После частичной ампутации на основании серии клинических случаев
Авторы: Горшков С.С 1., Уланова Н.В.1, Мануйлова В.В.1, Твердохлебов С.И. 21. Ветеринарная клиника «Бэст», г. Новосибирск.
2. Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
«Между медициной и ветеринарией не существует разделительной линии – и она не
должна возникнуть когда-либо» (Рудольф Вирхов, 1900 г.).
Сокращения: ЧОП – чрескожное остеоинтегрируемое протезирование; КП-протезы – культеприемные протезы или протезы с культеприемной гильзой; ОСХ – органосохранная хирургия (син. органосохраняющие оперативные вмешательства (англ. Limb salvage surgery (LSS)); ПКГ – протезы с культеприемной гильзой (англ. Stump socket prostheses (SSP).
Вступление
В данной статье рассмотрена методология чрескожного остеоинтегрируемого протезирования (ЧОП) конечностей у животных после перенесенной ампутации, представлен опыт использования протезов SerGoFIX – вживляемых внутрикостных индивидуальных имплантатов, разработанных на базе клиники «Бэст». Метод внутрикостного протезирования, основанный на принципе остеоинтеграции, который был предложен проф. Per-Ingvar Brånemark, является одним из перспективных направлений в современной реконструктивной хирургии и на сегодняшний день является «золотым стандартом» дентальной имплантации с 1970-х годов. Дальнейшее развитие методологии нашло свое применение в ортопедии, онкохирургии сформировавшись в отдельное направление - чрескожное остеоинтегрируемое протезирование конечностей после перенесенной ампутации.В гуманной медицине данный подход позволяет достичь более высоких показателей функциональной активности пациентов, а также повысить качество жизни по сравнению с традиционной технологией – использованием протезов с культеприемной гильзой. Для животных данный метод может быть альтернативой полной ампутации при травматических, неопластических поражениях дистальных сегментов конечностей, а также при врожденных деформациях, с достижением функциональных результатов в виде полноценной опороспособности в сравнении со стандартной калечащей процедурой ампутации.
Представлены отдаленные результаты наблюдений, наиболее длительные из которых составляют 11, 16 и 18 месяцев на момент публикации данной работы, а также рассмотрены ограничения метода и осложнения. Общее количество прооперированных пациентов на момент написания работы составляет n=9 с имплантацией 13 протезов. Оценка остеоинтеграции была выполнена с помощью клинических и рентгенологических методов. Остеоинтеграция с восстановлением полноценной опороспособности была достигнута у 7 пациентов, что составляет 77.8 % от общего числа прооперированных животных.
Актуальность
В экономически развитых странах основными причинами утраты конечности являются хронические сосудистые заболевания, травмы, онкологические заболевания, инфекции, артериальная эмболия 1. Так, в США в 2008 г. было зарегистрировано приблизительно 1,7 миллионов человек с утратой конечности. Как известно, тотальная или частичная ампутация конечности является калечащей операцией как в гуманной, так и в ветеринарной медицине. Наиболее часто ампутация применяется при тяжелых травматических повреждениях конечностей, некоторых неопластических поражениях опорно-двигательного аппарата, а также в случае определенных аномалий развития конечности у собак и кошек 3,4,5. По статистике США, более 120000 ампутаций выполняется ежегодно в гуманной медицине1. По животным данной статистики не имеется, однако ежегодно фиксируется около 6000–8000 случаев остеосаркомы у собак (Dernell, Straw, Withrow, 2001). К сожалению, тотальная (полная) ампутация пораженной конечности часто является стандартом лечения при неопластических поражениях аппендикулярного скелета у людей и собак 2. Однако в последние 20 лет в гуманной онкохирургии, онкоортопедии и в последние 10 лет в ветеринарной медицине все чаще отдается предпочтение органосохраняющим методам 2,5.В ветеринарной хирургии показания к полной ампутации конечности включают тяжелое травматическое повреждение конечности, ишемический некроз, хроническую некупируемую инфекцию (остеомиелит), резистентный к консервативному лечению артрит, паралич (авульсионные повреждения корешков спинного мозга), врожденные деформации и неоплазии 2,4,5.
