Дизайн и обоснование проспективного рандомизированного исследования биологической аугментации артроскопической реконструкции разрывов вращательной манжеты плеча концентратом аспирата костного мозга (BMAC)

THE DEPARTMENT OF TRAUMATOLOGY AND ORTHOPEDICS

Распространенность разрывов вращательной манжеты плеча составляет до 20 % населения в целом [1]. Следует различать дегенеративный и травматический, острый и хронический, генез патологии, поскольку это важно учитывать при оценке заболеваемости, выборе тактики лечения и прогнозировании клинических результатов. Частота встречаемости нетравматических разрывов увеличивается с возрастом: по данным LS Oh и соавт., при визуализации, у 54 % пациентов старше 60 лет обнаруживается разрыв, в сравнении с 13 % эпизодов у лиц моложе 60 лет [2].

Нельзя не отметить, что разрывы вращательной манжеты считаются прогрессирующим заболеванием и при отсутствии лечения сопряжены с риском увеличения размеров повреждения и интенсификацией болевого синдрома [3,4]. По данным N. Yamamoto и соавт., размер симптоматического разрыва вращательной манжеты плеча увеличивался в 47 % случаев в среднем за 19 месяцев, а скорость прогрессирования составляет 3,8 мм/год в длину и 2,0 мм/год в ширину [5].

Однако и хирургическое вмешательство не всегда ведет к желаемым клиническим результатам. Рецидивы остаются острой проблемой, что подтверждает необходимость совер- шенствования подходов к лечению патологии. Средняя частота рецидивов у пациентов с небольшими и средними разрывами вращательной манжеты составляет 12,5 % по сравнению с 37 % у пациентов с большими разрывами [6,7].

Таким образом, в группу риска можно отнести как молодых активных лиц, так и представителей старшего возраста. Это означает, что социо-экономические последствия патологии не утрачивают актуальности, напротив, ситуацию усугубляют тренды старения населения на фоне активизации участия людей старшего возраста в трудовой деятельности. Анализ и прогнозирование прямых и косвенных затрат, связанных с заболеванием, закономерно становятся предметом исследований иностранных коллег [8,9]. Едва ли полученные ими результаты иллюстративны для российской специфики, однако на данный момент нам не удалось найти аналогичных работ российских авторов.

Цель – сравнительный анализ эффективности стандартной артроскопической методики восстановления средних и больших разрывов вращательной манжеты плеча и дополненного использованием концентрата аспирата костного мозга (BMAC).

Эффективность будет определена по параметрам структурного восстановления целостности тканей, оцениваемого по результатам МРТ; динамикой восстановления функции сустава и изменения интенсивности болевого синдрома, оцениваемых на основании клинических шкал функциональной оценки. Полученные данные позволят уточнить релевантность, целесообразность и перспективы применения биологической аугментации концентратом аспирата костного мозга при хирургическом лечении средних и больших разрывов сухожилий вращательной манжеты плеча, оценить влияние метода на выраженность клинических симптомов и структурное восстановление, разработать рекомендации по выбору оптимальной тактики лечения.

Гипотеза исследования – артроскопическое восстановление разрывов вращательной манжеты плеча, дополненное использованием (BMAC), позволит добиться лучших показателей восстановления целостности тканей, при этом динамика снижения выраженности болевого синдрома и улучшения функции сустава будет сопоставимой.

Материал и методы

Дизайн исследования. Проспективное рандомизированное исследование включит пациентов с диагнозом средних и больших разрывов сухожилий вращательной манжеты плеча, подходящих под критерии исследования (диагноз). Хирургическое лечение будет осуществляться в клинике № 2 Всероссийского центра экстренной и радиационной медицины им. А.М. Никифорова МЧС России (Санкт-Петербург) и Клиническая больница № 1 (Волынская) Управления делами Президента России. Пациенты (n = 80) будут распределены (1:1) случайным образом в экспериментальную группу (артроскопический шов сухожилий вращательной манжеты совместно с интраоперационным введением BMAC) и контрольную группу (артроскопический шов сухожилий вращательной манжеты без BMAC). Схема исследования изображена на рисунке.

