Методы хирургического лечения локальных дефектов гиалинового хряща крупных суставов (обзор литературы)

Повреждение суставного хряща крупных суставов является частой патологией опорно-двигательного аппарата. Более 50 % обращений к врачу травматологу-ортопеду в амбулаторном звене связано с болью в крупных суставах [1]. Изучение результатов 31516 артроскопических вмешательств по поводу повреждений и заболеваний крупных суставов показало, что в 63 % случаев имела место патология хряща различной степени [2, 3]. Консервативные методы лечения не претерпели существенных изменений в последнее время, чего не скажешь о хирургических вмешательствах. Методики стимуляции хондрогенеза и восстановления хрящевого покрова путем замещения дефекта клеточными технологиями продолжают активно развиваться [4, 5].

Попытки восстановления суставного хряща консервативными и оперативными технологиями имеют продолжительную историю. Ранние методики сводились к выполнению трансплантации суставного конца кости. В 1925 году Lexer и соавт. была описана первая такая трансплантация. Современные методы стимуляции хондрогенеза берут свое начало от техники туннелизации зоны дефекта суставного хряща, предложенной Pridie [6], которую в дальнейшем развил Ficat под названием спонгиализация. Суть методики состоит в удалении поврежденного хряща с субхондральной костью для обеспечения выхода мезенхимальных стволовых клеток из губчатой кости с последующей дифференцировкой их в фиброзную ткань и замещением дефекта. Gross и соавт. предложили концепцию аллотрансплантации свежих костно - хрящевых блоков [7], а L. Peterson первым выполнил имплантацию культивированных хондроцитов первого поколения в эксперименте [8]. Сегодня известны разнообразные хирургические техники, направленные на лечение повреждений суставного хряща, однако все они берут свое начало именно от этих трех методов.

В данной статье проведен обзор литературных источников, касающихся современных методов лечения повреждений суставного хряща.

Стимуляция костного мозга

Суть данного метода заключается в обеспечении доступа к клеткам, содержащимся в костном мозге, и их перемещение в дефект с целью улучшения регенерации хряща. Туннелизация, абразивная артропластика, спонгиализация и микрофрактурирование позволяют добиться кровоизлияния и последующего

формирования фибринового сгустка, который должен покрыть локальный дефект гиалинового хряща. Элементы костного мозга, такие как мезенхимальные стволовые клетки (MSC), лейкоциты и факторы роста способствуют трансформации фибринового сгустка в хрящеподобную фиброзную ткань [4]. Механические и биохимические свойства такой ткани индивидуальны, а вопрос о возможности противостояния различным нагрузкам на сустав остается открытым.

Туннелизация . Pridie K. сообщал об эффективности множественного просверливания дефекта суставного хряща спицей Киршнера. Результатом операции считалось выраженное кровотечение из спонгиозной кости с возможным образованием на месте дефекта хрящеподобной фиброзной ткани. Несмотря на то, что метод разработан более 50 лет назад, он и сегодня используется во время артроскопических вмешательств на крупных суставах. Так, Малюк Б.В. в своей кандидатской диссертации на тему “Остеоперфорации субхондральной кости при рассекающем остеохондрите мыщелков бедра коленного сустава” говорит о том, что глубокая туннелизация дефекта коленного сустава позволяет добиться сбалансированного процесса остео- и хондрорегенерации, тем самым позволяя покрыть дефект хряща [9]. Некоторые авторы считают, что показанием к туннелизации являются повреждения хряща на фоне рассекающего остеохондрита или локального идиопатического остеонекроза. При этом выполняется удаление поврежденных костно-хрящевых фрагментов и глубокое просверливание области дефекта спицей (диаметром 1,5–2 мм) или тонким сверлом (диаметром 2,5–3,5 мм) до появления кровоизлияний (рис. 1) [10]. К явным недо статкам туннелизации следует отнести возникновение ожога прилегающих тканей при некорректном сверлении, что приводит к минимализации кровотечения из субхондральной кости, а также препятствует формированию полноценной и стабильной хрящеподобной фиброзной ткани.

