Персонифицированные импланты в реконструкции вертлужной впадины. Будущее уже наступило (обзор литературы).

THE DEPARTMENT OF TRAUMATOLOGY AND ORTHOPEDICS

Тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава (ТЭТС) в настоящее время является «золотым стандартом» в лечении коксартроза последних стадий [1]. Однако, неуклонный рост в последние годы операций по первичному эндопротезированию, привел к тому, что резко возросло количество и ревизионных вмешательств [2,3]. По данным литературы, частота повторной ревизии вертлужного компонента колеблется от 20-36% через 10 лет после выполненной первоначальной ревизии [4,5]. В особо сложных ситуациях, эти вмешательства на суставе не носят единичный характер у многих пациентов [6,7]. Авторы отмечают, что при выполнении ревизионного вмешательства на тазобедренном суставе (ТБС), хирург может столкнуться не просто с значительными дефектами впадины по типу Paprosky IIIB, но и с возможной диссоциацией костей таза со сформированным значительным костным дефектом. Такой костный дефицит требует не просто восполнения костного объема в ходе операции для созданий стабильной фиксации, но его заполнение требуется и для создания опоры и стабильности для установки остальных компонентов эндопротеза. Необходимо восстановления биомеханики ТБС и, в итоге, создание опорной ноги, на что указывает превалирующее количество авторов [1,8,9,10,11].В сложившейся непростой ситуации с имеющимся костным дефектом, помогает использование персонифицированных, индивидуально изготовленных 3Д компонентов, что является одним из наиболее эффективных вариантов реконструкции вертлужной впадины [12,13,14,26].

Во время предоперационного планирования и предварительного изготовления 3Д модели импланта, авторы ориентируются на достаточно старую, предложеннуюW.G. Paprosky более 30 лет назад, классификацию костных дефектов вертлужной впадины [11,15]. Однако, классификация имеет недостатки, поскольку не позволяет выявить ограниченность или не ограниченность костного дефекта, а также не учитывает возможную диссоциацию костей таза [26]. В непростой ситуации помогает оценить дефект компьютерная томография (КТ) [16]. На основании данных, полученных с КТ, хирург планирует ход оперативного лечения и восполнение того костного дефицита, который имеется в области вертлужной впадины. Далее, совместно с инженерами, изготавливается сам персонифицированный имплант и 3Д тактильная модель, благодаря которой удается правильно позиционировать имплант в интраоперационной ране, тактильно ощутить его установку, согласно предоперационному планированию, правильно определить костные ориентиры, проведение винтов во фланцы, и, как результат, выполнить заполнение костного дефекта вертлужной впадины при помощи персонифицированного 3Д импланта.

Актуальным является оценка современного состояния проблемы восполнения значительных сложных костных дефектов вертлужной впадины в ходе артропластики ТБС с помощью аддитивных технологий - изготовления персонифицированных 3Д имплантов.

Цель:

Уточнить роль 3Д персонифицированных имплантов в современной ревизионной артропластике ТБС для восполнения обширных костных дефектов, когда применение серийных стандартных компонентов невозможно.

Методика написания обзора:

При обзоре литературы был проведен поиск в 4 этапа в различных базах данных, чтобы найти актуальные соответствующие исследования с использованием для поиска баз данных EMBASE, Cochrane Library, Science Direct, Web of Science, Scopus, PubMed по запросам: Восполнение костного дефекта, аддитивные технологии, ТЭТС, 3Д имплант, персонифицированный имплант тазобедренного сустава, укрепляющие вертлужную впадину кольца, аугменты, костная пластика. Для написания обзора нами были использованы оригинальные исследования, опубликованные в рецензируемых научных изданиях за период 2019-2024 гг. на русском и английском языках. Из выборки были исключены материалы конференций, главы книг, монографии. Были отобраны работы, где затрагивались вопросы восстановления костного дефицита вертлужной впадины, которые соответствовали следующим критериям: персонифицированные импланты вертлужной впадины, пациенты с эндопротезированием тазобедренного сустава, работы, когда применялись танталовые аугменты и укрепляющие кольца, где оценивались исходы выполненных операций, возможные осложнения, исходы. Были исключены исследования на животных, консервативные способы лечения, кадаверный материал, работы, опубликованные до 2019 года. На первом этапе отбора, после введения поисковых запросов, были обнаружены 47 статей. На втором этапе выполнен анализ аннотаций и, после применения вышеуказанных критериев, включения и исключения, были удалены 9 статей. На третьем этапе изучены полнотекстовые публикации, после чего удалено еще 6 статей, как не соответствующие критериям включения-исключения. В результате - отобралось 32 статьи за последние 5 лет. Однако, в ходе четвертого этапа, пришлось вернуться и к более ранним опубликованным работам, имеющим историческую ценность в плане понимания возникновения и продвижения методик реконструкции костных дефектов вертлужной впадины и расширить поиск. Таким образом, в обзор дополнительно были включены более ранние работы в количестве 22 публикаций, в результате чего в обзор литературных источников для написания данного анализа вошло 54 публикации.

