Автореферат и диссертация по медицине (14.00.14) на тему:Использование экстракорпорально облученных реплантатов для сохранных операций при спонтанных злокачественных опухолях костей у собак

На правах рукописи

ГАРАНИН ДМИТРИЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНО ОБЛУЧЕННЫХ РЕПЛАНТАТОВ ДЛЯ СОХРАННЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ СПОНТАННЫХ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЯХ КОСТЕЙ

У СОБАК

14 00 14 - ОНКОЛОГИЯ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

□ОЗОбОТТЭ

МОСКВА-2007

003060779

Работа выполнена в Клинике экспериментальной терапии Российского онкологического научного центра имени Н Н Блохина РАМН

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор Митин В Н

Официальные оппоненты

Доктор медицинских наук Тепляков В В

Доктор биологических наук Лебеденко И М

Ведущая организация

ФГУ Российский Научный центр рентгенорадиологии РосМедТехнология

Защита состоится 22 июня 2007г В 10 00 на заседании диссертационного совета К 001 017 01 в конференц-зале НИИ Клинической онкологии ГУ РОНЦ им Н Н Блохина РАМН по адресу 115478 Москва Каширское шоссе 24

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ РОНЦ им Н Н Блохина РАМН по адресу 115478 Москва Каширское шоссе 24 (Институт Канцерогенеза).

Автореферат разослан 21 мая 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук, профессор

Барсуков Ю А

1. Общая характеристика работы 1.1 Актуальность темы

Спонтанная остеосаркома костей конечностей у собак представляет собой опухоль, во многом идентичную таковой у человека Остеосаркома аппендикулярного скелета поражает крупных животных, обладает быстрым и тяжелым течением, ранним гематогенным метастазированием в легкие (Owen, 1969, Midsdorp, Hart, 1979, Соловьев ЮН , В И Пономарьков, 1975, Withrow S , 1993) Эти же авторы указывают на то, что остеосаркома собак является моделью остеосаркомы человека

И у человека, и у собак остеосаркома протекает скоротечно, рано метастазирует в легкие Хирургическое лечение, даже в объеме ампутации конечности, не дает удовлетворительных результатов Успех лечения остеосаркомы - это успех дополнительных методов лечения, прежде всего химиотерапии Задача хирурга в лечении такого больного - избавить его от первичной опухоли с минимальным функциональным ущербом

Последние годы ознаменовались успехами предоперационной химиотерапии как у людей, так и у собак, что позволило отказаться от ампутаций у большинства пациентов с остеосаркомой костей конечностей (Алиев М Д 1995, Амирасланов А Т, 1998, Дурнов Л А 1998, Зацепин С Т, 1984, Махсон АН, 1981, Митин В Н , 1997, 1998, Трапезников Н Н, М Д Алиев, П А Синюков 1998 Withrow S , 1993) На смену им пришли сохранные операции, сопровождающиеся появлением обширного дефекта кости

Основными методами реконструкции дефектов кости стали гомопластика массивным костным трансплантатом, аутопластика малоберцовыми трансплантатами, в том числе на сосудистой ножке, замещение дефекта кости по методу ГА Илизарова и эндопротезирование Каждый из этих методов имеет свои достоинства и недостатки, однако у всех их есть один общий недостаток - невозможность восстановить близлежащий к опухоли сустав в его первозданном виде Кроме того, хорошие эндопротезы очень дороги, а гомотрансплантация несет в себе проблемы, связанные с забором донорского материала и риском трансмиссивных инфекций Что касается применения дистракционно-компрессионнго остеосинтеза для замещения дефектов кости, то, по некоторым данным (Aliev М D, Teplyakov V V, Mitin V N 1996, Митин В Н, Соловьев Ю Н, 1998), при остеосаркомах дистракция кости может способствовать местному рецидиву или генерализации процесса

Поэтому неудивительно, что, не отвергая существующие методики костной пластики, многие исследователи вели и ведут поиск новых решений этого вопроса Одним

из вариантов реконструктивной операции является замещение дефекта кости реплантатом, ( )

\ I М~

метод

одной зации

полученным непосредственно при операции из резецированной кости после какой-либо противоопухолевой обработки Первыми шагами в этом направлении стали попытки реплантации кости после ее вываривания Однако, вываренная кость претерпевает гэубые структурные изменения и теряет способность к перестройке Поэтому сейчас этот не применяют

Предпосылкой для наших исследований стала работа Саутина Е Н (1965). посвященная гомотрансплантации экстракорпорально облученной и лиофилизиров кости По данным автора, который использовал облучение для стерили гомотрансплантатов, облученная гомокость сохраняла свою способность к перестройке

Основываясь на этих данных, ВН Митин в 1981 году разработал принципиально новый, не имеющий аналогов в мировой практике метод обработки реплантатов кости -однократное экстракорпоральное облучение в дозе 200 Гр предварительно замороженного реплантата кости Являясь основоположниками этого метода и отталкиваясь от работ наших последователей (Uyttendaele D et al 1988, Бизер 1998, Chen 2002, Sys G 2002, Yamamoto T 2002, Watanabe H, 2003) мы утверждаем, что исследования в этой области актуальны для использования в клинической онкологии при выполнении органосохраняющих операций у больных со злокачественными опухолями костей

В данной работе мы показали принципиальную возможность одномоментной резекции опухоли кости, экстракорпоральной заморозки, облучения и реконструкции пораженной конечности с сохранением ее опорной функции

При выполнении этой работы мы оптимизировали условия замораживания реплантата, условия его экстракорпорального облучения, условия его последующей обработки при подготовке к инкорпорированию

Мы предлагаем к использованию готовый метод реконструкции обширных костных дефектов Нами разработаны показания и противопоказания к применению экстракорпорально облученных реплантатов Мы надеемся, что этот метод реконструкции конечности при соответствующих показаниях будет использован для лечения больных людей

1.2 Цели и задачи исследования

Цель настоящего исследования - получение идеального костнопластического материала для замещения дефекта после широкой сегментарной резекции кости по поводу злокачественной опухоли и разработка показаний к этим операциям

Достижение этой цели требует решения следующих задач

1 Разработать оптимальный способ облучения и обработки реплантата кости

2 Разработать оптимальный метод фиксации реплантата в тканях

3 Исследовать результативность метода реплантации в зависимости от рентгенологического варианта, гистологического строения и размера опухоли кости

4 Проследить влияние облучения на регенераторную способность кости и связочного аппарата

5 Проследить судьбу гиалинового хряща и сустава, подвергнутых облучению 1 3 Научная новизна

Впервые исследован принципиально новый метод замещения обширных костных дефектов Впервые показана возможность одномоментной резекции костной опухоли, ее заморозки и экстракорпорального облучения с немедленным восстановлением дефекта кости и сустава, что позволяет получить хороший функциональный результат с первых дней после операции Показана необходимость предоперационной химиотерапии при остеосаркоме у собак В сравнении с исследованиями западных авторов, не применявших предоперационную химиотерапию, мы имеем практически полное отсутствие послеоперационных местных рецидивов остеосаркомы (\УцЬго\у Э , 1993)

Разработаны методы и приемы резекции опухоли кости, ее последующей заморозки, одномоментного экстракорпорального облучения

Разработаны методы фиксации реплантата в тканях, обеспечивающие ему стабильность и возможность раннего функционирования Показаны преимещества аппарата Илизарова для иммобилизации оперированной конечности

Разработаны показания и противопоказания для применения метода реплантации облученной кости в зависимости от рентгенологического варианта, размера и локализации опухоли

Впервые показана сохранность гиалинового суставного хряща реплантата в течение 1,5 лет после выполнения сохранной операции

1.4 Научно-практическая значимость исследования

Работа представляет существенный практический интерес для современной онкологической хирургии, поскольку предоставляет возможность использования для реконструкции костно-суставного дефекта собственную кость больного, пораженную опухолью с ее неизмененной суставной поверхностью Исследование содержит данные, касающиеся влияния высоких доз облучения на нормальную костную ткань, клетки опухоли и гиалинового хряща, эта часть работы может представлять определенный теоретический интерес

Метод реплантации кости может быть особенно перспективен в тех странах, где по религиозным или социальным мотивам получение пластического материала от трупов невозможно Использование экстракорпорально облученных реплантатов кости может стать методом выбора при реконструкции дефектов кости после удаления опухолей

необычных локализаций, для которых не созданы серийно выпускаемые эндогфотезы черепа, таза, лопатки, челюсти

Существуют перспективы дальнейшего совершенствования метода реплаяации применение дистракции материнской кости в условиях растущего организма, использование реплантатов на сосудистой ножке, колонизация реплантата остеогеиными стволовыми клетками больного ¡