Рис. 1. Метод туннелизации локального хрящевого дефекта

Абразивная артропластика. Изначально идея заключалась в обработке поврежденного участка хряща и подлежащей кортикальной пластинки бором диаметром 1–2 мм до появления кровоизлияния с обязательным сохранением целостности субхондральной кости (рис. 2). В дальнейшем эту методику модифицировали до более глубокой краевой резекции кортикальной кости, вплоть до спонгиозной. Авторы считают, что использование методики позволяет добиться ремиссии деградации хряща сроком до 5 лет у 70 % пациентов с лучшими результатами у молодых людей [11]. К преимуществам абразии относят равномерное образование регенерата и лучшее восстановление формы суставной поверхности по сравнению с тунне-лизацией [12]. Недостатком метода, как и туннелиза-ции, является нестабильность образованной ткани и неспособность адекватно противостоять нагрузкам на суставную поверхность хряща [13].

Рис. 2. Абразивная артропластика

Спонгиализация . Принцип заключается в санации дефекта хряща и удалении тканей вместе с субхондральной костью вплоть до губчатой (рис. 3). Автор метода сообщал о 79 % положительных результатах через 2 года, однако подобного положительного результата не удалось получить в других исследованиях. К недостаткам, обусловленным избыточной глубиной резекции, относятся неполноценное покрытие дефекта и короткий период ремиссии [14].

Рис. 3. Спонгиализация

Микрофрактурирование . Первым сообщил о положительном влиянии микропереломов на восстановление локальных дефектов суставного хряща Steadman в 1997 году. В дефекте хряща специальным шилом производят микропереломы субхондральной кости на глубину 4–5 мм в количестве 3–4 на 1 см² до появления геморрагий (рис. 4). Преимуществами метода является отсутствие ожогов, сохранение достаточного количества субхондральной кости и легкость исполнения во время артроскопии [15]. Сегодня микрофрактурирование продолжает с успехом использоваться при дефектах хряща [16]. При этом нет однозначного мнения по поводу максимального размера дефекта для применения указанного метода.

Steadman сообщал о хороших результатах при обширных дефектах хряща более 4 см² [14]. Однако Knutsen и соавт. получили неудовлетворительные результаты при таком же размере повреждения [17]. Ряд авторов все же отрицательно высказываются о необходимости выполнения микрофрактурирования, считая, что образующаяся хрящеподобная фиброзная ткань неустойчива к нагрузкам и довольно быстро лизируется [18].

Рис. 4. Микрофрактурирование

Необходимо отметить, что упомянутые варианты стимуляции костного мозга позволяют получить хорошие результаты, но лишь на короткий период времени [11, 12].

Несмотря на то, что методики стимуляции костного мозга предложены более полувека назад, они остаются актуальными и сегодня ввиду легкости их выполнения и дешевизны. Мы считаем целесообразным использование метода микрофрактурирования при дефекте гиалинового хряща коленного сустава до 4 см² во время выполнения артроскопического вмешательства.

Методики восстановления хрящевого покрова

Сегодня разработаны, описаны, внедрены и продолжают активно развиваться методы пересадки алло– и аутоостеохондральных блоков, надкостницы и клеточные технологии, разные по содержанию и объёму хирургического вмешательства.

Пересадка костно-хрящевых аллотрансплантатов . Как правило, используются 2 вида трансплантатов – свежезаготовленные и замороженные. A. Gross в 1975 году первым выполнил трансплантацию “свежих” костно-хрящевых блоков при больших дефектах хряща коленного сустава, взятых от трупов не позднее 12 часов после смерти донора [7]. В 2008 году он же сообщил о 25-летней выживаемости выполненной трансплантации [19]. Сегодня показанием к подобной аллопластике могут быть костно-хрящевые дефекты диаметром более 3 см². Преимуществом указанной методики, бесспорно, является пересадка жизнеспособного, зрелого гиалинового хряща, который полностью восстанавливает анатомию и функцию сустава [20]. К недостаткам необходимо отнести ожидаемую конфликтную иммунологическую реакцию отторжения трансплантата и возможность передачи трансмиссивных заболеваний [21].