Ампутация представляет собой простую, недорогую процедуру, не требующую специального оборудования и имеющую предсказуемый результат в большинстве случаев. Однако в ряде случаев ампутация может быть не самым оптимальным вариантом лечения для пациента. Например, по ряду данных, у гигантских пород собак после ампутации функция конечности может быть неудовлетворительной 5. Cобаки с ампутацией грудной конечности труднее удерживают равновесие, значительно чаще падают в сравнении с мелкими и карликовыми породами собак, перенесших подобную хирургическую операцию 6. Эти данные были подтверждены в недавнем докладе, а также был сделан вывод, что более существенные изменения походки наблюдаются у собак после ампутации не тазовой, а грудной конечности 7. Этот вывод представляется закономерным на основании известных данных о нагружаемости грудных (60 % нагрузки) и тазовых (40 %) конечностей у собак 22.
Уже более 600 лет и до сегодняшнего дня стандартным методом реабилитации пациентов после перенесенной ампутации в гуманной медицине является использование протезов с культеприемной гильзой (ПКГ)8. Стандартный постоянный протез, как правило, имеет модульную структуру и состоит из протезной стопы, культеприемной гильзы, адаптеров, соединительных элементов и одевается на культю конечности как «стакан». Данные протезы применяются после частичной ампутации конечности, широко распространены в гуманной медицине, а также являются коммерчески доступными и для животных 2. На сегодняшний день имеются единичные сообщения о применении ПКГ у собак, хотя первые доклады появились еще в 1906 г., а пионером в данной области является Hobday 11. Однако, по данным гуманной медицины, метод обладает рядом существенных недостатков, среди которых выделяют дискомфорт (44 %), боль (62 %), опрелости и натирание кожных покровов (72 %), инфекции и некроз тканей, в частности в период адаптации ношения ПКГ 2.
Осложнения, связанные с протезированием ПКГ у животных, аналогичны осложнениям в гуманной медицине 2. Использование ПКГ у мелких домашних животных, по ряду сообщений, не приводит к удовлетворительным результатам в плане восстановления функциональной опороспособности и связано как с механической несостоятельностью протезов вследствие недостаточного качества их изготовления, так и с ненадежным креплением к культе конечности у собак 2,16. По другим данным, при использовании ПКГ у собак после перенесенной ампутации преимущественно на грудную конечность пациенты имели осложнения в отдаленном периоде, которые включали значительный вес внешнего протеза (у собак менее 10 кг), поверхностную инфекцию, пролежни, некроз мягких тканей от избыточного давления, болевой синдром 12,14.
Таким образом, на сегодняшний день в гуманной и ветеринарной медицине проблема протезирования после частичной ампутации конечностей окончательно не решена.
В 1970 г. профессор Бранемарк (Per-Ingvar Brånemark) в серии экспериментов и далее в клинической практике дентальной имплантации доказал, что титан способен образовывать прочный контакт с окружающей его костной тканью за счет формирования стойкой пассивной пленки из оксида титана (TiO2) на поверхности металла 13 (рис. 1). Данный метод протезирования был внедрен в клиническую практику в области ортодонтии в середине 1970-х гг. и к настоящему времени является «золотым стандартом» в стоматологии, а именно в протезировании зубов 13. Феномен прочного структурного и функционального соединения имплантата с окружающими костными тканями был назван остеоинтеграцией (рис. 2). Открытие явления остеоинтеграции имплантатов явилось значительным научным прорывом в стоматологии за последующие десятилетия. С момента успешного внедрения методики внутрикостного протезирования в стоматологии появляется все больше данных о возможности расширения показаний и спектра клинических состояний для данного подхода в медицине и прежде всего в таких областях, как онкохирургия, ортопедия и реконструктивная хирургия.
Одной из первых точек приложения внутрикостного имплантата для протезирования в клинической практике стало протезирование нижней конечности в гуманной медицине, и на сегодняшний день этот метод получил название «остеоинтегрируемое протезирование» (в данной статье в дальнейшем будет использован термин ЧОП – чрескожное остеоинтегрируемое протезирование; англ. Percutaneous osseointegrated prosthesis).