1.5 Реализация результатов исследований

Метод замещения обширных дефектов кости замороженными и экстракорпорально облученными реплантатами используется в практической работе Клиники экспериментальной терапии НИИ КО РОНЦ им Н Н Блохина РАМН начиная с 1981 года Метод становится методом выбора при лечении собак, больных спонтанными опухолями костей, особенно при поражении костей предплечья и голени В 1982 году по этой методике в ЦИТО им Н Н Приорова был оперирован 14-летний подросток С 1994 года в Медицинском радиологическом научном центре в Обнинске используют экстракорпорально облученные реплантаты у детей с остеосаркомой

1.6 Рекомендации по использованию данных исследования

Мы рекомендуем метод реплантации замороженной и экстракорпорально

облученной кости для лечения людей, больных опухолями костей Результаты работы окажутся полезными для специалистов, занимающихся лечением патологий костей и суставов Полученные данные необходимо учитывать при планировании сохранных операций у пациентов с остеосаркомой и другими опухолями костей Данные, полученные при наблюдении за облученными реплантатами, длительно находившимися в тканях, следует внести в курс радиобиологии, патологической анатомии и хирургии биологических, медицинских и ветеринарных учебных заведений

1.7 Апробация диссертации. Основные положения диссертации были доложены на VI, VII и XI Московском международном конгрессе по болезням мелких домашних животных в 1997, 1998 и 2003 годах

1.8 Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных статей

1.9 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, двух глав, содержащих описание методики реплантации и полуденных результатов с клиническими примерами, заключения и списка литературы Список литературы включает 100 источников, из которых 33 на русском языке

Диссертация написана на 131 странице машинописного текста, содержит 11 таблиц и 44 иллюстрации

1.10 Основные положения, выносимые на защиту

1 Экстракорпорально замороженный и облученный реплантат по своей способности к перестройке идентичен аутокости

2 Одномоментное облучение в дозе 200 Гр не нарушает архитектонику кости, сохраняя ее нативную структуру неизменной

3 Одномоментное экстракорпоральное облучение замороженного реплантата гарантирует полное уничтожение в нем всех опухолевых клеток

4 Экстракорпорально замороженный и облученный реплантат принципиально способен заместить любой дефект кости с сохранением функционирующего сустава при правильных показаниях и технике выполнения операции

5 Спустя длительный срок в реплантате сохраняется жизнеспособный гиалиновый хрящ

2. Содержание работы

Во введение раскрыта актуальность темы, определены цель и задачи исследования, сформулирована научная новизна и практическое значение работы Первая глава диссертации содержит обзор литературы по сохранным операциям вообще и реплантации кости в частности Из представленных данных видно, что проблема замещения дефектов кости после широкой сегментарной резекции далека от окончательного решения Несмотря на достигнутые успехи в эндопротезировании пациенты с поражением костей рук, лопатки, таза, черепа, дистального отдела голени не являются безоговорочными кандидатами на установку эндопротеза после резекции костной саркомы Этот вопрос еще совершенно не решен Кроме того, с увеличением продолжительности жизни пациентов с костными саркомами, клиницисты сталкиваются с неизбежным расшатыванием эндопротеза и необходимостью его замены Это, конечно, не имело большого значения в тех случаях, когда продолжительность жизни больных редко превышала 5 лет, но с развитием дополнительных методов лечения сроки жизни больных растут, и проблема асептической нестабильности ощущается острее Гомопластика, получившая широкое распространение в 60-80х годах, сейчас применяется реже, основные трудности - это возможность заражения больного трансмиссивными инфекциями, невозможность в большинстве случаев сохранить функционирующий сустав, замедленное сращение и фрагментация гомотрансплантатов, религиозные препятствия в ряде стран, необходимость иметь банк тканей Применение аутотрансплантатов, в том числе васкуляризированных, требует проведения дополнительной операции в донорской зоне и не позволяет замещать дефект любой локализации Восстановление функции пораженного опухолью сустава также не всегда возможно Дистракционно-компрессионный остеосинтез по Илизарову

при саркомах костей имеет, судя по некоторым публикациям, довольно ограниченное применение из-за риска прогрессирования заболевания Кроме того, сохранить пораженный опухолью сустав при этом также невозможно (за исключением, конечно, опухолей диафизарной локализации) Использовать для замещения дефекта кости саму костную опухоль пытались давно В 1927 году Вреден, а в 1957 году Ико'номов оперировали пациентов с саркомами костей путем широкой сегментарной резекции с замещением дефекта вываренным реплантатом Но этот метод не нашел дальнейшего развития и в настоящее время оставлен Причина - необратимое повреждение структуры костной ткани и утрата ею способности к сращению и перестройке Сторонники термической обработки реплантатов сейчас идут двумя путями автоклавирование и пастеризация, причем в ряде публикаций приводятся весьма неплохие результаты Однако у многих авторов возникает проблема с рецидивами опухоли в реплантате Возможные причины очевидны недостаточный прогрев реплантата при автоклавировании (экспозиция 12 минут, температура в дистальном отделе бедра человека достигает лишь 45 градусов) и пастеризации (температура раствора 60 градусов, экспозиция 30-40 минут) Использование экстракорпорального облучения реплантата является самым эффективным и в то же время самым деликатным методом его обработки С одной стороны, подобрав достаточную поглощенную дозу, можно уничтожить все опухолевые клетки в препарате В то же время на структуру костной ткани и ее способность к перестройке облучение, по-видимому, оказывает гораздо меньшее влияние, чем термическая обработка Предлагаемый нами способ обработки реплантата - облучение вне организма в охлажденном до минус 10-20 градусов состоянии до сегодняшнего момента никем не применялся и является, по нашим данным, оптимальным решением при обработке реплантатов

2.1 Материалы и методы исследования

Материалом нашего исследования стали 45 собак со спонтанными опухолями длинных трубчатых костей конечностей, проходившие лечение в Клинике экспериментальной терапии РОНЦ РАМН с 1981 по 2000 годы Согласно нашим наблюдениям, наибольшее число наблюдений приходится на представителей крупных и гигантских пород собак с массой тела от 25 до 80 кГ (в среднем 40,9 кГ), что является типичным для костных сарком Самки составили 16, самцы - 29 случаев Возраст больных животных колебался в пределах от 1 до 9 лет Средний возраст составил 6,2 лет

Локализация опухолей достаточно типична для собак, эти данные представлены в таблице 1

Таблица 1 Локализация опухолей в костях конечностей

Локализация опухоли Количество наблюдений %

Лучевая кость 28 63

Плечевая кость 6 13

Большеберцовая кость 6 13

Бедренная кость 5 11

При поступлении животного с подозрением на опухоль кости на амбулаторный прием на него заводили историю болезни В этом документе обязательно фиксировали такие показатели, как порода, возраст, пол, локализация поражения, фамилия, имя, отчество, адрес и телефон владельца

При сборе анамнеза точно выясняли анамнез жизни (условия содержания, кормление, вакцинации и дегельминтизации, инфекционные, незаразные и хирургические заболевания) и анамнез болезни (длительность симптомов до обращения за помощью, порядок их появления (хромота, затем опухоль или наоборот), наличие в родословной родственников с опухолями костей, наличие в анамнезе травмы или какого-либо заболевания кости) При возможности ксерокопировали родословные собак с целью провести в дальнейшем их анализ

После того, как собран анамнез, приступали к физикальному обследованию больного животного Охарактеризовывали общее состояние, сознание, состояние шерсти и кожных покровов Исследовали состояние поверхностных лимфоузлов, их размеры, подвижность, болезненность Определяли степень развития мышечной системы, тонус скелетной мускулатуры, болезненность Тщательно обследовали кости и суставы на предмет возможной сопутствующей ортопедической патологии Исследовали систему органов дыхания, обращая внимание на состояние верхних дыхательных путей, тип и частоту дыхания, его симметричность Проводили перкуссию и аускультацию грудной клетки Далее исследовали сердечно-сосудистую систему, оценивали локализацию верхушечного толчка, цвет слизистой оболочки десен и скорость наполнения капилляров, определяли пульс на бедренной артерии и возможный дефицит пульса, аускультировали тоны сердца При оценке системы органов пищеварения основное внимание уделяли расспросу владельцев и пальпации живота Пальпировали почки, мочевой пузырь, простату, определяя возможные отклонения от нормы Оценивали характер акта мочеиспускания При исследовании эндокринной системы обращали внимание на наличие или отсутствие жажды, ожирения, патологической пигментации, симметричных аллопеций, температуру тела Пальпировали щитовидную железу Исследовали рефлексы,

поведение, глубокую и поверхностную чувствительность, определяли сохранность зрения и слуха

