Автореферат и диссертация по медицине (14.01.15) на тему:Профилактика и лечение инфекционных осложнений после эндопротезирования тазобедренного сустава

На правах рукописи

Хон Владимир Эрикович

ПРОФИЛАКТИКА И ЛЕЧЕНИЕ ИНФЕКЦИОННЫХ ОСЛОЖНЕНИЙ ПОСЛЕ ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА

14.01.15 — Травматология и ортопедия 14.03.03 - Патологическая физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

15 АПР 2015

Москва 2015

005567477

005567477

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Центральный научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Н. Н. Приорова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научные руководители:

• Загородний Николай Васильевич - доктор медицинских наук, профессор, ФГБУ "ЦИТО им. Н.Н.Приорова" Минздрава РФ, отделение эндопротезирования крупных суставов, заведующий отделением

• Шальнев Анатолий Николаевич - доктор медицинских наук, ФГБУ "ЦИТО им. Н.Н.Приорова" Минздрава РФ, отделение экспериментальной травматологии и ортопедии, заведующий отделением

Официальные оппоненты:

• Агзамов Джахангир Салимович - доктор медицинских наук, профессор, Федеральное медико-биологическое агентство России, Федеральный научно-клинический центр, отделение травматологии и ортопедии, заведующий отделением

• Морозов Сергей Георгиевич - член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии», лаборатория общей и перинатальной нейроиммунопатологии, заведующий лабораторией

Ведущая организация:

государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования Российская медицинская академия последипломного образования Министерства здравоохранения Российской Федерации, кафедра травматологии и ортопедии, кафедра общей патологии и патофизиологии

Защита состоится 22 мая 2015 года в 12.00 на заседании диссертационного совета Д 208.112.01 Федеральное государственное бюджетное учреждение Центральный научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. H.H. Приорова Минздрава РФ (127299, г. Москва, ул. Приорова, 10).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБУ ЦИТО им. H.H. Приорова (адрес сайта: www.cito-priorov.ru1.

Автореферат разослан «_»_2015 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

Михайлова Л.К.

АКТУАЛЬНОСТЬ

Эндопротезирование является эффективным методом хирургического лечения больных с врожденной и приобретенной патологией тазобедренного сустава. Это обусловлено объемом оперативного вмешательства, небольшими сроками реабилитации, высокой степенью качества жизни для пациентов и относительно небольшими экономическими затратами [Н.В. Загородний, 2012; J. Adrian, 2014].

Перипротезная инфекция является одним их наиболее тяжелых осложнений после эндопротезирования, будучи несвоевременно обнаруженной, с трудом поддается диагностике и лечению, может приводить к инвалидизации, летальным исходам [J.L. Cahill, 2008; S. Klouche, 2010; S.M. Kurtz, 2012].

Частота инфекционных осложнений при эндопротезировании тазобедренного сустава по данным отечественных и зарубежных авторов варьируется: в Великобритании за 2013 г. было выполнено 7,251 ревизионных эндопротезирования тазобедренного сустава, из которых 810 операции были выполнены в связи с перипротезной инфекцией (11,2%), в Российской Федерации за 2013 г. было выполнено 1427 ревизий, в 522 случаев в связи с инфекционными осложнениями (36,6%) [данные регистров операций на суставах Англии и Уэльса, Новой Зеландии за 2006-2014; Н.В. Загородний, 2014].

Одним из эффективных способов борьбы с инфекционными осложнениями является использование системы на основе остеопластических материалов, для доставки лекарственных препаратов, локальных форм антибактериальных веществ: антибиотиков, антисептиков, непосредственно в очаг инфекции.

Ретроспективно, первой подобной системой доставки признают костный цемент (полиметилметакрилат) в комплексе с антибактериальными препаратами [Bistolfi А., 2011; Yan A.Y., 2014]. Одной из приемлемых форм для спейсеров являются "бусы" или "цепочки", данная концепция была обусловлена необходимостью замещения мертвого пространства, пустот, сформированных патологическим процессом и оперативными вмешательствами [K.W. Klemm, 1979; 1993]. С добавлением коллоидного серебра данная форма доставки может стать эффективным промежуточным этапом для реэндопортезирования.

