Опыт локального воздействия на септический очаг при деструктивном коксите

Присоединение гнойного воспаления при повреждениях крупных суставов остается острой проблемой для травматологов ветеринарной и гуманитарной медицины на протяжении многих лет. Около 80% случаев хромоты животных – результат травматических артритов [1; 2]. Комплексный термин применяется для обозначения изменений в суставе, индуцированном механическим воздействием на него. Таким образом, воспаление тазобедренного сустава (ТС) – коксит – наиболее часто диагностируемое заболевание в ветеринарии, в то время как случаи гнойной инфекции тоже не редкость.

В литературе авторы предлагают подразделять заболевание в зависимости от этиологического фактора, при этом кокситы могут быть первичными и вторичными [3]. Первичный воспалительный процесс возникает чаще при открытых травматических повреждениях суставов с проникновением инфекции через раневой канал, реже в связи с хирургическим вмешательством на суставы. При вторичном коксите наиболее вероятным путем заражения является гематогенный, когда инфекция распространяется из различных гнойных очагов. Воспаление при септическом артрите может развиваться в суставной сумке и внутри синовиальной оболочки, впоследствии распространяться на окружающие мягкие ткани и внутрисуставные части костей. Такого рода анатомотопографическая градация позволяет выделить формы септического артрита тазобедренного сустава: синовит, панартрит, остеоартроз. Гнойный коксит сопровождается у животных хронической болью и обширным разрушением вертлужной впадины и головки бедренной кости. Различают поверхностные и глубокие местные инфекционные процессы [4]. К поверхностным относят подкожное гнойное воспаление, лигатурные свищи, инфицированные гематомы, краевой некроз раны и т.д. Глубокая хирургическая инфекция тазобедренного сустава возникает в виде флегмоны (параоссальной, межмышечной), перипротезной инфекции, послеоперационного остеомиелита [5; 6]. Гнойный коксит может протекать с проявлением эмпиемы сустава с накоплением гнойного экссудата в межмышечных пространствах. Септическое воспаление сустава сопровождается морфофункциональным изменением и разрушением вертлужной впадины и головки бедренной кости, как правило, это приводит к анкилозу, патологическим вывихам бедренной кости [7]. От начала заболевания до появления клинических симптомов деструкции суставного хряща может пройти несколько суток, поэтому септический артрит тазобедренного сустава следует рассматривать как острое хирургическое заболевание, при котором немедленно необходимы диагностические и лечебные мероприятия.

Цель обзора – проанализировать зарубежную и отечественную литературу, опубликованную за последние 15 лет, посвященную лечению септического артрита тазобедренного сустава.

Материалы исследования

Научная статья основана на поиске научной ветеринарной и медицинской литературы в отечественных и зарубежных рецензируемых базах данных за 2009–2022 гг.

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 1(49)

VETERINARY AND ZOOTECHNY

(Elibrary, PubMed, Scopus), также использовали поисковую систему Google; в ней статьи ограничивались ключевыми словами: antibacterial spacer, hip spacer. Так, в результате поиска «antibacterial spacer» найдено 1181 работа на базе PubMed и 1553 ((Elibrarу), «hip spacer» – 521 работа (PubMed); 621 работа (Elibrarу) (рисунок). В системе Google найдены статьи, отражающие тематику существующих спейсерных систем, их структурных, антибактериальных и механических свойств. Для написания статьи отобрали 78 статей, 84% из них за последние 5 лет.

2009                                 2022

Результаты поиска на базе «PubMed»

Существующие методы лечения животных с гнойным кокситом . Тактика лечения гнойно-воспалительных заболеваний заключается в проведении комплекса хирургических мероприятий и послеоперационной реабилитации. Обязательным этапом всех хирургических методов лечения гнойного коксита является резекция некротизированных тканей как единственный способ удаления микробных конгломератов. Аналог указанного выше способа – хирургическое вмешательство в сустав, включающее артротомию, иссечение гнойного содержимого и нежизнеспособных тканей с последующим дренированием [8]. Пораженные суставные элементы удаляются, после проводят обязательную иммобилизацию оперированного сустава с помощью ортопедического ортеза. Недостатки этого способа: ограничение функциональных возможностей животного, образовавшийся дефицит костной и/или других тканей, развитие рубцов в области сустава. В случае глубокого гнойного процесса с распространением деструкции на головку бедренной кости проводят хирургическое вмешательство по резекции патологического участка с последующей стабилизацией конечности устройствами фиксации [9; 10].