В некоторых исследованиях продолжительность хранения извлеченных костно-хрящевых блоков достигает 28 дней, что приводит к возможности создания банка костно-хрящевых блоков. W. Pearsall сообщает о 76 % хороших результатов в течение 4 лет после трансплантации замороженных блоков, а риск передачи трансмиссивных заболеваний и иммунологических реакций уменьшается [3]. Некоторые авторы считают, что консервированные или замороженные трансплантаты теряют пластичность, их белки денатурируют, и наблюдается гибель клеточных элементов [22]. По этой причине предпочтение может отдаваться использованию свежих трансплантатов [22].

Пересадка костно-хрящевых аутотрансплантатов. В 1992 году Hangodi L. опубликовал методику артроскопической аутотрансплантации костно-хрящевых блоков цилиндрической формы диаметром 4,5 мм, взятых из ненагружаемых зон мыщелков бедра. К преимуществам “мозаичной” аутохондропластики относится возможность полного закрытия дефекта и повышенная выживаемость гиалинового хряща с сохранением его истинной морфологической структуры. Данный метод пользуется большой популярностью ввиду получения хороших клинических результатов [23, 24, 25]. Тем не менее, некоторые авторы негативно высказываются о “мозаичной” аутохондропластике, сообщая о наличии таких недостатков как появление болезненности в донорской зоне, отсутствие надежной интеграции пересаженного блока и невозможности покрытия больших дефектов, частичный лизис с трансформацией трансплантатов в фиброзную ткань [11, 15]. Интересной представляется работа S. Ulstein [16], который, сравнивая результаты аутохондропластики с результатами микрофрактурирования, не увидел существенной разницы. Появились сообщения о хороших результатах аутотрансплантации блоков из проксимального тибио-фибулярного сочленения [26].

Пересадка надкостницы . Надкостница содержит в себе клетки с потенциалом для регенерации костной и хрящевой ткани. Она условно представляет собой матрицу для доставки факторов роста и их источником. Указанные условия позволяют использовать надкостницу в качестве материала для замещения дефектов гиалинового хряща. O’Driscoll впервые в эксперименте на животных показал, что надкостница может продуцировать хондроциты и, тем самым, служить источником восстановления дефектов гиалинового хряща. В дальнейшем подобные результаты нашли подтверждение у других авторов [27]. Сегодня нет единого мнения относительно положения и ориентации надкостницы в ложе дефекта. O’Driscoll и Fitzsimmons [28] считают, что камбиальный слой должен быть обращен в сторону суставной щели. Olivos-Meza A. сообщает о хороших результатах применения данного метода в сочетании с использованием факторов роста, особенно, при лечении дефектов гиалинового хряща надколенника [29]. Большинство авторов считают, что, несмотря на хорошие ранние результаты пересадки надкостницы, отдаленные результаты неудовлетворительны в связи с кальцификацией и секвестрацией трансплантата [30].

Трансплантация аутологичных хондроцитов (ACI). В 1994 г. шведские ученые Brittberg и Lindahl опубликовали результаты клинического применения ACI при лечении посттравматических дефектов гиалинового хряща коленного сустава [31]. Методика предполагает в обязательном порядке две этапные операции: 1) забор 200–300 мг хряща из ненагружаемой поверхности сустава, культивирование хондроцитов в течение 4–6 недель; 2) введение хондроцитов под закрытый надкостничным лоскутом дефект [12, 32]. Описанная техника является классической, используется при дефектах более 2,5 см², и, по данным ряда авторов, хорошие результаты наблюдаются у 80 % пациентов в течение 10 лет после операции [31]. К недостаткам относят высокий риск развития периостальной гипертрофии и артрофиброза, требующих ревизионных и мобилизирующих сустав вмешательств [32].

Ввиду описанных выше недостатков вместо аутонадкостницы для закрытия дефекта предпочтительно стали использовать разнообразные инертные коллагеновые мембраны [4, 33]. Второе поколение оперативных методик ACI включает дебридмент дефекта, закрытие его коллагеновой мембраной, подшиваемой викрилом к краям сохранного хряща, и герметизацию зоны дефекта фибриновым клеем. Хондроциты вводят шприцом под мембрану. Данный метод позволил получить хорошие результаты, однако осталась проблема неравномерного распределения хондроцитов в дефекте [11].