Критерии включения:

• -    возраст 18–75 лет;

• -    подтвержденный клинически и по данным МРТ-исследования разрыв сухожилий вращательной манжеты;

• -    стадия по Goutallier менее 3 [10];

• -    степень по Patte 2 и менее [11];

• -    подписавшие информированное согласие на участие в протоколе клинического и инструментального наблюдения.

Критерии невключения/исключения:

• -    верифицированный диагноз инфекционного или воспалительного артрита;

• -    наличие онкологических доброкачественных или злокачественных новообразований в настоящее время или в анамнезе;

• -    стадия по Goutallier более 3;

• -    степень по Patte 3;

• -    внутрисуставные инъекции глюкокортикостероидных препаратов в течение последних 3 мес;

• -    патология плечевого сплетения;

• -    ревизионный артроскопический шов сухожилий вра-

• щательной манжеты; сопутствующая патология плечевого сустава (нестабильность, повреждение сухожилия подлопаточной мышцы);

• -    невосстановимый разрыв сухожилий вращательной манжеты плеча;

• -    беременность или планирование беременности;

• -    ревматические заболевания;

• -    сахарный диабет 1-го и 2-го типа;

• -    метаболические нарушениями щитовидной железы;

• -    злоупотребление алкогольными напитками и наркотиками;

• -    неспособность к пониманию и волеизъявлению.

Рис. 1 Дизайн проспективного рандомизированного исследования биологической аугментации артроскопической реконструкции разрывов вращательной манжеты плеча BMAC.

Определение показателей восстановления функции. Будут применены 4 наиболее известные шкалы-опросника для оценки функции сустава на начальном этапе и в динамике при мониторинговых визитах: «Простой тест на состояние плеча» (Simple Shoulder Test, SST), «Система оценки плеча», разработанная калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе (University of California, Los Angeles, UCLA Shoulder Assessment), «Американская система оценка хирургии плечевого и локтевого суставов» (American Shoulder аnd Elbow Surgeons Assessment, ASES), «Оценка результатов нарушения функции руки, плеча, кисти» (Disability of the Arm, Shoulder аnd Hand Outcome Measure, DASH Outcome Measure). Данные опросники основаны на оценке основных параметров: уровня болевого синдрома, степени ограничения двигательной активности и снижения амплитуды движений, способности к выполнению силовой нагрузки, функции самообслуживания. Указанные шкалы являются часто используемыми в хирургии плеча, что подтверждается результатами исследования R. Narulla и соавт., посвященного анализу трендов применения форм субъективной оценки и включившего 607 публикаций [12].

Скрининг. Скрининг пациентов будет осуществляться в рамках первичного визита и будет включать в себя: сбор анамнеза; физикальное исследование; проведение лабораторно-инструментальных обследований. При соответствии к критериям включения/исключения, пациенту описывается цель и задачи исследования, подробно разъясняются все риски и польза от участия. В случае согласия со стороны пациента, подписывается добровольное информированное согласие в 2 экземплярах. Данные каждого участника заносятся в специально разработанные для каждого визита индивидуальные регистрационные карты пациента.

Процедура рандомизации и протокол оказания хирургической помощи. После скрининга пациенты будут распределены (1:1) случайным образом на две группы в зависимости от выполняемой процедуры. Пациентам обеих групп будет выполнен артроскопический шов вращательной манжеты по однорядной методике с использованием анкерной фиксации. В экспериментальной группе у пациентов будет взят аспират костного мозга из проксимального метаэпифиза большеберцовой кости в объеме 50 мл, который будет центрифугирован для получения концентрата костного мозга в объеме 3-8 мл в системе Arthrex Angel System. Полученный концентрат под артроскопическим контролем будет помещен в область прикрепления сухожилий вращательной манжеты на границе с костью после выполнения однорядного шва сухожилий вращательной манжеты.

Наблюдение за пациентами. Проспективная часть предполагает наблюдение за пациентами в течение 12 месяцев с помощью телефонных звонков и повторных личных визитов на этапах и 3, 6, 12 месяцев после операции с выполнением МРТ исследования для оценки состояния вращательной манжеты плеча с использованием классификации Sugaya [13]; для оценки динамики функциональных результатов будут заполняться шкалы-опросники ASES, DASH, UCLA и SST. На всех точках исследования будут оцениваться все возможные нежелательные клинические результаты и осложнения.