После этого переходили к исследованию первичной опухоли Определяли ее локализацию, форму, характер роста, консистенцию, подвижность относительно окружяющих тканей, присоединение сопутствующего воспаления, специфические признаки злокачественности и состояние регионарных лимфоузлов Завершали физикальное обследование измерением опухоли на объекте и приступали к дополнительным инструментальным методам исследования

Для рентгенографии опухолей кости установлены определенные правила Прежде всего это фокусное расстояние, которое должно равняться 100 см Это необходимо для точного определения размеров опухоли по снимку, что является основой для определения стадии процесса На рентгенограмме с опухолью кости должна быть показана вся | кость, пораженная опухолью и близлежащий сустав Что касается экспозиции, то ее выбирают стандартно для соответствующего отдела скелета и специальных требований для нее нет При исследовании грудной клетки использовали фокусное расстояние, равное 1201см И первичную опухоль, и грудную клетку исследовали в двух стандартных проекциях Для получения качественных снимков в некоторых случаях приходилось выполнять рентгенографию под общей анестезией

После получения рентгенограмм пораженной кости определяли размеры поражения и его объем, умножая распространенность по кости и два поперечных измерения (Midsdorp, Hart 1978), рентгенологический вариант саркомы (остеолитический, остеосклеротический или смешаный), наличие патологического перелома, skip-метастазов По рентгеновским снимкам грудной клетки диагностировали метастатическое поражение легких, оценивали прозрачность легочных полей, фигуру сердца, торакальный индекс, наличие в полости плевры жидкости или воздуха

Рентгенография первичного опухолевого очага позволила нам поставить предварительный диагноз, определить распространенность опухоли по костномозговому каналу, рентгенологический вариант опухоли, оценить стадию процесса, вычислить объем опухоли В конечном итоге рентгенография позволяла определить показания к тому или иному виду сохранных операций

Кроме того, мы сочли необходимым оценить стадию процесса согласно рекомендациям ВОЗ Это удалось сделать у 44 собак, из которых у 42 животных (95,5%) зафиксирована IIb стадия (местнораспространенный процесс), у двух других - IIa стадия

Рентгенологический вариант опухоли кости был зафиксирован у 43 животных У 15 собак отмечен остеолитический тип опухоли, у 16 - остеопластический и у 12 -

смешанный Распределение собак по рентгенологическому характеру поражения представлено в таблице 2

Таблица 2 Рентгенологический характер поражений

Характер поражения Количество наблюдений %

остеолитический 15 35

остеопластический 17 37

смешанный 13 28

Всего 45 100

Распространенность опухоли по кости варьировала в очень широких пределах - от 4 до 15 см, причем 8 собак имели распространенность по кости 10 и более см Только у четырех животных распространенность опухоли по кости была менее 5 см

На втором этапе при решении вопроса об эффективности неоадъюватного лечения и возможности выполнения сохранных или радикальных операций использовали рентгеновскую компьютерную томографию (КТ), магнитнорезонансную томографию (МР) При недостаточности визуализации магистрального сосудисто-нервного пучка по данным предварительныъх исследований или при необходимости точного знания анатомической архитектоники опухолевого сосудистого русла выполняли интраартериальную ангиографию При подозрении на метастатическое поражение костей всего скелета делали радионуклидное исследование с Тс

Следующим после рентгеновского обследования этапом диагностики является обязательное морфологическое подтверждение диагноза На начальных этапах обследования и лечения мы ориентировались на данные цитологического исследования, затем диагноз подтверждали данными гистологического исследования Дело в том, что опухоли костей у собак развиваются быстро и ожидание результатов гистологического исследования может привести к тому, что сохранение конечности через 2-4 недели, тек моменту завершения работы с препаратами, будет уже невозможно

В костной патологии широко применяется макро- и микроскопическое исследование опухоли в ампутированной конечности или резецированной кости При этом пораженную кость распиливали вдоль, визуально оценивали распространение опухоли по кости и окружающим мягким тканям После этого одну половину препарата оставляли в патолого-анатомическом архиве на длительное хранение, а из другой половины готовили не менее 10 блоков прямоугольной формы 1x1,5x0,5 см

Однако, при выполнении реплантации экстракорпорально облученной кости мы не могли выполнить это исследование в соответствии с вышеизложенной методикЬй и поступали следующим образом Доставленный после экстракорпорального облучения препарат кости с опухолью размораживали в операционной Удаляли экстраоссальный компонент опухоли, скелетируя кортикальный слой Приглашенный в операционную патоморфолог на приготовленной заранее схеме отмечал взятые на исследование фрагменты опухоли и окружающих мягких тканей После этого удаляли кюреткой содержимое костномозгового канала, которое также маркировали и фиксировали в) 10% формалине Полученный таким путем материал позволял выполнять полноценное гистологическое исследование

Остеосаркома диагностирована у 41 собаки при послеоперационном гистологическом исследовании У 2 собак была верифицирована хондросаркома, ¡один случай злокачественной фиброзной гистиоцитомы и один случай рабдомиосаркомы с вторичным вовлечением кости в опухолевый процесс Структура заболеваемости собак, перенесших замещение дефекта кости реплантатом, представлена в таблице 3

Таблица 3 Морфологическое заключение после широкой сегментарной резекции

диагноз Количество наблюдений %

остеосаркома 41 92

хондросаркома 2 4

злокачесивенная фиброзная гистиоцитома 1 2

рабдомиосаркома 1 2

всего 45 100

Гистологический вариант остеосаркомы определен у 19 собак при послеоперационном гистологическом исследовании У 9 животных диагностирован смешанный морфологический вариант, у 5 собак - остеобластический, у 4 -мелкоклеточный и у одного животного - веретеноклеточный

2.3 Предоперационная терапия у собак со спонтанными опухолями длинных трубчатых костей

При остеосаркоме, составляющей основу заболеваемости у собак, в предоперационном периоде мы применяли главным образом химиотерапию и в редких случаях химиолучевую терапию При других опухолях кости, таких как хондросаркома или фибросаркома, органосохраняющую операцию выполняюли, не прибегая к предоперационному лечению

2 3.1 Неоадъювантная (предоперационная) химиотерапия остеосаркомы Большинству наших пациентов с остеосаркомами проводили предоперационную химиотерапию системно или регионарно препаратами адриамицин 25-30 мг/м2 и цисплатин в дозе 50-70 мг/м2 В отдельных случаях использовали иные схемы моно- или полихимиотерапии Всего предоперационная химиотерапия была использована у 34 собак с остеосаркомой, у 22 животных внутриартериально, у 12 - системно

У этих животных после операции был определен терапевтический патоморфоз В основном мы получали низкие степени патоморфоза, что, вероятно, связано с относительно низкими терапевтическими дозами цитостатиков, применяемыми у собак Распределение собак по степени достигнутого терапевтического патоморфоза приведено в таблице 4

Таблица 4 Терапевтический патоморфоз при остеосаркоме после неоадъювантной химиотерапии

Степень терапевтического патоморфоза %

I 25

II 43

Ш 19

IV 13

2 3.2 Адъювантная (послеоперационная) химиотерапия остеосаркомы

Послеоперационная химиотерапия была проведена 15 животным

2.5 Техника сохранных операций у собак со спонтанными опухолями костей.

После того, как предоперационная химиотерапия прочно заняла свое место в лечении остеосаркомы, на смену калечащим операциям постепенно все чаще стали приходить сохранные Направленные на максимально полное восстановление функции конечности, они не должны при этом утрачивать принципов онкологического радикализма

Злокачественная опухоль кости должна быть удалена в пределах фасциального футляра, в котором находится ее псевдокапсула При этом идеальным вариантом следует считать такой, при котором хирург во время операции не видит псевдокапсулу, и она со всех сторон покрыта неизмененными на вид мышцами

Мы в своей работе стремились максимально следовать этим правилам, однако в ряде случаев мы допускали некоторые компромиссы в процессе удаления опухоли Так например, при опухолях дистальных отделов предплечья и голени, где запас мягких тканей ограничен, мы допускали выделение сухожилий из сухожильных влагалищ, спаянных с псевдокапсулой

2.5 1 Широкая сегментарная резекция кости при злокачественных опухолях у

собак

При остеосаркоме мы стремились выполнить резекцию кости не позднее 21 и не ранее 14 дня с момента окончания предоперационной химиотерапии Выполняя типичную широкую сегментарную резекцию, мы удаляли вместе с препаратом капсулу сустава и минимум три сантиметра видимой на рентгенограммах здоровой кости В целях антибластики после широкой сегментарной резекции мы выполняли экспозицию раны с горячим (50 градусов) изотоническим раствором в течение 1 минуты в расчете уничтожить случайно попавшие в рану единичные опухолевые клетки 2.5.2 Обработка реплантата кости

