Аладин А.С., Сулацкая Е.Ю., Жаринова А.С. Компьютерная технология изготовления медицинских имплантатов методом послойного лазерного спекания. Вестник ЮУрГУ, No 23, 2012.
- Liptak JM, Dernell WS, Ehrhart N, et al. Cortical allograft and endoprosthesis for limb-sparing surgery in dogs with distal radial osteosarcoma: a prospective clinical comparison of two different limb-sparing techniques. . 2006 г., Vet Surg 2006;35:518–533.
vetpeterburg