Послеоперационная оценка МРТ. Результаты МРТ будут оцениваться врачом-рентгенологом с 15-летним опытом работы в лучевой диагностике патологических изменений скелетномышечной системы, который не будет осведомлен о том, какой метод артроскопического лечения применялся у того или иного пациента. В качестве дополнительного МРТ критерия будет производиться повторная оценка степени жировой дистрофии мышечных брюшек ротаторной манжеты после артроскопического восстановления сухожилий.

Статистический анализ.

В основу для расчета выборки принята статистическая мощность 90 % и допустимый уровень ошибки 5 %. Статистическая обработка данных будет проводиться с использованием стандартных методов дескриптивной статистики для описания исходного состояния экспериментальной и контрольной групп (для количественных параметров: n, среднее арифметическое, медиана, стандартное отклонение, минимальное и максимальное значения; для качественных параметров: частота и доля в процентах). Проверка нормальности распределения данных в группах в отношении количественных параметров будет осуществлена при помощи тестов Лиллиефорса и Шапиро-Уилка. При обнаружении нормального распределения данных группы будут сравниваться с применением критерия Стьюдента для независимых выборок. Если распределение данных отличается от нормального, то сравнение групп будет выполнено по критерию Манна-Уитни. Для исследования корреляционной взаимосвязи между ранговыми переменными будет применен коэффициент ранговой корреляции r-Спирмена. Порог значимости установлен на уровне 0,05. При сравнении значений функциональных тестов до и после операции будет использован T-критерий для зависимых выборок (параметрический критерий) и критерий Вилкоксона (ранговый критерий). При помощи программы Excel (Microsoft) и Statistica будет определена достоверность сравниваемых величин (t), критерий соответствия К, критерий χ2 Пирсона, коэффициент корреляции.

Обсуждение

Актуальность решения проблемы разрывов вращательной манжеты плеча обусловлена распространенностью данной патологии, отсутствием консенсусного подхода к оптимальной тактике лечения, вариабельными клиническими результатами [14, 15]. Относительно высокий уровень рецидивов в определенной степени может быть связан с ограничениями применяемых хирургических методик.

Механические нарушения заживления развиваются в течение 3–4 мес. после первичной реконструкции. Ранние послеоперационные нарушения позволяют предположить, что биологическое заживление сухожилий может происходить медленнее, чем прогнозировалось [6]. Одной из возможных причин несостоятельности результата хирургического вмешательства считается фиброзная рубцовая ткань, которая образуется между сухожилиями и костью. Восстановление функции после травм сухожилий требует восстановления не только непрерывности сухожильных волокон, но и механизма скольжения между сухожилием и смежными анатомическими структурами [16]. В дополнение к этому, необходимо иметь в виду относительно невысокий уровень васкуляризации измененных сухожилий, что в совокупности приводит к увеличению частоты рецидивов [17]. Новые шовные материалы и фиксаторы в сочетании с модифицированными хирургическими методами, такими как двухрядный шов, повысили механическую прочность конструкции. Однако эффективность этих методов имеет ограничения. Интерфейс на границе шов-сухожилие продолжает быть уязвимым, выдергивание шва может привести к повторному разрыву. Таким образом, методы стимуляции биологической среды приобретают решающее значение для снижения рецидивов в раннем послеоперационном периоде.

Применение фундаментальных научных знаний направлено на то, чтобы усилить репаративный потенциал, обеспечить оптимальную биологическую модуляцию заживления, вызвать желаемый клеточный ответ и адаптацию ткани для получения клинически релевантных результатов. Целью этого подхода является создание регенеративной среды после реконструкции вращательной манжеты за счет использования экзогенных факторов, которые способствуют пролиферации клеток и соответствующей дифференцировке, одновременно подавляя воспаление и образование рубцов. Следовательно, это дает аргумент в пользу использования биологической аугментации для улучшения приживления тканей манжеты к кости [18].