Анализ отобранных статей:

Все 54 отобранные статьи по дизайну явились ретроспективными исследованиями.

Обсуждение:

Ежегодно в современном мире проводится более 1,5 млн. оперативных вмешательств тотальных артропластик тазобедренного сустава, в США более 500 тысяч, в России - около 100 тысяч операций. Доказано, что самым распространенным и эффективным методом лечения поздних стадий коксартроза является ТЭТС [10]. Авторы указывают на благоприятные результаты эндопротезирования, которые по истечении нескольких лет отмечаются в 80 - 90% больных, однако наблюдение пациентов в динамике свидетельствует о постепенном снижении удельного веса положительных исходов. Прослеживается математическая зависимость: пропорционально давности операции возрастает необходимость в замене имплантированного сустава или одного из его компонентов, эндопротез не вечен. Поэтому, с ростом количества первичного эндопротезирования возрастает и необходимость в ревизионном эндопротезировании ТБС, причем в последние годы количество необходимых ревизионных вмешательств растет как снежный ком. Так, по данным The National Joint Register, еще в 2017 г. было выполнено более 8 тыс. ревизионных операций на тазобедренном суставе [17,26]. Увеличивается число пациентов с тяжелыми разрушениями вертлужной впадины - в подавляющем большинстве случаев при ревизионных операциях наблюдается дефицит костной ткани или отсутствие костных фрагментов [14].

М.Weber M с соавторами публикует интересные данные, что у молодых пациентов с первичным эндопротезированием неуклонно растет частота ревизионных вмешательств [18].

Каждая ревизионная операция -это сложная задача для хирурга, особенно при наличии массивного костного дефекта вертлужной впадины. При ревизионной артропластике удаление стабильного вертлужного компонента, даже при наличии специального инструментария, может приводить к дополнительной потере костной ткани [18,19]. Хирург должен в ходе операции решить такие задачи, как восполнение дефекта, надежная фиксации компонента, создание опоры и обеспечение стабильности сустава. Для их решения необходимо грамотное предоперационное планирование, правильно интерпретированный костный дефект позволяет минимизировать риск ошибки и облегчить выполнение оперативного лечения [20]. В литературе описаны различные хирургические методики для ревизии вертлужной компонента и коррекции дефицита костной массы [1,21,22,26].

Классификация костных дефектов вертлужной впадины, предложенная W.G. Paprosky в 1993 г. и основанная на рентгенологических признаках, удобна для использования при предоперационном планировании [11]. Однако она немного устарела и является несовершенной для углубленной диагностики, поскольку не позволяет определить ограниченность или неограниченность костного дефекта, а также не учитывает наличия диссоциации костей таза [15]. В большинстве случаев у данной группы пациентов отсутствуют какие-либо ориентиры для адекватной фиксации компонента, что влияет на точность установки импланта и восстановление центра ротации [10,13].

Поэтому для детальной оценки каждого дефекта вертлужной впадины необходимо выполнение «свежей» актуальной КТ с последующей 3Д-визуализацией [26]. Достижения в области радиологии и компьютерной томографии сделали возможным трехмерное представление всей анатомии ТБС, что расширяет 3Д кругозор ортопеда в плане позиционирования импланта [20]. В настоящее время программное обеспечение для 3D-моделирования, инструменты для сегментации и уменьшения металлических артефактов фактически позволяют использовать изображения компьютерной томографии для оценки костных дефектов в 3D формате, тем самым подтверждая точность и надежность использования инновационных технологий [18,23].