Сразу после резекции удаленный препарат помещали в восемь слоев стерильной алюминиевой фольги После такой упаковки препарат помещали в камеру для охлаждения или заморозки У части собак реплантат замораживали погружением его в жидкий азот, в дальнейшем из-за гидродинамического повреждения кости от такой глубокой заморозки мы отказались и стали помещать реплантат на решетку, расположенную в сосуде Дьюара таким образом, чтобы кость находилась на 1-3 см выше уровня жидкого азота При ¡гаком способе происходит медленное охлаждение реплантата примерно до -90 -100 градусов без образования трещин Для достижения достаточного охлаждения препарат требовалось держать в сосуде Дьюара 5-10 минут К окончанию экстракорпорального облучения; через 30-60 минут реплантат еще оставался замерзшим без признаков оттаивания К концу облучения его температура повышалась,по-видимому, до -20 -10 градусов Цельсия

У одного животного мы проводили экстракорпоральное облучение реплантата при комнатной температуре При этом реплантат приобрел бурый цвет и запах прогорклого жира, как бы "обуглился" Вероятно, это было связано с присутствием в тканях жидкой воды и возникновением в ней большого количества перекисных радикалов, которые, ¡грубо повреждая мембраны клеток и окисляя органические вещества приводили к изменению нативной структуры кости и появлению указанных признаков

Облучение выполняли в подавляющем большинстве случаев на гамма-аппарате "Стебель" и лишь однажды на установке "Агат-Р", но это потребовало большого количества времени для поглощения необходимой дозы Непосредственно для облучения препарат помещали в специальный алюминиевый контейнер Исходя из исследований, выполненных на культурах клеток остеосаркомы, мы знали, что однократное облучение гамма-лучами в дозе 50 - 60 Гр приводит опухолевые клетки к гибели Поэтому мы изначально выбрали однократную дозу, равную 100 Гр Однако, во многом основываясь на субъективных опасениях, что облучению могут быть подвергнуты и более радиорезистентные опухоли, например хондросаркома, и опасаясь возникновения рецидива в реплантате, мы эмпирически увеличили разовую дозу экстракорпорального облучения до 200 Гр Эта доза стала для нас традиционной, тем более, что дальнейшие исследования показали, что структура экстракорпорально облученной кости от такого увеличения дозы не претерпевала никаких изменений Для достижения такой дозы экспозиция составляла 30 - 60 минут в зависимости от активности источника излучения По окончании облучения реплантат возвращали в сосуд Дьюара и доставляли в операционную

Стерильно удаляли с реплантата фольгу, причем после удаления верхних трех-четырех слоев меняли инструменты и оставшиеся слои удаляли другими инструментами После этого удаляли с реплантата все мягкие ткани, оставляя только капсулу сустава и, по-возможности, ретинакулумы сухожилий Иногда при очень плотном экстраоссальном компоненте опухоли его не удаляли весь, оставляя наиболее плотную его часть После скелетирования кюретировали содержимое костномозгового канала Приглашенный в операционную морфолог маркировал удаляемые фрагменты на заранее составленной карте пораженной кости для дальнейшего гистологического изучения Когда обработку реплантата завершали, на его поверхности оставались капсула сустава, ретинакулумы сухожилий и иногда усеченные концы сужожилий отсеченных от кости мышц Завершали обработку промыванием костномозговой полости и погружением реплантата в 1% стерильный раствор хлоргексидина биглюконата на несколько минут

2.5.3 Принципы инкорпорирования реплантата и реконструкции конечности

Для успешного приживления реплантата, как и любого другого костнопластического материала, требуется соблюдение определенных правил в процессе реконструкции того или иного сегмента конечности

Прежде всего, это строжайшее соблюдение в ходе операции асептики и антисептики Для этого, помимо общеизвестных мероприятий, мы применяли постоянное орошение раны и реплантата растворами диоксидина или хлоргексидина Перед

закрытием операционной раны с поверхности реплантата брали материал для бактериологического посева

Вторым непременным условием является надежная фиксация реплантата в тканях стабильный остеосинтез, адекватное восстановление капсулы сустава и его связок Третьим условием является тщательное герметичное ушивание полости реплантата и формирование над ним надежного мягкотканного барьера Для этого мы применяли такое ушивание тканей, при котором лигатуры кожных швов ни в коем случае не должны соприкасаться с лигатурами на подкожной клетчатке К сожалению, в нашей работе именно это, третье условие удавалось в должной мере выполнить не всегда, поскольку у собак опухоли костей часто локализуются там, где запас мягких тканей крайне ограничен, например на предплечье и голени

2.5 4 Методики иммобилизации после реплантации кости

На ранних этапах работы после восстановления дистальных отделов голени и предплечья мы применяли лонгеты из гипса или пластика Впоследствие мы пришли к твердому убеждению, что наилучшие результаты могут быгь получены при иммобилизации в аппарате Илизарова Для иммобилизации предплечья накладывали аппарат из двух колец Верхнее кольцо фиксировали на двух - трех спицах проксимапьнее верхнего конца пластины, желательно за пределами полости раны, нижнее кольцо укрепляли на проксимальных головках пястных костей Иногда для большей прочности на локтевой бугор и дистальные головки пястных костей дополнительно устанавливали по одному полукольцу Тот же принцип использовали и для иммобилизации голени

Хочется отметить, что в данном случае аппарат Илизарова использовали именно для иммобилизации, тогда как фиксация предполагает наложение фиксирующих элементов на сам реплантат, то есть проведение через реплантат спиц аппарата Илизарова, чего в данном случае не было

Для иммобилизации бедра и плеча мы вначале применяли так называемую1 шину Томаса В дальнейшем от ее применения пришлось отказаться, поскольку ее изготовление технически сложно, а функциональный результат такой иммобилизации оставляет желать лучшего Для иммобилизации плеча мы применяем легкий экстернальный фиксатор АО, где нижние стержни заменены кольцом аппарата Илизарова, наложенным на мыщелки плечевой кости, а верхние стержни введены в ость лопатки В ряде случаев при реконструкции плечевой кости иммобилизацию вовсе не применяли

Что касается иммобилизации коленного сустава, то на сегодняшний день оптимальным средством мы считаем повязку Роберт-Джонса из ваты и эластичного бинта Иммобилизацию тазобедренного сустава в нашей работе мы не применяли

2.6 Результаты исследований

Все 45 собак могли пользоваться оперированной конечностью с первых дней после реплантации

Самым часто встречающимся осложнением лечения стало инфицирование реплантата, оно произошло у 22 из 45 собак В связи с этим удаление реплантата или ампутация пораженной конечности выполнена у 10 собак из 45, в остальных случаях перманентная антимикробная терапия позволила держать инфекционный процесс под контролем Таким образом, удаление реплантата по разным причинам было выполнено у 22% пациентов Такое осложнение, как рецидив опухоли в реплантате или в окружающих, мы ни разу не встретили

Для изучения процессов перестройки реплантата мы использовали секционный материал и реплантаты, которые пришлось удалить из-за возникших осложнений Мы располагаем наблюдениями за реплантатами, находившимися в тканях от 2 недель до 1,5 лет Через 2 недели после операции полость вокруг реплантата облитерировалась и начинался процесс его перестройки К 6 месяцам мы отмечали уже довольно обширное костеобразование на мертвых трабекулах и в остеоцитарных лакунах, врастание в реплантат сосудов, формирование на нем «надкостницы» Гиалиновый хрящ реплантата к этому моменту оставался интактным В отдаленные сроки (1 год и более) в реплантате еще не происходило полного замещения матрикса облученной кости новообразованной костью Полной перестройки к этому времени мы не наблюдали, однако во всех доступных для исследования случаях суставная поверхность содержала жизнеспособный гиалиновый хрящ Что касается соединительнотканных структур, таких как капсула сустава, ретинакулумы сухожилий, то они полностью перестраивались Костномозговая полость реплантата в ряде случаев также была заселена клетками костного мозга

3. Заключение

Поскольку это исследование касается совершенно нового, не имеющего никаких аналогов способа реконструкции конечностей, написание обсуждения полученных результатов в традиционной форме представляется довольно затруднительным Сравнить полученные нами результаты мы можем только с другими методами реконструкции костей, поскольку реплантацией экстракорпорально замороженной и облученной кости до настоящих исследований никто не занимался Это ставит нас в невыигрышное положение С одной стороны, мы предлагаем к использованию новый метод реконструктивной хирургии при злокачественных опухолях кости, с другой - показываем большое количество осложнений и реопераций после проведении реплантации

Тем не менее, мы рассчитываем на понимание, что наша работа носит поисковый характер Начиная ее, мы не представляли себе, какими должны быть показания к