Быстрое восстановление опорной способности конечности зависит от направленной антимикробной терапии патологической области, сохранения анатомических взаимоотношений в суставе (конгруэнтности) и обеспечения оптимальной функциональности. Фундаментальным направлением борьбы с инфекцией опорно-двигательного аппарата, несомненно, является антибактериальная терапия. Известны варианты консервативного лечения гнойного артрита, заключающиеся в медикаментозной системной терапии, а также доставке препарата непосредственно в очаг инфекции [11; 12]. Высокая концентрация антибиотика в пораженном очаге позволяет эффективно действовать на патогенную микрофлору, при этом побочные эффекты на органах и системах организма не возникают. Для борьбы с инфекцией в суставе было предложено множество вариантов локальной доставки антимикробного средства к очагу поражения – от инфильтрационной пропитки околосуставной сумки и инъекции в сустав до формирования источника химиотерапии с помощью различного рода «носителей» [6; 8; 9].

Применение спейсеров в лечении гнойных кокситов. Спейсер используется для временного заполнения полости сустава в период между удалением некротизиро-

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 1(49) VETERINARY AND ZOOTECHNY ванных фрагментов тканей и последующей установкой постоянного эндопротеза [13]. Использование временного биокомпозиционного устройства с антибиотиками – достаточно распространенная операция для поддержания функции тазобедренного сустава и одновременного обеспечения локального воздействия антимикробных средств.

Первое упоминание об использовании спейсеров у людей при лечении глубокой перипротезной инфекции относится к 1988–1989 г. [14]. В 1992 г. компания «DePuy» (США) представила первое промышленное артикулирующее устройство для коленного сустава PROSTALAC.

Прогресс мировой науки в области биотехнологий позволил современные полимерные материалы использовать для депо антибиотиков при лечении гнойно-воспалительных заболеваний опорно-двигательной системы. Широкую известность получили такие материалы, как полиметилметакрилат, полиэтилен, металл, которые стали основой современных биокомпозиций (спейсеров), в их составе вещества, обладающие антимикробной активностью.

Сегодня существует несколько технологий создания антибактериальных спейсе-ров: производственные и интраоперационные. В период проведения операции хирург изготавливает имплантат с использованием метода литья в формы или формирует на стадии полимеризации. Отметим, что спейсер должен соответствовать ряду необходимых требований: простоте конструкции; антимикробной активности; созданию условий для восстановления опороспособности конечности; сохранению функции; подготовке к последующему ревизионному эндопротезированию [14; 15].

Промышленные имплантаты наиболее просты в использовании, имеют высокую однородность основного материала, равномерное распределение противомикробных химиотерапевтических средств по всему объему спейсера, точные пропорции компонентов, требуемый уровень стерильности. Производители, а это в основном зарубежные компании, предлагают также различные модификации спейсеров: с продольными каналами, отверстиями, с ножкообразными выступами, с увеличенной площадью поверхности самого имплантата и многое другое. Это значительно увеличивает скорость выполнения самой операции. Однако при использовании имплантатов возникает необходимость разнообразных спейсеров, в том числе с различными антибактериальными средствами и их комбинациями. У таких устройств высокая стоимость, а также «привязанность» к конкретным производителям (а их в мире не так много), специализирующимся на изготовлении лечебных имплантатов. «Привязанность» к этим имплантатам в настоящее время может стать серьезным вызовом для травматологов, т.к. в современных условиях, в связи с введением санкций, отечественное импортозамещение соответствующих изделий недостаточно (или полностью отсутствует); реалии значительно ограничивают или вообще делают невозможным выполнение таких операций. Использование же динамических спейсеров позволяет хирургу самостоятельно делать выбор в отношении тех или иных биокомпозиций с набором необходимых свойств (вязкость, наличие (отсутствие) антимикробного компонента в составе). Преимущество – в доступности приобретения необходимых компонентов и возможности добавлять в матрицу необходимое количество антибиотика, соответствующего типу возбудителя и его чувствительности.