Метод ЧОП, основанный на принципе остеоинтеграции, является одним из перспективных направлений в современной реконструктивной хирургии, и на сегодняшний день метод позволяет избежать множества недостатков традиционного культеприемного протеза, один из которых – отсутствие культеприемной гильзы. Протез является естественным продолжением конечности, обеспечивает пациенту тактильную чувствительность (остеоперцепцию); метод позволяет выполнять более значимые и интенсивные нагрузки протезированной конечностью в сравнении с ПКГ. В отличие от ПКГ, механическая нагрузка передается от внешнего (наружного) экзопротеза к кости через внутрикостный эндопротез. После ЧОП конечностей и перенесенной ампутации на основании множества сообщений из гуманной медицины отмечается улучшение функции и качества жизни пациентов в абсолютном большинстве случаев (Jönsson S., Caine-Winterberger K., Brånemark R.: Orthot. Int. 2014; 35: 190–200).
Чрескожные остеоинтегрируемые протезы используются в гуманной медицине при травматических и онкологических поражениях конечностей последние 10–15 лет лишь в нескольких центрах некоторых стран (Швеция, Австралия, Нидерланды) и все еще не вошли в широкую клиническую практику ортопедии и онкохирургии в мире. Связано это как с общей длительной реабилитацией пациентов (в гуманной медицине традиционно применяется двухэтапное протезирование, общий процесс которого может занимать от 8 месяцев до 2 лет с привлечением ортопеда, протезиста и врача-реабилитолога), так и с финансовой составляющей, а также с потенциальной возможностью развития осложнений. Определенная консервативность и скепсис в среде врачей-ортопедов и онкохирургов, связанные с предполагаемой высокой частотой развития осложнений, также являются камнем преткновения и причиной медленного внедрения метода в широкую клиническую практику. Общие осложнения, связанные с ЧОП, включают раздражение кожи, инфекцию, болевой синдром, разрыв кожи (перипротезная область), несостоятельность внутрикостного, наружного компонента протеза, непродолжительность срока службы имплантата 2,16.
На сегодняшний день имеется лишь несколько публикаций о применении ЧОП конечностей у животных в клинической практике 2,16. Наибольшее количество пациентов, прошедших процедуру ЧОП (по данным литературы и обзора в системе PubMed), было представлено в работе N. Fitzpatrick с описанием 4 клинических случаев 2. Однако лишь два из них имеют отдаленный результат, превышающий более 12 месяцев из-за неопластического характера поражения в исследуемой группе.
Относительные противопоказания к ампутации конечности у животных могут включать дегенеративные поражения контралатеральных конечностей (тяжелый остеоартрит), избыточную массу тела (ожирение), неврологический дефицит (дегенеративный пояснично-крестцовый стеноз), а также другие патологии, которые могут повлиять на восстановление функции опороспособности.
Таким образом, данные пациенты требуют альтернативного подхода в лечении с возможностью сохранения функции конечности. Наиболее перспективным методом, соответствующим данной концепции и позволяющим сохранить опороспособность, по нашему мнению, представляется чрескожное остеоинтегрируемое протезирование (ЧОП) конечностей.
Ретроспективный анализ серии клинических случаев
Цель статьи: сообщить о клиническом опыте и возможности применения метода ЧОП конечностей у собак и кошек после перенесенной частичной ампутации (экзартикуляции) с имплантацией индивидуально изготовленных имплантатов SerGoFIX в качестве органосохраняющей процедуры на примере серии клинических случаев.Материалы и методы
Процедура ЧОП с имплантацией протезов SerGoFIX была выполнена собакам (n=2) и кошкам (n=7) в период с января 2016 г. по август 2017 г. (наблюдение по сентябрь 2017 г. на момент написания статьи), имевшим травматические (n=7, холодовая травма, отморожение; n=1 посттравматический остеомиелит) и неопластические (n=1 синовиальная саркома запястья у собаки) поражения дистальной части грудных и тазовых конечностей. Средний возраст пациентов составлял 3–5 лет (одной собаки – 10 лет). Суммарное количество установленных имплантатов на момент написания работы n=13 у 9 пациентов.
Во всех случаях (n=9) были выполнены общее физикальное обследование, пальпация и осмотр области имплантации культи конечности на наличие/отсутствие повреждений.
Предоперационно были проведены (n=9): рентгенологическое исследование в 2 ортогональных плоскостях, клинический и биохимический анализы крови, УЗИ сердца, КТ грудных/тазовых конечностей (области интереса), а также КТ-онкопоиск в одном случае неопластического поражения дистального сегмента предплечья.