Также одним из перспективных направлений представляется использование синтетических кальцийфосфатных материалов, аналогов минеральной составляющей костной ткани [Комлев B.C., 2011]. Известно, что керамика на основе трикальцийфосфата (ТКФ) является биосовместимой, остеокондуктивной, безопасной и резорбируется с замещением на костную ткань [Хон В.Э., 2013; 2014]. Создание таких форм доставки обеспечит эффективную профилактику и комплексное лечение больных с перипротезной инфекцией.

/

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ Цель исследования: улучшить результаты лечения больных с перииротезной инфекцией за счет разработки и внедрения в клиническую практику систем доставки серебросодержащих средств.

Задачи:

1. Предложить оптимальную схему изготовления цементных спейсеров по типу "бус", содержащие коллоидное серебро, дополнить варианты рационального использования данной методики и традиционной методики при лечении больных с перипротезной инфекцией.

2. Провести сравнительную оценку результатов лечения при проведении операций имплантации цементных спейсеров по типу "бус", содержащие коллоидное серебро и традиционного оперативного лечения больных с перипротезной инфекцией.

3. В эксперименте оценить биологические и физико-химические свойства ТКФ-А§ с разной степенью замещения.

4. Определить оптимальную степень замещения ТКФ-А§, при которой данный биоматериал будет обладать антибактериальными свойствами и биорезорбироваться при имплантации.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ

• Впервые проведен сравнительный анализ эффективности лечения больных с перипротезной инфекцией при использовании цементных спейсеров по типу "бус", содержащие коллоидное серебро и при имплантации цементных спейсеров с антибиотиком.

• Разработан алгоритм изготовления и клинического использования цементных спейсеров по типу "бус" в комплексе с коллоидным серебром.

• В эксперименте установлены биологические и физико-химические свойства ТКФ-А§ с разной степенью замещения.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Использование предложенной схемы изготовления спейсеров по типу "бус", содержащие коллоидное серебро, создают условия для оптимального интраоперационного изготовления цементных имплантатов, что позволяет сократить общую продолжительность операции.

На основании результатов проведенных исследований усовершенствована тактика лечения больных с перипротезной инфекцией при выполнении реэндопротезирования за счет сохранения эндопротеза и сокращения сроков госпитализации пациентов, что позволяет улучшить результаты лечения данной категории больных.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ IIA ЗАЩИТУ

1. Использование костного цемента в качестве системы доставки коллоидного серебра позволяет добиться положительных сопоставимых результатов по сравнению с имплантацией цементных спейсеров с антибиотиком при лечении больных с перипротезной инфекцией, превосходя антибиотик-содержащие спейсеры в высокой доступности и отсутствия видоспецифичности.

2. Сереброзамещенные формы трикацийфосфатной керамики бактериостатичны в отношении Грам-положительной и Грам-отрицательной флоры, биосовместимы, умеренно цитотоксичны и не обладают радикал-образующей способностью.

3. Оптимальной степенью замещения ТКФ-Ag является 0,5, при которой данный биоматериал обладает биосовместим и обладает антибактериальными свойствами.

АПРОБАЦИЯ ДИССЕРТАЦИИ

Основные положения диссертации доложены и обсуждены: на конференции с международным участием «Эволюция классических компонентов в протезировании тазобедренного сустава» (г. Москва, 2011 год); на научно-практической конференции молодых ученых ЦИТО им. Н.Н Приорова «Инновации в травматологии и ортопедии» (г. Москва, 2012 год); на научно-практической конференции «Внутрибольничные инфекции в стационарах различного профиля, профилактика, лечение осложнений» (г. Москва, 2013 год); на научно-практической конференции молодых ученых ЦИТО им. Н.Н Приорова «Инновации в травматологии и ортопедии» (г. Москва, 2013 год); на конференции с международным участием «II Конгресс травматологов и ортопедов» (г. Москва, 2014 год), на конференции с международным участием «X юбилейный всероссийский съезд травматологов-ортопедов» (г. Москва, 2014 год), на конференции с международным участием «XXVI SICOT Triennial World Congress» (г. Рио-де-Жанейро, 2014 год).