Спейсеры условно можно разделить на две основные группы – неартикулирующие и артикулирующие. Изначально спейсеры TC изготавливали статичными однокомпонентными, то есть неартикулирующими, но вскоре после их широкого применения получены результаты, свидетельствующие о большом количестве послеоперационных осложнений (в виде частых вывихов, переломов костных структур, образования

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 1(49) VETERINARY AND ZOOTECHNY контрактур, развития дистрофических процессов в мышцах бедра). Эти факторы значительно осложняли последующую ревизионную операцию и приводили к неудовлетворительным результатам реабилитации. Неартикулирующие имплантаты заменили на двух- и трехкомпонентные шарнирные (артикулирующие), в значительной степени повысив эффективность выполняемых операций. Многокомпонентность спейсера TC обеспечивала расширение показаний для выполнения операций, сохранения анатомических и функциональных взаимосвязей в суставе и конечности в целом. Одним из прототипов полезной модели артикулирующих имплантатов стал бедренный компонент, он выполнен в виде металлической ножки, покрытой биокомпозиционным материалом с антибиотиком широкого спектра действия, и тазовый компонент, изготовленный из того же материала [16].

Механизм терапевтического действия спейсеров заключается в периодическом высвобождении из поверхностного слоя биокомпозиционного материала антибиотика в окружающие ткани от 3 до 6 мес. Первичная установка спейсера обеспечивает высокую концентрацию антибиотика в полость сустава для подавления микрофлоры уже с первых часов после операции [17]. Подбор антибиотика осуществляют в соответствии с предварительным анализом чувствительности микрофлоры, а размер спейсера – в соответствии с индивидуальными параметрами дефекта костных элементов сустава. При подборе и установке имплантата происходит полное восстановление длины конечности с учетом напряжения параартикулярных мышц бедра, что позволяет максимально сохранить функциональность конечности и обеспечивает локальное подавление инфекционного процесса на протяжении всего постоперационного периода.

Эффективность этиотропной терапии обеспечивается предварительной верификацией возбудителя с определением его чувствительности к антибиотикам, давая возможность выбрать наиболее подходящий препарат для спейсера. Традиционно антимикробный препарат для добавления в биокомпозиционный материал определяется на основании микробиологического исследования по изучению чувствительности высеянных из инфекционного очага микроорганизмов. В различных исследованиях авторы научных статей сообщают о достаточно широком спектре химиотерапевтических препаратов, используемых при изготовлении спейсеров, но чаще всего описано применение гентамицина, ванкомицина и тобрамицина, реже – цефалоспоринов, аминогликозидов, пенициллина.

Имеются данные о применении некоторых антибиотиков, например, рифампицина, способствующих разрушению микробной биопленки, но при добавлении в биоком-позиционный материал значительно снижающих его механическую прочность. Другие авторы сообщают о попытке ввести в состав спейсеров антисептические вещества, такие как серебро, цинк, медь и другие, но такие работы носят единичный характер [18]. Эти исследования основываются на том, что в эксперименте на животных внутривенное введение наночастиц меди при генерализованной инфекции, вызванной синегнойной палочкой и золотистым стафилококком, показало большую эффективность по сравнению с цефтриаксоном. Это многообещающие исследования, открывающие новую страницу в лечении септических осложнений.

Наряду с этим имеются клинические исследования, показывающие, что не все антибиотики можно смешивать с биокомпозиционными материалами, т.к. теряется их биодоступность. Также не рекомендованы к применению антибиотики с термической нестабильностью. Имеются данные, что ряд антибиотиков при совместном использовании может способствовать усиленному вымыванию друг друга из матрицы спейсера, не обеспечивая выраженного противомикробного эффекта на всем этапе ле-

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 1(49) VETERINARY AND ZOOTECHNY чения. Известны синергические эффекты от применения двух и более антибиотиков, когда происходит пиковое высвобождение отдельных компонентов. В литературе есть сведения о комбинации некоторых антибактериальных препаратов, а также о том, что повышение концентрации антибиотика более чем на 10% снижает механическую прочность самого имплантата [19].

Способы доставки антибактериальных препаратов в полость пораженного сустава до сих пор вызывают научную дискуссии, но большинство авторов склоняются к использованию смеси антибиотиков в биокомпозиционном материале. Противники двухэтапной методики лечения кокситов, предусматривающей установку антимикробного спейсера, высказываются о невозможности создания длительной эффективной концентрации антибиотика в очаге инфекции. По их мнению, в результате такого лечения сам спейсер может служить основой для адгезии и образования на нем микробной биопленки [20; 21]. Это значительно снижает эффективность купирования инфекции, особенно если последняя вызвана полирезистентными штаммами бактерий и/или микробными ассоциациями с их участием [22; 23].