По данным КТ, во всех случаях выполнялись предоперационное планирование и оценка структуры костной ткани, а также были проведены замеры поперечника кости и ширины сегмента области имплантации (дистальная часть предплечья, дистальная часть голени, таранная кость).
У четырех пациентов (n=4) на основании данных КТ предоперационно было выполнено прототипирование с дальнейшим созданием пластиковых 3D-моделей сегментов конечностей для оценки и отработки техники позиционирования имплантатов (рис. 3). Используемые имплантаты разработаны и изготовлены индивидуально для каждого пациента, в связи с чем имеется некоторая вариабельность по строению, форме, конструкции и особенностям микроструктуры поверхности имплантатов.
Все имплантаты SerGoFIX имеют внутрикостный и наружный компонент (эндо- и экзопротез). Серия имплантатов (n=6) была изготовлена на основании данных КТ по параметрической цифровой модели с использованием аддитивных технологий (3D-печать) методом прямого лазерного спекания металлов (Direct Metal Laser Sintering, DMLS; EOS M 290) с использованием материала Ti-6Al−4V. В основе технологии DMLS лежит принцип послойного выращивания твердотельного объекта по цифровой 3D-модели, которая предварительно проектируется по результатам КТ.
Другая серия имплантатов (n=3) была изготовлена токарно-фрезерным методом (ЧПУ СТХ 310 ecoline V3), в дальнейшем авторы отказались от данного метода (невозможность создания пористости импланта и возникшая сложность модификации поверхности, повлекшей большее количество осложнений) в пользу метода прямого лазерного спекания металлов (3D-печать металлом). Во всех случаях (n=13) было выполнено модифицирование естественной макро- и микроструктуры имплантатов с созданием двух уровней биопокрытия и формированием пористого компонента, что позволяет усилить сцепление имплантата с костной тканью, повышая вероятность остеоинтеграции. Стоит отметить, что для достижения остеоинтеграции и оптимальных отдаленных результатов критичным является соблюдение таких параметров, как материал имплантата, его конструктивные особенности (форма, резьба, режущая кромка), а также создание биологической поверхности имплантата путем его модификации.
На сегодняшний день методика ЧОП протезами SerGoFIX является собственной разработкой авторов данной статьи и проходит процедуру международного патентования.
Экзопротезы были индивидуально разработаны на основании мастер-модели и выполнены (3D-печать) из полиамида методом селективного лазерного спекания (Selective Laser Sintering) с дальнейшим креплением к трансдермальной ножке эндопротеза (внутрикостного протеза) через индивидуальный кондуктор. Последующие модели экзопротезов в своем составе имеют силиконовый композит как составную часть, позволяющую выполнять смену части протеза по мере его изнашивания (рис. 4).
Процедура ЧОП включала в себя одноэтапную (одномоментную) ампутацию (экзартикуляцию) с дальнейшей имплантацией протезов (n=3) в случаях отсутствия инфекционных поражений кожного покрова, костной ткани (некроз, остеомиелит), а также двухэтапную ампутацию/экзартикуляцию (n=6) с имплантацией протеза через 3–4 недели в случае наличия инфекционных поражений или каких-либо повреждений (рис. 5). По уровню резекции пораженного сегмента выполняли: экзартикуляцию на уровне лучезапястного сустава (n=3), заплюсневоголенного сустава (n=1), проксимального голенотаранного сустава (n=3), ампутацию на уровне нижней трети диафизарного сегмента предплечья (n=1) с отступом 3.5 см от видимой границы опухоли, ампутацию на уровне дистального сегмента голени (n=1).
Оценка результатов
Послеоперационный рентгенологический контроль выполнялся в соответствии с разработанным авторами данной работы протоколом наблюдений за пациентами после ЧОП и был выполнен в день операции, далее через 1/4/6/10/12 месяцев (далее – оценка через каждые 6 мес. в соответствии с протоколом), а также при необходимости в случае развития осложнений.Оценка кожной интеграции выполнялась клинически на основании физикальных методов обследования. Оценивались такие параметры трансдермального контакта протеза, как болевой синдром при пальпации, гиперемия, наличие отделяемого. Кожная интеграция при нормальном восстановительном периоде достигалась в среднем через 4 недели. Купирование болевого синдрома при пальпаторной оценке происходило в среднем через 6–7 недель.