ОБЪЕМ II СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация изложена на 130 страницах, состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 191 источников, из них 30 отечественных, 161 иностранных работ. Содержит 35 рисунков, 15 таблиц, 5 диаграмм.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

При возникновении инфекционных осложнений после эндопротезирования тазобедренного сустава используют разнообразные методики лечения. Тактика оперативного вмешательства основывается на существующих стандартах лечения, хирургическом опыте лечащего врача и оснащенности лечебного учреждения. Реэндопротезирование является наиболее предпочтительным методом хирургического лечения больных с перипротезной инфекцией.

Однако стоит отметить существование контингента пациентов, которым противопоказано проводить реэндопротезирование по причине тяжелой, резистентной к длительному неэффективному лечению инфекции или наличия тяжелой сопутствующей патологии (рис.1). Операцией выбора для данных пациентов является создание опорного неоартроза (операция Гирдлестоуна, резекционная артропластика).

Рис. 1. Внешний вид послеоперационной раны у больных с перипротезной инфекцией (А - Пациент С., 62 года, ИБ № Н2012-1177, Б - Пациентка Т., 76 лет, ИБ № Н2012-52, В - Пациент Т., 70 лет, ИБ № Н2011-5778).

Необходимо подчеркнуть, что при операции Гирдлестоуна мы можем создать условия для купирования воспалительного процесса и болевого синдрома ввиду отсутствия металлоконструкции, однако данный вид является радикальным и калечащим.

Соотношение опороспособности и функциональности при проведении данного вида оперативного вмешательства никогда не сможет превысить границу удовлетворительного результата, в отличие от реэндопротезирования и не рекомендуется для молодых или активных пациентов старшей возрастной группы.

Мы используем данный вид оперативного лечения в качестве последней возможности вернуть пациенту собственную опорную нижнюю конечность с удовлетворительной функцией, не рассматривая операцию Гирдлестоуна как альтернативу реэндопротезированию, учитывая прогностический функциональный результат.

Исходя из сформированных требований, предложен план экспериментальных исследований, направленный на выявление биологических свойств систем доставки серебросодержащих средств, для клинического применения и, таким образом, получить положительные результаты, сопоставимые с традиционными методами лечения, добившись лучших функциональных результатов и сохраняя эндопротез пациентам с перипротезной инфекцией.

Материалы, методы и результаты экспериментальных исследований

Экспериментальная часть работы проведена на базе отделений экспериментальной травматологии и ортопедии, клиники животных (виварий) ФГБУ ЦИТО им. H.H. Приорова (зав. отделением экспериментальной травматологии и ортопедии, доктор медицинский наук Шальнев А.Н.).

В настоящей работе все образцы керамических материалов были получены в виде гранулята из Федерального государственного бюджетного учреждения науки института металлургии и материаловедения им.А.А.Байкова Российской академии наук. Синтез образцов керамических материалов ТКФ-Ag осуществляли методами осаждения из водных растворов и гетерофазным взаимодействием реагентов, образцы р-ТКФ были получены твердофазным синтезом.

Все образцы аттестованы методами рентгенофазового анализа (РФА, Shimadzu XRD-6000), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ, Tescan Vega II SBU, рис. 2), ИК-спектроскопии (Nikolet Avatar 330 FT-IR) и элементного количественного химического анализа.

Рис. 2. Микроструктура керамических гранул TKФ-Ag (А), р-ТКФ (Б).

Форма частиц TKФ-Ag и ТКФ близка к сферической, образцы состоят из крупных кластеров и сообщающихся пор.

Радикал-образующую способность образцов оценивали по скорости инициирования окисления кумола на базе отделения экспериментальной травматологии и ортопедии. Образцы ТКФ инертны в отношении окисления кумола, при включении в состав ТКФ ионов серебра материал также не проявлял радикал-образующей активности, вплоть до его концентрации в кумоле равной 100 мг/мл, что подтверждает отсутствие радикал-образующей способности. Характерные кривые поглощения кислорода при добавлении частиц гранулята к кумолу представлены на рис. 3.