Можно отметить, что проблема восполнения дефекта вертлужной впадины и создание в ней опоры существовала всегда. Более 55 лет назад W. H. Harris рекoмендoвал при ревизиoннoм эндoпрoтезирoвании с целью укрепления впадины испoльзовать кoбальт-хрoмoвую сетку [24]. В 70 - 80-х гoдах прoшлoгo века даннoе направление в артрoпластике трансфoрмирoвалось в разрабoтку и применение укрепляющих колец, антипротру-зионных устройств, которые имеют опору на наружные края вертлужной впадины. Сегодня в мире эндопротезирования методика известна как антипротрузионное или реконструктивное кольцо Burch-Schneider. С 1975 г. конструкция Burch-Schneider Сage начала постепенно внедряться в практическую ортопедию, и к 2006 г. было имплантировано более 125 000 кейджей [8]. В 2020 году Gary Sayac и соавторы предоставили 10 летние результаты применения укрепляющих колец в сочетании с имплантами системы двойной мобильности. Выживаемость импланта составила 96,1% [9].

В операционные по миру разошлись разные опорные конструк ции, разработанные Muller, Burch-Schneider, R.Ganz, Beznosko, Oxner и др., которые стали достойным дополнением к костной или цементной пластике крыши вертлужной впадины [10,14,21]. Классическими показаниями к применению кольца Бурх-Шнайдера (Burch-Schneider™ Reinforcement Cage) стали, ревизионное эндопротезирование тазобедренного сустава (РЭТС) у больных с различными дефектами дна или крыши вертлужной впадины, в тех случаях, когда невозможно достичь стабильной фиксации другими вариантами имплантатов [26]. Так же кольца Бурх-Шнайдера показаны в случаях ацетабулярных переломов. Главным преимуществом данного метода является низкая стоимость конструкции. Основными показаниями к применению антипротрузионных систем остаются состояния, связанные с дефектами крыши вертлужной впадины, либо её дисплазией, а также дефицитом дна вертлужной впадины. Однако невозможность биологической фиксации не позволяет прогнозировать долговременную стабильность конструкции [25]. Поэтому использовать данный метод не рекомендуется у активных и молодых пациентов [26].

Для обеспечения лучшего контакта между имплантом и костью, при наличие костного дефицита, в 1994 году было предложено высокое размещение вертлужного компонента, чтобы получить достаточный контакт между протезом и костью. Однако, более поздних статьях, сообщалось о более высокой частоте расшатывания вертлужного компонента в этих ситуациях [4,1319,20, 23,25,26,27,28,29,30]. Ведущей задачей опорных колец является восстановление правильного центра ротации. Тем не менее, чем сложнее дефект, тем выше вероятность неполной коррекции центра ротации, что вероятно и является одной из причин худшей выживаемости импланта.

Одна из неприятных ситуаций в вопросах реконструкции вертлужной впадины, характеризуется имеющимся дефектом задней колонны, в связи с чем есть вероятность, что при значимой величине дефекта опорное кольцо может вертикализироваться. В связи с данной проблемой, перед хирургом возникает необходимость определения дальнейшей тактики, либо отказ от применения кольца и переход на использование чего-то более современного (например-аугментов), либо создание опоры с применением костной пластики или аугментов под кольцо. Еще большие дефекты можно компенсировать применением кейджей или аугментов. Так, при лечении нарушения целостности тазового кольца с применением антипротрузионного кейджа D. Berry с соавторами получили удовлетворительные результаты у 11 из 13 пациентов при среднем трехлетнем сроке наблюдения после РЭТС [22].

Что касается костной пластики, то она до сих пор остается универсальной и актуальной, но, не всегда, с ее помощью, удается восполнить значительный костный дефицит вертлужной впадины. Основным преимуществом импакционной пластики является восстановление костной массы, особенно у молодых пациентов, которым со временем может потребоваться повторная ревизия [21,26,31].