Наиболее важной оценкой для прогнозирования долгосрочных результатов является оценка остеоинтеграции имплантатов.
На сегодняшний день выделяют три типа интеграции: остеоинтеграция, фиброостеоинтеграция и псевдоартроз 13,15.
Первые два типа интеграции являются необходимыми для длительного и стабильного расположения имплантата в кости и позволяют говорить об адекватной фиксации имплантата с получением предсказуемо хороших отдаленных результатов. При этом решающим фактором для направленной интеграции является функциональная нагрузка и ее степень.
Третий вариант является нормальным для соединительной ткани, однако для собственно костной ткани это неадекватный ответ на введение имплантата, свидетельствующий об отторжении с дальнейшим развитием несостоятельности (дестабилизации) имплантата.
О нормальной интеграции имплантатов свидетельствуют только наличие остеоинтеграции и фиброостеоинтеграции, для развития которых необходимы точное соответствие имплантационного ложа, хорошая первичная фиксация имплантата, атравматизм операции, биологическая совместимость имплантата, тщательный послеоперационный мониторинг пациента.
Достоверная, прямая оценка остеоинтеграции базируется на данных гистологического исследования, что в клинической практике не представляется возможным.
Однако известны несколько методов косвенной оценки степени остеоинтеграции и стабильности имплантатов13:
- клинический метод, рентгенологические методы оценки (денситометрическая оценка плотности костной ткани),
- торк-тест с помощью динамометрического ключа,
- периотестометрия,
- частотно- или магнитно-резонансный анализ 18.
Данная классификация может быть использована и для оценки остеоинтеграции после ЧОП19. Согласно классической методике оценки по Gruen, выполняется оценка состояния кости по зонам с целью выявить наличие линий рентгеновского просветления, наличие зон остеолиза, утолщение или истончение кортикальной кости, изменение трабекулярной кости (рис. 7).
Рентгенологическими проявлениями нестабильности ножки эндопротеза являются миграция имплантата, широкая зона остеолиза вокруг ножки, образование периостальной и эндостальной костной реакции вокруг верхушки ножки эндопротеза. Также имплантацию считают неудачной в случаях значительной потери уровня краевой кости, разрежения вокруг имплантата на рентгенограмме, при подвижности имплантата, боли, дискомфорте при условии клинического отсутствия функциональной опоры на конечность.
Во всех случаях в данной работе выполнялась рентгенологическая и клиническая оценка стабильности имплантатов в краткосрочный и долгосрочный послеоперационный период.
У пациентов в отдаленный послеоперационный период (более 6 мес.) (n=4) для оценки остеоинтеграции выполняли КТ-денситометрию. Вычисленные коэффициенты ослабления рентгеновского излучения выражаются в относительных величинах, так называемых единицах Хаунсфилда (Hounsfield units; денситометрических показателей, англ. HU).
КТ является особенно приоритетным методом на этапе диагностики, предоперационного планирования, а также считается более точным для количественной оценки степени остеоинтеграции путем выполнения денситометрии 18 (рис. 5).
Продолжение в следующем номере
Список литературы
- Marks L.J., Michael J.W. Science, medicine, and the future: artificial limbs. BMJ. 2001; 323:732-735.
- Fitzpatrick N, Smith TJ, Pendegrass CJ, Yeadon R, Ring M, Goodship AE, Blunn GW. Intraosseous transcutaneous amputation prosthesis (ITAP) for limb salvage in 4 dogs.; Vet Surg. 2011 Dec;40(8):909-25. doi: 10.1111/j.1532-950X.2011.00891.x. Epub 2011 Nov.
- Withrow SJ, Hirsch VM: Owner response to amputation of a pet’s leg. Vet Med Small Anim Clin 1979;74:332–334.
- Kirpensteijn J, Van Den Bos R, Edenburg H: Adaption of dogs to the amputation of a limb and their owners satisfaction with the procedure. Vet Rec 1999;144:115– 118 5.
- National Canine Cancer Foundation, Scottsdale, AZ, USA. Available at http://www.wearethecure.org. Accessed October 25, 2011.
- Rutteman GR, Teske E: Chemotherapie bij dieren: ethisch of onethisch? Tijdschrift voor Diergeneeskunde 1997;122:78–79.