J?_____•--! ТКФ-Ag |

Рис. 3. Поглощение кислорода в присутствии образцов ТКФ (1) и TKФ-Ag (2).

При определении зависимости поглощения кислорода от концентрации частиц гранулята установлено, что ТКФ и ТКФ-А§, не инициировали окисление кумола, т.е. не обладают радикал-образующей способностью.

Для изучения влияния ТКФ-Ag на рост бактерий были выбраны клинические изоляты Escherichia coli и Staphylococcus haemolyticus, инкубацию проводили в течение суток при 37°С, после выполняли высев на агаризованную среду. Для данного эксперимента были задействованы образцы ТКФ-Ag с разной степенью замещения, ТКФ и костный цемент с коллоидным серебром. Оценка результатов проводилась по размерам зоны ингибирования роста бактерий. Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1. Зона ингибирования роста Escherichia coli и Staphylococcus haemolyticus вокруг образцов керамики

Образец Бактериальная культура Зона ингибирования роста, мм

ТКФ-Ag 1,39 масс.% E.coli 0,5

ТКФ-Ag 1,39 масс.% St. haemolyticus 1,5

ТКФ-Ag 3,38 масс.% E.coli 1

ТКФ-Ag 3,38 масс.% St. haemolyticus 2

ТКФ-Ag 15,25 масс.% St. haemolyticus 2,5

ТКФ E.coli/ St. haemolyticus 0

Костный цемент с коллоидным серебром St. haemolyticus 4,0

Образцы ТКФ-Ag обладают бактериостатическим действием на Escherichia coli и Staphylococcus haemolyticus, с увеличением степени замещения отмечено увеличение зоны ингибирования бактерий. ТКФ не проявлял антибактериальных свойств.

В ходе данного эксперимента уточнено, что ТКФ-Ag обладают антибактериальными свойствами по отношению к Staphylococcus haemolyticus и Escherichia coli. Также выявлен доза зависимый эффект, проявляющийся в усилении тормозящего эффекта на размножение бактерий при увеличении содержания степени замещения ТКФ-Ag.

Для оценки цитотоксичности и матриксных свойств мы провели испытания in vitro на модели перевивной клеточной линии иммортализованных фибробластов человека (ФЧ) (ФГУН «Институт молекулярной биологии им. В.Н. Энгельгардта») в 96-луночных полистироловых планшетах для культивирования при посевной плотности 20 тысяч клеток на лунку с регулярной полной заменой ростовой среды. Жизнеспособность ФЧ осуществляли с помощью МТТ-теста. Продолжительность культивирования клеток на образцах материалов составила 1 сутки - для определения острой цитотоксичности, 4, 7, 11 и 14 суток - для оценки матриксных свойств их поверхности. В качестве контроля служили ФЧ на культуральном пластике полистироле (группа 1). Были сформированы следующие опытные группы: ФЧ на образце ТКФ керамики без серебра (группа 2); ФЧ на образцах ТКФ-Ag с расчетным содержанием серебра 15,28 масс. %, (группа 3). По истечении срока культивирования спектрофотометрически (спектрофотометр Multiscan МСС-340, Labsystem, Швеция, длина волны 540 нм) во всех группах определяли величину оптической плотности раствора и вычислили для каждого срока

наблюдения величину пула жизнеспособных клеток (ПЖК, отношение величины оптической плотности раствора формазана в опыте к контролю, выраженное в процентах).

В динамике эксперимента показано, что во всех трех группах величина пула жизнеспособных клеток увеличилась к 14 суткам. Данные в динамике культивирования: на образце ТКФ ПЖК составлял 96,1 - 117,1%, а на образце ТКФ-А§ 15,28 масс.% - 50,0 - 69,6% от контроля (табл. 2).