реплантации - нам предстояло их выработать На ранних этапах работы техника и методики проведения этих операций были еще не разработаны досконально - нам предстояло их разработать Вопрос о методах фиксации реплантата в тканях вообще окончательно был решен лишь недавно Не проводили мы и отбора больных животных в эту группу, в начале работы выполняли реплантацию экстракорпорально облученной кости всем животным со спонтанными опухолями костей

Одним словом, высокий процент осложнений и высокий процент вынужденно удаленных реплантатов был получен, в основном, на начальном этапе освоения реплантации За последние годы удаление реплантата в результате его инфицирования или разрушения стало уже не частым явлением Мы совершенно не идеализируем этот метод выполнения сохранных операций и не стремимся видеть в нем панацею Наоборот, его трезвая оценка и тщательное соблюдение показаний к реплантации позволят сделать разработанный нами способ восстановления пораженной конечности полноправной частью арсенала современной онкологической хирургии

Рентгенологический вариант опухоли кости был зафиксирован у 43 животных У 15 собак отмечен остеолитический тип опухоли, у 16 - остеопластический и у 12 -смешанный Не исключено, что большая доля остеолитических процессов также ответственна за неудовлетворительные результаты при реплантации, особенно там, где мы сталкивались с остеолизом и переломом реплантата В дальнейшем, поняв, что остеолитические варианты остеосарком не годятся для получения из них реплантатов, мы добились лучших результатов лечения

Попытка облучить реплантат при комнатной температуре окончилась неудачей -произошло изменение его органолептических свойств Цвет стал бурым и появился запах прогорклого жира После этого случая мы отказались от применения экстракорпорального облучения без предварительного замораживания и именно экстракорпоральное облучение предварительно замороженного реплантата и представляет собой наш метод реконструкции дефекта кости после ее резекции

Во всех работах, посвященных органосохраняющим операциям на конечностях, основное внимание уделено развитию осложнений, а точнее следующим, наиболее значимым фактам рецидив, инфекция в полости операции, перелом трансплантата и функция конечности Именно по этим параметрам оценивают результативность тцго или иного метода реконструкции пораженной опухолью конечности Мы не проводим оценку функционального результата этих операций у собак из-за того, что у собак отсутствует классификация результатов сохранных операций по функциональному результату

Такое осложнение, как рецидив опухоли в реплантате или в окружающих тканях, мы ни разу не встретили, это при том, что у других авторов рецидивы занимают немалую

часть статистики осложнений Вероятно, такой результат может быть объяснен невысокими показателями общей продолжительности жизни наших пациентов С другой стороны, мы проводили интенсивную предоперационную химиотерапию и выполняли широкую сегментарную резекцию

Как видно из приведенных в обзоре литературы сообщений, эндопротезирование хотя и в меньшей мере, но тоже дает высокий процент осложнений, причем если в случае с костной пластикой того или иного рода риск осложнений с течением времени уменьшается, то после эндопротезирования он наоборот, с каждым годом возрастает

В тканях эндопротез окружается более или менее тонким слоем фиброзной ткани, которая никогда с ним не срастается Этот процесс наблюдается как со стороны мягких тканей, так и со стороны кости При появлении малейшей нестабильности начинается резорбция материнской кости (Ревелл П 1993)

Самым распространенным осложнением лечения в нашей работе стало инфицирование реплантата, оно произошло у 22 из 45 собак, т е в 50% случаев В связи с этим удаление реплантата или ампутация пораженной конечности выполнена у 10 собак из 45, в остальных случаях перманентная антимикробная терапия позволила держать инфекционный процесс под контролем В некоторых случаях инфицирование реплантата было вызвано проведением через него спиц аппарата Илизарова От этого очень быстро пришлось отказаться

Наверняка инфекционные осложнения можно было бы свести к минимуму еще и за счет сокращения времени облучения реплантата, то есть при использовании более мощного излучателя Сокращение времени облучения с 1 часа до нескольких минут неизбежно сократит количество инфекционных осложнений Мы надеемся, что при лечении пациентов с остеосаркомой при помощи реплантации кости в будущем экстракорпоральное облучение реплантатов будут проводить за короткий отрезок времени, в стерильных условиях операционной

Из представленных выше данных видно, что количество осложнений при реплантации и их характер типичны для костнопластических операций вообще С учетом поискового характера данной работы можно сказать, что, следуя четким показаниям к реплнтации экстракорпорально облученной кости, можно еще существенно снизить количество вынужденно удаленных реплантатов

Полной перестройки экстракорпорально облученных реплантатов мы ни разу не наблюдали Видимо прошедшего с момента операции времени было недостаточно для этого процесса, так как максимальный срок наблюдения за реплантатом равнялся 1,5 годам Пик перестройки реплантированной кости приходился на период 6-8 месяцев с

момента операции В это время резорбция компактной кости реплантата достигала максимума, а в его спонгиозной части происходило значительное напластование новообразованой кости на мертвых трабекулах реплантата Таким образом, перестройка реплантата шла неравномерно - спонгиозная кость в этом процессе опережала компактную Суставной хрящ оставался либо интактным, либо частично замещался волокнистым хрящем Практика показала, что в тех случаях, когда суставной хрящ реплантата не подвергался значительному сминанию, он, в основном, сохранял нативную структуру

Однако, несмотря на незавершенную перестройку, при отсутствии раневой инфекции реплантат нормально выполнял функцию своеобразного «биологического эндопротеза», который при этом постепенно превращался в новую функционирующую кость

Если говорить об использовании метода реплантации при лечении остеосаркомы у собак, то оптимально использовать этот метод при локализации опухоли в дистапьном отделе предплечья и дистапьном отделе голени Мы уверены, что при остеосаркоме дистального отдела лучевой кости, а это самая распространенная локализация у I собак, реплантация является методом выбора

Использование экстракорпорально облученных реплантатов не показано при остеолитических вариантах костных сарком Правда, мы несколько раз с неплохим функциональным результатом проводили реплантацию и в этих случаях Для сохранения механической прочности реплантата мы наполняли его костным цементом

Тем не менее, это была вынужденная ситуационная мера и с точки зрения самого замысла реплантации ее никак нельзя назвать правильной Дело в том, что при цементировании способность реплантата к перестройке резко снижается Во-первых, наполнение костномозговой полости цементом приводит к ее недоступности для остеогенных клеток, которые должны стать источником его «оживления» как костного органа Во-вторых, нагрев цемента во время полимеризации неизбежно нагревает и кость, причем значительно Происходящая при этом денатурация костных белком фактически приравнивает такую обработку реплантата к вывариванию В-третьих, к моменту максимальной резорбции реплантата, то есть через несколько месяцев после операции костный цемент сминает находящийся под ним эпифиз с суставным хрящом

Таким образом, помимо нарушения процессов перестройки реплантата цементирование приводит еще и к разрушению его суставной поверхности А ведь именно сохранность суставного гиалинового хряща мы рассматриваем как одно из самых больших достоинств экстракорпорально облученных реплантатов Конечно, сохранность гиалинового хряща имела место далеко не всегда В ряде случаев мы не находили

элементов гиалинового хряща в реплантате Это происходило тогда, когда имелось механическое разрушение суставной поверхности, в основном при переломах и остеолизе реплантатов Но зачастую интактный суставной хрящ обнаруживали в сроки 6-12 месяцев после операции Вполне возможно, что хрящ довольно медленно реагирует на облучение, поэтому есть вероятность, что дегенеративные изменения просто еще не успели развиться Однако, сам факт наличия жизнеспособного хряща в реплантате спустя значительное время после операции делает экстракорпорально облученный реплантат пластическим материалом с совершенно новыми свойствами Фактически, это биологический протез, точная копия резецированной кости, своего рода «чертеж» для самовосстановления утраченного костного органа При этом межклеточный матрикс, который реплантат имеет, по своим свойствам идентичен аутокости, так как облучение замороженного образца не влияет ни на что, кроме клеточной ДНК То есть белки межкпеточнго матрикса и его минеральная основа сохраняются неизменными Поэтому, таких грубых вмешательств в структуру реплантата, как цементирование костномозговой полости, нужно избегать, оно противоречит самой идее реплантации Мы прибегли к этому в нескольких случаях из-за сугубо практической необходимости

Мы полагаем, что замещение дефекта экстракорпорально облученным реплантатом займет свое место среди методов реконструкции костей в онкологии Не следует, конечно, пытаться представить его как универсальный, но показания к этой операции можно сформулировать уже сейчас Это прежде всего те случаи, когда затруднено эндопротезирование и гомопластика, то есть опухоли редких локализаций Те случаи, где можно исключить значительную механическую нагрузку, например опухоли костей рук, также могут быть оперированы с использованиемм для реконструкции экстракорпорально облученных реплантатов При остеопластических костных опухолях реплантат - это всегда имеющийся под рукой дешевый пластический материал, практически идентичный аутокости, позволяющий сохранить близлежащий к опухоли сустав