О результатах еще одного метода восполнения костного дефекта доложил M.S. Ibrahim с соавторами, которые продемонстрировали хорошие результаты РЭТС при одновременном использовании импакционной костной пластики и бесцементных компонентов с пористым покрытием. Однако авторы подчеркивают, что данный метод не может обеспечить длительную выживаемость имплантатов при обширных дефектах вертлужной впадины, таких как IIIA и IIIB по Paprosky[32]. Костный дефект можно заполнить и просто аллотрансплантатом, рассчитывая на его остеоинтеграцию. Полемизируя, другие авторы сообщают о высоком уровне осложнений при использовании импакционной костной пластики или аллотрансплантатов для замещения массивных дефектов вертлужной впадины [26,33,34]. Последние десятилетия в ревизионной хирургии тазобедренного сустава все чаще стали использовать металлические аугменты с танталовым покрытием (Trabecular Metal Acetabular Augment) [26].

Появление пористых металлических имплантатов стало свежей струей в оперативной ортопедии [35]. Более высокий коэффициент трения, более низкий модуль упругости и пористые поверхности стали их безусловными преимуществами. Международное научное сообщество пришло к выводу что эти характеристики значительно увеличивают и ускоряют врастание кости. Трабекулярный полусферический вертлужный компонент и аугменты стали альтернативным решением для ситуаций с дефектом костной ткани при ацетабулярной ревизии. Однако, для их хорошей фиксации с последующей остеоинтеграцией необходимо наличие достаточного количества костной ткани. M. Whitehouse с соавторами продемонстрировали достаточно высокую выживаемость конструкции (92%) через 10 лет после ревизионного эндопротезирования с использованием аугментов [36]. Благодаря различным размерам, своей универсальности, аугменты позволяют хирургам в большинстве случаев выполнить реконструкцию вертлужной впадины. Но, существуют неприятные нюансы. При установке аугмента требуется дополнительная обработка костного ложа фрезами, идет потеря костной ткани, значительно уменьшается ее «запас». Необходимо «подогнать» ложе под аугмент. А строго параллельная ориентация отверстий в аугментах не позволяет менять направление винтов для лучшей фиксации. К сожалению, бывают ситуации РЭТС, когда использование аугментов не позволяет полноценно восполнить костный дефект [48]. При комбинированном дефиците передней и задней колонн вертлужной впадины ни один из стандартных ревизионных имплантатов не позволяет восстановить истинный центр ротации головки бедренной кости [26]. В современной литературе все больше говориться об успехах использования персонифицированно изготовленных имплантов в условиях массивных костных дефектов вертлужной впадины, которые дают возможность не только добиться стабильной фиксации и связать кости таза, но и восстановить биомеханику тазобедренного сустава [10,11,12,13,14,20,26,28,30]. Данная методика широко применяется в костной онкологии [37]. Единственным методом реконструкции обширного костного дефекта вертлужной впадины являются многофланцевые индивидуально изготовленные 3D-конструкции, которые позволяют осуществить персонифицированный подход к каждому случаю [38]. Хотя, этот метод, к сожалению, является более дорогостоящим в сравнении с использованием стандартных имплантатов [39], он часто бывает единственным возможным вариантом лечения [26,40,41,42]. Применение трехфланцевых конструкций особенно актуально к применению при диссоциации костей таза, поскольку обеспечивают анатомическое восстановление вертлужной впадины, восполняют костный дефект, обеспечивают контакт со здоровой костью, что способствует восстановлению биомеханики поврежденного сустава [43,44].

Кроме того, наличие пористой поверхности имплантата в области его контакта с костным ложем способствует биологической фиксации и остеоинтеграции, что напрямую влияет на долговременную стабильность [45]. Только при использовании индивидуальных компонентов адаптация костного ложа сводится к минимуму, альтернативные методы реконструкции требуют адаптации имеющихся конструкций к границам дефекта, как и адаптации костного ложа к установленным конструкциям [45].