В 2012 году предложено третье поколение методик ACI, базирующихся на использовании биологических матриц. Последние способствуют поддержанию дифференцированного фенотипа хондроцитов и правильному распределению их в дефекте [34]. Биологические матрицы позволили исключить использование артротомии и выполнять все манипуляции артроскопически [35]. Тем не менее, результаты лечения пациентов с использованием 1 и 2 поколения методики ACI не имеют значимых отличий от исходов операций 3-го поколения [36].

Индуцированный матрицей аутогенный хондрогенез (AMIC). Операции AMIC выполняются с использованием матрицы, состоящей из свиного коллагена I и III типов. Такие матрицы состоят из двух слоев: первый слой – плотный, второй – пористый. Плотный слой выполняет защитную функцию, препятствуя выходу стволовых клеток за пределы мембраны. Пористый слой, обращенный в сторону субхондральной кости, способствует хондрогенезу [37]. Фиксация матрицы может осуществляться как швами, так и фибриновым клеем. К преимуществам данной методики относится одноэтапность операции без предварительного забора хряща и экономическая целесообразность, ввиду отсутствия необходимости в культивировании хондроцитов [38]. Сегодня многие авторы сообщают о лучших результатах методики AMIC при сравнении с методиками ACI 1 и 2 поколений [39, 40]. По данным Ferruzzi и соавторов, методика AMIC позволяет добиться лучших результатов в сравнении с артроскопической методикой ACI 3-го поколения. При этом отмечается высокий уровень результативности в обоих случаях. По данным одного из университетов Бельгии, AMIC показывают лучшие результаты при поражении пателло-феморального сочленения [41].

Мезенхимальные стволовые клетки (MSC) . Некоторые авторы считают, что мезенхимальные стволовые клетки являются хорошей альтернативой ACI и AMIC [38, 42]. Клетки выделяют из костного мозга, синовиальных оболочек, периоста, жировой ткани и под воздействием различных факторов направляют их дальнейшую дифференциацию в сторону хондрогенеза [43, 44]. В экспериментальных исследованиях на животных и клинических наблюдениях доказан высокий потенциал этих клеток в концепции хондрогенеза [45]. MSC вводятся в сустав при наличии дефекта хряща на какой-либо матрице либо в виде инъекций при дегенеративном заболевании [44, 46]. По данным некоторых авторов, внутрисуставное введение мезенхимальных стволовых клеток при гонартрозе позволяет добиться хороших пролонгированных клинических результатов в сроки от 12 до 27 месяцев [47]. Появляются сообщения об успешном применении хондроцитов, полученных из мезенхимальных стволовых клеток, для восполнения локальных дефектов хряща различных размеров [48, 49]. Высокая эффективность применения MSC не исключает и целый ряд недостатков, связанных с возможностью неконтролируемой экспрессии различных генов в организме, которые могут иметь непредсказуемые последствия, и высокой ценой метода [50].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несомненно, что наиболее распространенным методом лечения дефектов гиалинового хряща коленного сустава является мозаичная аутохондропластика. Мы считаем, что данная технология эффективна при дефекте хряща более 4 см², однако необходимо отметить, что, по нашим данным, около 10 % пациентов отмечают болевой синдром в области донорских участков. Сегодня активно развиваются технологии хондрогенеза с использованием покровных мембран и специализированных матриц для заполнения дефектов гиалинового хряща. Последние поколения таких методик показывают хорошие отдаленные результаты, однако дороговизна и сложность выполнения не позволяют внедрить эти технологии повсеместно. Использование клеточных технологий, по нашему мнению, несет в себе высокий риск аутоиммунных реакций и требует дальнейшего исследования.

Методы хирургического лечения дефектов гиалинового хряща продолжают активно развиваться, однако последующие поколения технологий имеют все более высокую стоимость. Учитывая экономическую целесообразность и хорошие клинические результаты, не стоит отказываться от таких уже классических методов как микрофракту-рирование или мозаичная аутохондропластика.