Существуют страны, где уровень доходов населения невысок Это ограничивает применение дорогостоящих эндопротезов, тогда как потенциальный реплантат у больного уже есть, важно лишь оценить, пригоден ли он для реконструктивного этапа операции Применение же костных трансплантатов, полученных от трупов, во многих государствах невозможно по религиозным мотивам

Кроме того, эндопротез представляет собой инородное тело, которое неизбежно отторгается и это лишь вопрос времени С увеличением продолжительности жизни больных опухолями костей методы реконструкции, позволяющие сохранить собственную кость с суставом, будут все более востребованы

Безусловно, метод реплантации экстракорпорально облученной кости должен совершенствоваться На наш взгляд, было бы перспективно интраоперационно или в послеоперационном периоде колонизировать реплантат клонированными остеогенными стволовыми клетками самого больного, ведь реплантат представляет собой |массив межклеточного матрикса, не содержащий жизнеспособных клеток Возможная проблема такого шага - злокачественная трансформация - вероятно решится за счет послеоперационной цитостатической терапии

Уже сейчас можно использовать реплантат на сосудистой ножке, как это Делают при аутотрансплантации малоберцовой кости

Еще один способ «заставить» репланат перестраиваться быстрее - это дистракция материнской кости в аппарате Илизарова Правда, при остеосаркоме дистракционный остеосинтез нежелателен (Алиев М Д, 1996, Митин В Н, 1998), но тем не менее это могло бы быть ключом к использованию метода в педиатрической онкологии, где последующие удлинение оперированной конечности является «краеугольным камнем»! всей ортопедической части лечения Кроме того, не исключено, что применение дистракции материнской кости возможно при неостеогенных опухолях кости

Выводы

1 Получен костнопластический материал, превосходящий по своим свойствам гомокость и аутокость

2 Оптимальной обработкой реплантата является заморозка в парах жидкого азота, экстракорпоральное облучение в дозе 200 Гр, скелетирование с сохранением капсулы сустава и сухожильных окончаний, удаление содержимого костномозговой полости

3 Методом выбора при фиксации реплантата в тканях является стабильно-функциональный АО-остеосинтез, ушивание капсулы сустава, связок и сухожилий и, в ряде случаев, дополнительную иммобилизацию в аппарате Илизарова

4 Метод реплантации можно использовать независимо от гистологического строения первичной опухоли при отсутствии на рентгенограммах значительной деструкции кости

5 После облучения реплантат сохраняет способность к регенерации, в ряде случаев в реплантате сохраняется жизнеспособный гиалиновый хрящ

4 Публикации

Содержание диссертации опубликовано в следующих работах

Митин В Н , Д М Мхеидзе, Ю Н Соловьев, С А Ягников, Н Г Козловская, Д В Гаранин, НА Пирогова Новый терапевтический подход к профилактике легочных метастазов спонтанной остеогенной саркомы «Бюллетень экспериментальной биологии и медицины», 1998, т 126, №10

Соловьев Ю Н , Митин В Н , Гаранин Д В , Фролов В И Развитие вторичной остеогенной саркомы (у собаки) на месте перелома, сросшегося по вторичному типу «Арк патологии», М , «Медицина», 1998, том 60, №4

Митин В Н, Соловьев Ю Н , Ягников С А , Гаранин Д В , Якунина М Н Послеоперационные рецидивы остеогенной саркомы у собак при дистракции кости по методу Илизарова «Арч патологии», М , «Медицина», 1998, том 60, №4

Гаранин Д В Реплантация кости при лечении спонтанной остеосаркомы собак Тезисы III Всероссийской конференции по вопросам онкологии мелких домашних животных, 26-27 января 2007

Mitin V N , D М Mheidze, N G Kozlovskaya, S A Yagnikov, D V Garanin, N A Pirogova Prevention of lung metastasis by allogenic bone marrow transfusion m spontaneous canine osteosarcoma Towards the eradication of osteosarcoma metastasis An Odyssey, Wyeth Lederle Norge, Oslo, 30 08-01 09 1998

Mitm V N , Solovjev Yu N , Garanin D V , Frolov VI, Yakunma M N The treatment of dogs with osteosarcoma, 20-years expereance of extracorporeal irradiation and replantation of bones Jahrestagung, Giessen, 07-10 10 1999

Подписано в печать 14 05 07 г Формат 60x84/16 Тираж 100 экз Заказ № 275

Отпечатано в службе множительной техники ГУ РОНЦ РАМН им Н Н Блохина РАМН 115478, Москва, Каширское ш , 24

Актуальность темы.

Спонтанная остеосаркома костей конечностей у собак представляет собой опухоль, во многом идентичную таковой у человека. Остеосаркома аппендикулярного скелета поражает крупных животных, обладает быстрым и тяжелым течением, ранним гематогенным метастазированием в легкие (Owen L., 1969; Midsdorp W., Hart А.А., 1979, Соловьев Ю.Н., В.И. Пономарьков, 1975, Withrow S.J., 1993). Эти же авторы указывают на то, что остеосаркома собак является моделью остеосаркомы человека.

И у человека, и у собак остеосаркома протекает скоротечно, рано метастазирует в легкие. Хирургическое лечение, даже в объеме ампутации конечности, не дает удовлетворительных результатов. Успех лечения остеосаркомы - это успех дополнительных методов лечения, прежде всего химиотерапии. Задача хирурга в лечении такого больного - избавить его от первичной опухоли с минимальным функциональным ущербом.

Последние годы ознаменовались успехами предоперационной химиотерапии как у людей, так и у собак, что позволило отказаться от ампутаций у большинства пациентов с остеосаркомой костей конечностей (Алиев М.Д. 1995, Амирасланов А.Т., 1998, Дурнов Л.А. 1998, Зацепин С.Т., 1984, Махсон А.Н., 1981, Митин В.Н., 1997, 1998, Трапезников Н.Н., М.Д.Алиев, П.А. Синюков 1998 Withrow S., 1993). На смену им пришли сохранные операции, сопровождающиеся появлением обширного дефекта кости.

Основными методами реконструкции дефектов кости являются: гомопластика массивным костным трансплантатом, аутопластика малоберцовыми трансплантатами, в том числе на сосудистой ножке, замещение дефекта кости по методу Г.А. Илизарова и эндопротезирование. Каждый из этих методов имеет свои достоинства и недостатки, однако у всех их есть один общий недостаток -невозможность восстановить близлежащий к опухоли сустав в его первозданном виде. Кроме того, хорошие эндопротезы очень дороги, а гомотрансплантация несет в себе проблемы, связанные с забором донорского материала и риском трансмиссивных инфекций. Что касается применения дистракционно-компрессионнго остеосинтеза для замещения дефектов кости, то, по некоторым данным (Aliev M.D., Teplyakov V.V., Mitin V.N. 1996, Митин B.H., Соловьев Ю.Н., 1998), при остеосаркомах дистракция кости может способствовать местному рецидиву или генерализации процесса.

Поэтому неудивительно, что, не отвергая существующие методики костной пластики, многие исследователи вели и ведут поиск новых решений этого вопроса. Одним из вариантов реконструктивной операции является замещение дефекта кости реплантатом, полученным непосредственно при операции из резецированной кости после какой-либо противоопухолевой обработки. Первыми шагами в этом направлении стали попытки реплантации кости после ее вываривания. Однако, вываренная кость претерпевает грубые структурные изменения и теряет способность к перестройке. Поэтому сейчас этот метод не применяют.

Предпосылкой для наших исследований стала работа Саути-на Е.Н. (1965), посвященная гомотрансплантации экстракорпорально облученной и лиофилизированной кости. По данным автора, который использовал облучение для стерилизации гомотрансплантатов, облученная гомокость сохраняла свою способность к перестройке.

Основываясь на этих данных, В.Н. Митин в 1981 году разработал принципиально новый, не имеющий аналогов в мировой практике метод обработки реплантатов кости - однократное экстракорпоральное облучение в дозе 200 Гр предварительно замороженного реплантата кости. Являясь основоположниками этого метода и отталкиваясь от работ наших последователей (Uyttendaele D. et al 1988, Бизер 1998, Chen 2002, Sys G. 2002, Yamamoto Т. 2002, Watanabe H., 2003) мы утверждаем, что исследования в этой области актуальны для использования в клинической онкологии при выполнении органосохраняющих операций у больных со злокачественными опухолями костей.

В данной работе мы показали принципиальную возможность одномоментной резекции опухоли кости, экстракорпоральной заморозки, облучения и реконструкции пораженной конечности с сохранением ее опорной функции.

При выполнении этой работы мы оптимизировали условия замораживания реплантата, условия его экстракорпорального облучения, условия его последующей обработки при подготовке к инкорпорированию.