- Budsberg SC: Amputations, inOlmsteadML(ed): Small animal orthopedics. Philadelphia, PA, Saunders, 1995, pp 531–548.
- Kapp S. Suspension systems for prostheses. Clin. Orthop. Relat. Res. 1999; 361:55-62.
- Gallagher P., MacLachlan M. Adjustment to an artificial limb: a qualitative perspective. J. Health Psychol. 2001; 6:85-100.
- Hagberg K., Branemark P. Consequences of non- vascular trans-femoral amputation: a survey of quality of life, prosthetic use and problems. Prosthet. Orthot. Int. 2001; 25:186-194.
- Hobday FTG: ChapterXXII,thelimbsandtail,in Surgical diseases of the dog and cat (ed 2). London, Bailliere, Tindall and Cox, 1906, pp 343–346.
- PHILLIPS A, KULENDRA E., BISHOP E.,: Clinical outcome and complications of thoracic and pelvic limb stump and socket prostheses; Journal of Small Animal Practice. 57():49–50, May 2016.
- Branemark P.I., Hansson B.O., Adell R., Breine U., Lindström J., Hallen O., Öhman A. Osseointegrated implants in the treatment of the edentulous jaw. Experience from a 10-year period. Scand. J. Plast. Reconstr. Suppl. 1977; 16: 1-132.
- Pendegrass CJ: Development of a soft tissue seal around bone-anchored transcutaneous amputation prostheses. Biomaterials 27:4183–4191, 2006.
- Hagberg K., Branemark R., Gunterberg B., Rydevik B. Osseointegrated trans-femoral amputation prostheses: prospective results of general and condition-specific quality of life in 18 patients at 2-year follow-up. Prosthet. Orthot. Int. 2008; 32:29-41.
- Drygas K.A, Taylor R, Sidebotham C.G, Hugate R.R, McAlexander H.: Transcutaneous Tibial Implants: A Surgical Procedure for Restoring Ambulation After Amputation of the Distal Aspect of the Tibia in a Dog; Veterinary Surgery 37:322–327, 2008.
- Middleton CA, Pendegrass CJ, Gordon G, et al: Fibronectin silanized titanium alloy: a bioinductive and durable coating to enhance fibroblast attachment in vitro. J Biomed Mater Res Part A, Epub ahead of print. PMID: 17584893. 2007.
- Иттиев Э.Б., Маркин В.А. Влиянием трансдентального стоечного имплантата на ткани челюсти и зуба. // Материалы I Международной конференции; "Современные аспекты реабилитации в медицине" - Ереван- 2003 — стр.157-158.
- Jeyapalina S.,Beck J.P., Bachus K.N., at al.: Radiographic Evaluation of Bone Adaptation Adjacent to Percutaneous Osseointegrated Prostheses in a Sheep Model; Clin Orthop Relat Res. 2014 Oct; 472(10): 2966–2977., Published 2014 Feb 21.
- Gruen T. A., Gregory M. S., McNeice M. et al.: Retrospective sequential radiographic evaluation of 350 con- secutive patients with 454 cemented femoral stems designed for the identification and classification of their modes offailure / // Clin. Orthop. Relat. Res. — 1979. — Vol. 141. — P. 17–27.
- Филиппенко В. А., Подгайская О.А., Танькут А. В.: Ремоделирование костной ткани перипротезной зоны в зависимости от типа фиксации ножки эндопротеза и формы канала бедренной кости; Ортопедия, травматология и протезирование. 2013. No 4: 77–81.
- Al Muderis M1,2,3, Lu W4, Li JJ5.: Osseointegrated Prosthetic Limb for the treatment of lower limb amputations : Experience and outcomes.; Unfallchirurg. 2017 Apr;120(4):306-311. doi: 10.1007/s00113-016-0296-8.
- Интернет ресурс: https://www.prostheticbody.com/percutaneous-osseointegrated-prostheses-for-amputees/
- Shevtsov M. A.,Galibin О.V., Yudintceva N.M: Two-stage implantation of the skin and bone integrated pylon (SBIP) seeded with autologous fibroblasts induced into osteoblast differentiation for direct skeletal attachment of limb prostheses; J Biomed Mater Res A. Author manuscript; 2014 Sep; 102(9): 3033–3048.