В частности, были разработаны биологически активные материалы и адъюванты для повышения прочности и качества восстановленной ткани в области сухожилия. К ним относятся добавление факторов роста, обогащенная тромбоцитами плазма (PRP), мезенхимальные стволовые клетки костного мозга (BMSC) или мезенхимальные стволовые клетки (МСК) жировой ткани, стволовые клетки (ADSC), алло- и ксенотрансплантаты, биологические каркасы / матрицы.

Пожалуй, относительно более изученным является применение PRP в рамках восстановления вращательной манжеты, однако предстоит определить, существует ли какая-либо разница в результатах между реконструкцией, дополненными PRP, и отсутствием аугментации. Так, B.T. Goldenberg и соавт. в рамках своего обзора высказали мнение, что неоднозначность результатов исследований влияния PRP обусловлена различиями в методах приготовления и применения [19].

Внеклеточные матрицы - ксенотрансплантаты и аллотрансплантаты, используемые при восстановлении вращательной манжеты плеча, обеспечивают основу для клеточного роста и дополнительную механическую прочность, увеличивая нагрузку до разрушения [20]. Ксенотрансплантаты в целом уступают аллографтам из-за возникающей воспалительной реакции. Комбинация синтетических или аллотрансплантатных патчей в сочетании с цитокинами или факторами роста может обеспечить наилучшую среду для восстановления вращательной манжеты плеча.

В последнее время все больше исследований сосредоточено на мезенхимальных стволовых клетках (МСК), которые представляют собой мультипотентные стволовые клетки, способные к дифференцировке. Сообщается, что их использование является многообещающей стратегией в регенеративной медицине [21]. По мере накопления знаний в данной области значительный интерес представляет применение ВМАС. К преимуществам метода относится отсутствие необходимости длительного и сложного культивирования стволовых клеток, возможность симультанного проведения процедуры, доступность материала. Что важно, было показано, что концентрат аспирата костного мозга содержит больше факторов роста с противовоспалительным и анаболическим потенциалом по сравнению с PRP [22].

В исследование B.J. Cole и соавт. был включен 91 пациент, из них 46 больных было включено в группу, для которой артроскопическое лечение изолированных разрывов сухожилия надостной мышцы было дополнено применением концентрированного аспирата костного мозга; в контрольную группу вошли 45 пациентов [20]. Авторы заключили, что лечение изолированных разрывов сухожилия надостной мышцы, усиленное аспиратом костного мозга, может привести к структурно лучшему восстановлению, но в значительной степени не может улучшить показатели несостоятельности лечения и функциональные результаты. В рассмотренных статьях не сообщалось о каких-либо существенных осложнениях. Тем не менее, имеющиеся доказательства эффективности применения аспирата костного мозга по-прежнему ограничены, учитывая небольшое количество опубликованных исследований.

Гипотеза о положительном влиянии аспирата костного мозга в том числе базируется на предполагаемой способности концентрировать теоретически важные факторы на эффективном уровне, обеспечивая благоприятные концентрации факторов роста и клеток-предшественников, которые способствуют заживлению тканей [23].

Аспират костного мозга используется по ряду ортопедических показаний, однако методология применения остается не стандартизированной. NS Piuzzi и соавт. проанализировали 46 клинических исследований, включающих использование аспирата костного мозга в ортопедии, но менее половины из этих исследований сообщали о соответствующих методологических переменных, таких как время центрифугирования или скорость вращения [24]. Стандартизация методологии необходима для систематического изучения клинического эффекта [25].

На сегодняшний день не сделано определенных выводов относительно клинической эффективности применения, кон- центрированного аспирата костного мозга. Главным образом, это происходит из-за противоречивых взаимосвязей между успешным заживлением и клиническими исходами, а также различиями в основных патологиях, методах восстановления, демографии пациентов, отсутствии контрольных групп, гетерогенности методологии применения клеточной технологии и отчетности о клинических результатах [26].

Заключение

Прогресс в восстановлении вращательной манжеты будет заключаться в разработке и комбинации клеточных или биологических технологий с возможностями хирургической реконструкции. Можно предположить, что если будет найдена оптимальная формула применения биологических препаратов, то ее максимальную пользу смогут получить именно пациенты с большими и массивными разрывами вращательной манжеты. Планируемое проспективное исследование позволит определить роль биологической аугментации, упомянутой в этой статье.