Мы предлагаем к использованию технологию реконструкции обширных костных дефектов. Нами разработаны показания и противопоказания к применению экстракорпорально облученных реплантатов. Мы надеемся, что этот метод реконструкции конечности при соответствующих показаниях будет использован для лечения больных людей.

Цели и задачи исследования

Цель настоящего исследования - получение идеального костнопластического материала для замещения дефекта после широкой сегментарной резекции кости по поводу злокачественной опухоли и разработка показаний к этим операциям.

Достижение этой цели требует решения следующих задач:

1. Разработать оптимальный способ облучения и обработки реплантата кости.

2. Разработать оптимальный метод фиксации реплантата в тканях.

3. Исследовать результативность метода реплантации в зависимости от рентгенологического варианта, гистологического строения и размера опухоли кости.

4. Проследить влияние облучения на регенераторную способность кости и связочного аппарата.

5. Проследить судьбу гиалинового хряща и сустава, подвергнутых облучению.

Научная новизна

Впервые исследован принципиально новый метод замещения обширных костных дефектов.

Впервые показана возможность одномоментной резекции костной опухоли, ее заморозки и экстракорпорального облучения с немедленным восстановлением дефекта кости и сустава, что позволяет получить хороший функциональный результат с первых дней после операции.

Разработаны методы и приемы резекции опухоли кости, ее последующей заморозки, одномоментного экстракорпорального облучения.

Разработаны методы фиксации реплантата в тканях, обеспечивающие ему стабильность и возможность раннего функционирования. Показаны преимущества аппарата Илизарова для иммобилизации оперированной конечности.

Разработаны показания и противопоказания для применения метода реплантации облученной кости в зависимости от рентгенологического варианта, размера и локализации опухоли.

Впервые показана сохранность гиалинового суставного хряща реплантата в течение 1,5 лет после выполнения сохранной операции.

Научно-практическая значимость исследования

Работа представляет существенный практический интерес для современной онкологической хирургии, поскольку предоставляет возможность использования для реконструкции костно-суставного дефекта собственную кость больного, пораженную опухолью с ее неизмененной суставной поверхностью. Исследование содержит данные, касающиеся влияния высоких доз облучения на нормальную костную ткань, клетки опухоли и гиалинового хряща; эта часть работы может представлять определенный теоретический интерес.

Метод реплантации кости может быть особенно перспективен в тех странах, где по религиозным или социальным мотивам получение пластического материала от трупов невозможно. Использование экстракорпорально облученных реплантатов кости может стать методом выбора при реконструкции дефектов кости после удаления опухолей необычных локализаций, для которых не созданы серийно выпускаемые эндопротезы: черепа, таза, лопатки, челюсти.

Существуют перспективы дальнейшего совершенствования метода реплантации: применение дистракции материнской кости в условиях растущего организма, использование реплантатов на сосудистой ножке, колонизация реплантата остеогенными стволовыми клетками больного.

Реализация результатов исследований

Метод замещения обширных дефектов кости замороженными и экстракорпорально облученными реплантатами используется в практической работе Клиники экспериментальной терапии НИИ КО РОНЦ им. Н.Н.Блохина РАМН начиная с 1981 года. Метод становится методом выбора при лечении собак, больных спонтанными опухолями костей, особенно при поражении костей предплечья и голени. В 1982 году по этой методике в ЦИТО им. Н.Н. Приорова был оперирован 14-летний подросток. С 1994 года в Медицинском радиологическом научном центре в Обнинске используют экстракорпорально облученные реплантаты у детей с остеосаркомой.

Рекомендации по использованию данных исследования

Мы рекомендуем метод реплантации замороженной и экстракорпорально облученной кости для лечения людей, больных опухолями костей.

Результаты работы окажутся полезными для специалистов, занимающихся лечением патологий костей и суставов. Полученные данные необходимо учитывать при планировании сохранных операций у пациентов с остеосаркомой и другими опухолями костей.

Данные, полученные при наблюдении за облученными реплантатами, длительно находившимися в тканях, следует внести в курс радиобиологии, патологической анатомии и хирургии биологических, медицинских и ветеринарных учебных заведений.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Экстракорпорально замороженный и облученный реплантат по своей способности к перестройке идентичен аутокости.

2. Одномоментное облучение в дозе 200 Гр не нарушает архитектонику кости, сохраняя ее нативную структуру неизменной.

3. Одномоментное экстракорпоральное облучение замороженного реплантата в дозе 200 Гр гарантирует полное уничтожение в нем всех опухолевых клеток.

4. Экстракорпорально замороженный и облученный реплантат принципиально способен заместить любой дефект кости с сохранением функционирующего сустава при правильных показаниях и технике выполнения операции.

5. Спустя длительный срок после экстракорпорального облучения в реплантате сохраняется жизнеспособный гиалиновый хрящ. \

Выводы

1. Получен костнопластический материал, превосходящий по своим свойствам гомокость и аутокость.

2. Оптимальной обработкой реплантата мы считаем заморозку в парах жидкого азота, экстракорпоральное облучение в дозе 200 Гр, скелетирование с сохранением капсулы сустава и сухожильных окончаний, удаление содержимого костномозговой полости. После такой обработки рецидивов опухоли в реплантате не происходит. К осложнениям можно отнести инфицирование реплантата и его перелом, но они типичны для костнопластической хирургии вообще.

3. Методом выбора при фиксации реплантата в тканях является стабильно-функциональный АО-остеосинтез, ушивание капсулы сустава, связок и сухожилий и, в ряде случаев, дополнительную иммобилизацию в аппарате Илизарова.

4. Метод реплантации можно использовать независимо от гистологического строения первичной опухоли при отсутствии на рентгенограммах значительной деструкции кости.

5. После облучения реплантат сохраняет способность к регенерации, в ряде случаев в реплантате сохраняется жизнеспособный гиалиновый хрящ.

Заключение

Поскольку это исследование касается совершенно нового, не имеющего никаких аналогов способа реконструкции конечностей, написание обсуждения полученных результатов в традиционной форме представляется довольно затруднительным. Сравнить полученные нами результаты мы можем только с другими методами реконструкции костей, поскольку реплантацией экстракорпорально замороженной и облученной кости до настоящих исследований никто не занимался. Это ставит нас в невыигрышное положение. С одной стороны, мы предлагаем к использованию новый метод реконструктивной хирургии при злокачественных опухолях кости; с другой - показываем большое количество осложнений и реопераций после проведении реплантации.

Тем не менее, мы рассчитываем на понимание, что наша работа носит поисковый характер. Начиная ее, мы не представляли себе, какими должны быть показания к реплантации - нам предстояло их выработать. На ранних этапах работы техника и методики проведения этих операций были еще не разработаны досконально - нам предстояло их разработать. Вопрос о методах фиксации реплантата в тканях вообще окончательно был решен лишь недавно. Не проводили мы и отбора больных животных в эту группу, в начале работы выполняли реплантацию экстракорпорально облученной кости всем животным со спонтанными опухолями костей.

Одним словом, высокий процент осложнений и высокий процент вынужденно удаленных реплантатов был получен, в основном, на начальном этапе освоения реплантации. За последние годы удаление реплантата в результате его инфицирования или разрушения стало уже не частым явлением. Мы совершенно не идеализируем этот метод выполнения сохранных операций и не стремимся видеть в нем панацею. Наоборот, его трезвая оценка и тщательное соблюдение показаний к реплантации позволят сделать разработанный нами способ восстановления пораженной конечности полноправной частью арсенала современной онкологической хирургии.

Рентгенологический вариант опухоли кости был зафиксирован у 43 животных. У 15 собак отмечен остеолитический тип опухоли, у 16 — остеопластический и у 12 - смешанный. Не исключено, что большая доля остеолитических процессов также ответственна за неудовлетворительные результаты при реплантации, особенно там, где мы сталкивались с остеолизом и переломом реплантата. В дальнейшем, поняв, что остеолитические варианты остеосарком не годятся для получения из них реплантатов, мы добились лучших результатов лечения.

Попытка облучить реплантат при комнатной температуре окончилась неудачей - произошло изменение его органолептических свойств. Цвет стал бурым и появился запах прогорклого жира. После этого случая мы отказались от применения экстракорпорального облучения без предварительного замораживания и именно экстракорпоральное облучение предварительно замороженного реплантата и представляет собой наш метод реконструкции дефекта кости после ее резекции.

Во всех работах, посвященных органосохраняющим операциям на конечностях, основное внимание уделено развитию осложнений, а точнее следующим, наиболее значимым фактам: рецидив, инфекция в полости операции, перелом трансплантата и функция конечности. Именно по этим параметрам оценивают результативность того или иного метода реконструкции пораженной опухолью конечности. Мы не проводим оценку функционального результата этих операций у собак из-за того, что у собак отсутствует классификация результатов сохранных операций по функциональному результату.