M.J. Taunton с соавторами продемонстрировали, что стоимость трехфланцевого индивидуально изготовленного компонента сопоставима со стоимостью бесцементной чашки в совокупности с аугментами [46]. Коллеги из ФГБУ «НМИЦ ТО им. Р.Р. Вредена» МЗ РФ считают, что использование индивидуальных вертлужных конструкций в реконструкции обширных дефектах с экономической точки зрения является более эффективной стратегией лечения, нежели имплантация серийных вертлужных компонентов [47]. A.A. Корыткин c соавторами выявили прямую корреляционную взаимосвязь между отклонением центра ротации после операции и последующей ревизии вертлужного компонента, что подтверждает важность восстановления анатомии тазобедренного сустава [9]. Имплантированный 3D-компонент позволяет восстановить предварительно спланированный центр анатомически правильной ротации. Основными недостатками индивидуального изготовления вертлужных компонентов являются сложность предоперационного планирования и длительное изготовление конструкции по времени [9]. С другой стороны, 3Д методика упрощает выполнение операции: нет необходимости имплантировать аллотрасплантаты и их как-то связывать между собой, моделировать опорное кольцо, подбирать аугменты, кейджи, гемисферы и Battres для достижения адекватной фиксации и заполнения костного дефекта, при этом вся конструкция может быть достаточно громоздка [48,49]. Частота осложнений после РЭТС с применением индивидуальных конструкций достигает 26% [26,50]. Стоит отметить, что в обзорной статье 2023 года D. Broekhuis, показан процент осложнений после ревизионного вмешательства на вертлужной впадине с использованием индивидуальных 3D компонентов вертлужной впадины в условиях таких дефектов как IIIA и IIIB по W.G. Paprosky который суммарно составляет 24%, а на сроке 4 года после имплантации он составил 12% [51].

A.C. Kawalkar с соавторами провели метаанализ и продемонстрировали, что при использовании индивидуальных трехфланцевых конструкций количество вывихов, по разным данным, варьируется от 0% до 30%, что является достаточно высоким показателем. Многие авторы указывают на улучшение результатов по шкале Harris Hip Score с 25 баллов до операции до 75 и более после оперативного вмешательства при использовании аддитивных 3Д технологий [9,52,53,53]. Авторы трактуют относительно невысокие показатели оценочных шкал после оперативного лечения как результат изначально тяжелого состояния пациентов, большого объема потери костной массы в результате ранее выполненных артропластик, говорят также об объеме и сложности проведенного ревизионного эндопротезирования [9].

Наш опыт применения 3Д персонифицированных имплантов для восстановления дефектов вертлужной впадины на протяжении последних 5 лет в Городском центре эндопротезирования костей и суставов ГБУЗ ММНКЦ Боткинская больница ДЗМ демонстрирует, что в проспективном исследовании результаты в группе пациентов, которым имплантировали 3Д персонифицированные конструкции, были в 1,08 раза выше по Harris Hip Score, чем в группе у пациентов, где для восстановления костного дефицита использовались аугменты, и в 1,10 раза выше, чем в группе с антипротрузионными кольцами [26]. Аналогичные результаты мы получили по шкале WOMAC: результат был лучше в 1,95 раза, чем у пациентов с аугментами, и в 2,32 раза лучше, чем у пациентов с антипротрузионными кольцами. Количество осложнений в послеоперационном периоде у пациентов с индивидуальными конструкциями было в 1,83 раза меньше, чем у пациентов, где восполнение костного дефекта было осуществлено применением аугментов и в 1,66 раза меньше, чем в группе, где применялись антипротрузионные кольца. Персонифицированные конструкции являются удобными, высокотехнологичными имплантами. Данные аддитивные технологии становятся последней хирургическим шансом на успех, когда возможности других методов хирургического лечения уже исчерпаны.

Заключение:

На основании проведенного обзора литературы можно сделать вывод, что показаниями к испoльзoванию 3Д персoнифицирoванных кoнструкций в ревизиoннoм эндoпрoтезировании являются: слoжные случаи пoвтoрнoгo эндoпрoтезирoвания, кoгда приходится сталкиваться с значительной потерей кoстнoй массы, бoльшие кoстные дефекты с нарушением непрерывнoсти тазoвoгo кoльца, предшествующие в анамнезе ревизиoнные вмешательства на тазoбедренном суставе, которые не дoстигли успеха, нo, уже были испoльзoваны различные антипрoтрузионные конструкции и танталовые аугменты. Индивидуальные компоненты позволяют уменьшить объем интраоперационной обработки костных структур, «сэкономить» свою кость, улучшить фиксацию импланта и обеспечить первичную стабильность в условиях массивных костных дефектов, а пористая структура 3Д импланта и его прямое соприкосновение с костным ложем обеспечивает возможность полноценной биологической фиксации. В настоящее время данное направление в реконструктивной ортопедии значительных костных дефектов вертлужной впадины является приоритетным.