Известно, что максимальный выход антибиотика происходит с поверхности спей-сера. Антибактериальные препараты из внутренних частей спейсера из-за высокой плотности структуры биокомпозиционного материала практически не выделяются во внутрисуставную среду. Таким образом, по мнению некоторых ученых, насыщение всего объема биокомпозиционного материала антибиотиками при изготовлении спей-сера неэффективно за счет снижения прочностных характеристик имплантата, не выраженного локального антимикробного воздействия, и считается экономически нецелесообразным.

Исходя из этих исследований, для повышения терапевтической эффективности спейсера необходимо увеличить площадь поверхности, содержащую антимикробакте-риальные вещества, способную к дозированному длительному выходу препарата, и одновременное обеспечить достаточно прочностные характеристики имплантата. В то же время в работах, посвященных изучению характеристик элюирования и антибактериальной активности биокомпозиционного материала, содержащего противотуберкулезные препараты, подтверждено: ряд препаратов сохраняют свое антимикобактериальное действие в составе биокомпозиционного материала после реакции полимеризации [24]. В исследовании in vitro, проведенном теми же авторами, такие свойства определяли в течение 30 дней в порошковой форме изониазида и стрептомицина, в течение недели в амоксициллине и клавуланате, в течение 30 дней в композициях изониазида и рифампицина с использованием высоких доз рифампицина (4 г на 40 г биокомпозиционного материала).

Другие ученые приводят результаты исследований, свидетельствующие о том, что нерассасывающийся биокомпозиционный материал может быть местом формирования устойчивости к антибиотикам, местом адгезии микроорганизмов и их роста [25]. Одни авторы предлагают дополнительно вводить антибиотики, к примеру ванкомицин, в композиционный материал с гентамицином, другие – наносить его на поверхность спейсера во время изготовления [26; 27]. В то же время авторы подобных изобретений не подтверждают долгосрочный антимикробный эффект спейсера.

Электростатическое поле, поверхностное натяжение, силы Ван-дер-Ваальса, гидрофобность и водородные связи приводят к неспецифическому взаимодействию бактерий и поверхности имплантата. Некоторая избирательность микроорганизмов к имплантатам зависит от материала, например, адгезия штаммов Staphylococcus epidermidis происходит лучше к полимерным частям эндопротеза, а S. штаммов aureus – к металлу

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 1(49) VETERINARY AND ZOOTECHNY

• [28] . В связи с этим в дальнейшем при оценке антимикробного действия предлагаемой антимикробной композиции в качестве тест-штамма используют Staphylococcus epidermidis. В качестве прототипа для наиболее близкой к технической сущности авторы выбрали антимикробную композицию для формирования спейсера на основе био-композиционного материала с гентамицином. Продолжительность антимикробного действия антимикробной композиции, выбранной в качестве прототипа, составляет 56 дней [29].

Наряду с этим в некоторых исследованиях зафиксировано: при использовании антибактериальных спейсеров может возникать ряд осложнений, таких как вывих, переломы имплантатов, бедренных и тазовых костей. Для профилактики таких механических повреждений авторы предполагают использование различных типов металлических каркасов: интрамедуллярных штифтов, ножек эндопротеза, стержней Штеймана, винтов. В случаях, когда инфекционный процесс распространяется в костномозговой канал бедренной кости, спейсеры изготавливают с более длинной «ножкой» для заполнения инфицированной полости биокомпозиционным материалом с антибиотиком или используют различные биоразлагаемые материалы с антимикробными химиотерапевтическими препаратами [30]. Но и эти авторы говорят, что одна из основных проблем при местном применении противомикробных препаратов в целом – появление резистентных микроорганизмов. Это происходит, если уровень антибиотиков падает ниже минимальной ингибирующей концентрации. К сожалению, даже после подавления воспалительного процесса функцию пораженного сустава не удается сохранить, поскольку значительно выражен дефект проксимального отдела бедренной кости, движения ограничены в суставе, происходит укорочение конечности, требуется эндопротезирование тазобедренного сустава [31; 32].

Заключение

Применение антибактериального спейсера тазобедренного сустава позволяет эффективно купировать гнойное воспаление, сохранить анатомические и функциональные взаимосвязи суставных поверхностей, создать депо антибиотика с постепенным его выделением в очаг инфекции. Успех операции зависит от многих факторов: мастерства хирурга, наличия сопутствующих заболеваний, наличия надлежащей реабилитации после операции. Сочетание комплекса факторов позволяет обеспечить оптимальные условия для эндопротезирования сустава, несомненно, при условии ремиссии воспаления.