Такое осложнение, как рецидив опухоли в реплантате или в окружающих тканях, мы ни разу не встретили, это при том, что у других авторов рецидивы занимают немалую часть статистики осложнений. Вероятно, такой результат может быть объяснен невысокими показателями общей продолжительности жизни наших пациентов. С другой стороны, мы проводили интенсивную предоперационную химиотерапию и выполняли широкую сегментарную резекцию.

Как видно из приведенных в обзоре литературы сообщений, эндопротезирование хотя и в меньшей мере, но тоже дает высокий процент осложнений, причем если в случае с костной пластикой того или иного рода риск осложнений с течением времени уменьшается, то после эндопротезирования он наоборот, с каждым годом возрастает.

В тканях эндопротез окружается более или менее тонким слоем фиброзной ткани, которая никогда с ним не срастается. Этот процесс наблюдается как со стороны мягких тканей, так и со стороны кости. При появлении малейшей нестабильности начинается резорбция материнской кости (Ревелл П. 1993).

Самым распространенным осложнением лечения в нашей работе стало инфицирование реплантата, оно произошло у 22 из 45 собак, т.е. в 50% случаев. В связи с этим удаление реплантата или ампутация пораженной конечности выполнена у 10 собак из 45, в остальных случаях перманентная антимикробная терапия позволила держать инфекционный процесс под контролем. В некоторых случаях инфицирование реплантата было вызвано проведением через него спиц аппарата Илизарова. От этого очень быстро пришлось отказаться.

Общеизвестно, что продолжительность хирургического вмешательства напрямую кореллирует с развитием нагноения. Наверняка инфекционные осложнения можно было бы свести к минимуму еще и за счет сокращения времени облучения реплантата, то есть при использовании более мощного излучателя. Сокращение времени облучения с 1 часа до нескольких минут неизбежно сократит количество инфекционных осложнений. Мы надеемся, что при лечении пациентов с остеосаркомой при помощи реплантации кости в будущем экстракорпоральное облучение реплантатов будут проводить за короткий отрезок времени, в стерильных условиях операционной.

Из представленных выше данных видно, что количество осложнений при реплантации и их характер типичны для костнопластических операций вообще. С учетом поискового характера данной работы можно сказать, что, следуя четким показаниям к реплнтации экстракорпорально облученной кости, можно еще существенно снизить количество вынужденно удаленных реплантатов.

Полной перестройки экстракорпорально облученных реплантатов мы ни разу не наблюдали. Видимо прошедшего с момента операции времени было недостаточно для этого процесса, так как максимальный срок наблюдения за реплантатом равнялся 1,5 годам. Пик перестройки реплантированной кости приходился на период 6-8 месяцев с момента операции. В это время резорбция компактной кости реплантата достигала максимума, а в его спонгиозной части происходило значительное напластование новообразованой кости на мертвых трабекулах реплантата. Таким образом, перестройка реплантата шла неравномерно - спонгиозная кость в этом процессе опережала компактную. Суставной хрящ оставался либо интактным, либо частично замещался волокнистым хрящем. Практика показала, что в тех случаях, когда суставной хрящ реплантата не подвергался значительному сминанию, он, в основном, сохранял нативную структуру.

Однако, несмотря на незавершенную перестройку, при отсутствии раневой инфекции реплантат нормально выполнял функцию своеобразного «биологического эндопротеза», который при этом постепенно превращался в новую функционирующую кость.

Если говорить об использовании метода реплантации при лечении остеосаркомы у собак, то оптимально использовать этот метод при локализации опухоли в дистальном отделе предплечья и дистальном отделе голени. Мы уверены, что при остеосаркоме дистального отдела лучевой кости, а это самая распространенная локализация у собак, реплантация является методом выбора.

Использование экстракорпорально облученных реплантатов не показано при остеолитических вариантах костных сарком. Правда, мы несколько раз с неплохим функциональным результатом проводили реплантацию и в этих случаях. Для сохранения механической прочности реплантата мы наполняли его костным цементом.

Тем не менее, это была вынужденная ситуационная мера и с точки зрения самого замысла реплантации ее никак нельзя назвать правильной. Дело в том, что при цементировании способность реплантата к перестройке резко снижается. Во-первых, наполнение костномозговой полости цементом приводит к ее недоступности для остеогенных клеток, которые должны стать источником его «оживления» как костного органа. Во-вторых, нагрев цемента во время полимеризации неизбежно нагревает и кость, причем значительно. Происходящая при этом денатурация костных белком фактически приравнивает такую обработку реплантата к вывариванию. В-третьих, к моменту максимальной резорбции реплантата, то есть через несколько месяцев после операции костный цемент сминает находящийся под ним эпифиз с суставным хрящом.

Таким образом, помимо нарушения процессов перестройки реплантата цементирование приводит еще и к разрушению его суставной поверхности. А ведь именно сохранность суставного гиалинового хряща мы рассматриваем как одно из самых больших достоинств экстракорпорально облученных реплантатов. Конечно, сохранность гиалинового хряща имела место далеко не всегда. В ряде случаев мы не находили элементов гиалинового хряща в реплантате. Это происходило тогда, когда имелось механическое разрушение суставной поверхности, в основном при переломах и остеолизе реплантатов. Но зачастую интактный суставной хрящ обнаруживали в сроки 6-12 месяцев после операции. Вполне возможно, что хрящ довольно медленно реагирует на облучение, поэтому есть вероятность, что дегенеративные изменения просто еще не успели развиться. Однако, сам факт наличия жизнеспособного хряща в реплантате спустя значительное время после операции 'делает экстракорпорально облученный реплантат пластическим материалом с совершенно новыми свойствами. Фактически, это биологический протез, точная копия резецированной кости, своего рода «чертеж» для самовосстановления утраченного костного органа. При этом межклеточный матрикс, который реплантат имеет, по своим свойствам идентичен аутокости, так как облучение замороженного образца не влияет ни на что, кроме клеточной ДНК. То есть белки межклеточного матрикса и его минеральная основа сохраняются неизменными. Поэтому, таких грубых вмешательств в структуру реплантата, как цементирование костномозговой полости, нужно избегать, оно противоречит самой идее реплантации. Мы прибегли к этому в нескольких случаях из-за сугубо практической необходимости.

Мы полагаем, что замещение дефекта экстракорпорально облученным реплантатом займет свое место среди методов реконструкции костей в онкологии. Не следует, конечно, пытаться представить его как универсальный, но показания к этой операции можно сформулировать уже сейчас. Это прежде всего те случаи, когда затруднено эндопротезирование и гомопластика, то есть опухоли редких локализаций. Те случаи, где можно исключить значительную механическую нагрузку, например опухоли костей рук, также могут быть оперированы с использованиемм для реконструкции экстракорпорально облученных реплантатов. При остеопластических костных опухолях реплантат - это всегда имеющийся под рукой дешевый пластический материал, практически идентичный аутокости, позволяющий сохранить близлежащий к опухоли сустав.

Существуют страны, где уровень доходов населения невысок. Это ограничивает применение дорогостоящих эндопротезов, тогда как потенциальный реплантат у больного уже есть, важно лишь оценить, пригоден ли он для реконструктивного этапа операции. Применение же костных трансплантатов, полученных от трупов, во многих государствах невозможно по религиозным мотивам.

Кроме того, эндопротез представляет собой инородное тело, которое неизбежно отторгается и это лишь вопрос времени. С увеличением продолжительности жизни больных опухолями костей методы реконструкции, позволяющие сохранить собственную кость с суставом, будут все более востребованы.

Безусловно, метод реплантации экстракорпорально облученной кости должен совершенствоваться. На наш взгляд, было бы перспективно интраоперационно или в послеоперационном периоде колонизировать реплантат клонированными остеогенными стволовыми клетками самого больного, ведь реплантат представляет собой массив межклеточного матрикса, не содержащий жизнеспособных клеток. Возможная проблема такого шага - злокачественная трансформация -вероятно решится за счет послеоперационной цитостатической терапии.

Уже сейчас можно использовать реплантат на сосудистой ножке, как это делают при аутотрансплантации малоберцовой кости.

Еще один способ «заставить» репланат перестраиваться быстрее - это дистракция материнской кости в аппарате Илизарова. Правда, при остеосаркоме дистракционный остеосинтез нежелателен (Алиев М.Д., 1996, Митин В.Н., 1998), но тем не менее это могло бы быть ключом к использованию метода в педиатрической онкологии, где последующие удлиннение оперированной конечности является «краеугольным камнем» всей ортопедической части лечения. Кроме того, не исключено, что применение дистракции материнской кости возможно при неостеогенных опухолях кости.