Таблица 2. Величина пула жизнеспособных клеток (%) в динамике эксперимента

Номер группы Материалы Величина пула жизнеспособных клеток по отношению к контролю (%) в динамике эксперимента (сутки)

1 4 7 11 14

1 Полистерен (контроль) 100 100 100 100 100

2 ТКФ 82,9 96,1 96,9 97,2 117,1

3 ТКФ-Ag 15,28 масс.% 62,1 68,1 50,0 50,4 69,6

В динамике эксперимента отмечался прирост жизнеспособных клеток на образцах TKФ-Ag 15,28

масс.%.

ТКФ является нетоксичным материалом в отношении культуры ФЧ, с умеренными матриксными свойствами поверхности, ТКФ-Ag 0,5 с расчетным содержанием серебра 15,28 масс. % - как умеренно токсичный. Экспериментальная часть in vivo была проведена на базе клиники животных (виварий), состояла из 2 серий (6 и 25 опытов). Экспериментальными животными были белые, беспородистые крысы, самки Rattus norvegicus, в возрасте от 5 до 6 месяцев, (31 голова, вес 300-350 грамм, питомник отделения клиники животных ЦИТО).

Для исследования биосовместимости ТКФ-Ag 15,28 масс. %, использовали модель подкожной имплантации. Подопытные животные были разделены на 3 группы по 2 особи на каждый срок наблюдения (2, 4 и 12 недель). Оперативное вмешательство осуществляли под наркозом (0,1 мл Золетил 100 внутримышечно), крысу фиксировали в положении на животе, паравертебрально выполняли кожный разрез в проекции грудного отдела позвоночника. Далее формировали подкожный карман, куда вводили образец материала, и ушивание раны.

После вывода из эксперимента, проводилось гистологическое исследование. Фиксацию осуществляли в 10% растворе формалина. Перед заливкой материала в парафин проводили предварительную декальцинацию. После заливки в парафин формировали срезы толщиной 3 мкм на микротоме. Окраску гистологических срезов осуществляли гематоксилин-эозином.

При микроскопическом исследовании препаратов уже через 2 недели после операции конгломерат из гранул гомогенной структуры оказался окруженным тонкой соединительнотканной капсулой, с наличием гигантских многоядерных клеток (клетки инородных тел, рис. 4а).

Через 4 недели после имплантации структура гранул становилась более разреженной, отмечена потеря целостности биоматериала вследствие его рассасывания, сформировались многочисленные полости внутри самого керамического материала, отмечено утолщение соединительнотканной капсулы (рис. 46).

Через 12 недель после подкожной имплантации между отдельными гранулами и окружающей соединительной тканью образовались пустоты, отмечалось значительное утолщение соединительнотканной капсулы, внутреннее пространство гранул продолжало разрыхляться, и было представлено на гистологических препаратах в виде сетки с полостями, в которые активно заселялись фибробласты, также выявлен процесс неоваскуляризации (рис.4в).

Рис. 4. Микрофотограмма гистологического препарата подкожной клетчатки крысы через после подкожной имплантации ТКФ-Ag 15,28 масс.%: а - 2 недели, б - 4 недели, в- 12 недель, увел.х 200 (А-Б), увел.х 400 (В), окраска гематоксилином и эозином.

При подкожной имплантации ТКФ-Ag 15,28 масс.% на всех этапах исследования отсутствовали признаки воспаления или отторжения.

Анализ гистологического исследования образцов керамики ТКФ-Ag (0,5) 15,28 масс.%, при их подкожном введении, установил отсутствие признаков воспалительной реакции и реакции отторжения на всех этапах исследования in vivo, что свидетельствует о биосовместимости исследованного материала.

Для исследования антибактериальных свойств кальций-фосфатных керамических материалов в эксперименте in vivo использовали 2-этапную модель инфицирования. В качестве инфекционного возбудителя использовали суточную культуру MRSA.

Были сформированы 5 групп (А-Д), разделение проводилось в зависимости от способа лечения, по 5 подопытных в каждой группе. Группы А и Б являлись контрольными (А - без лечения и Б - незамещенная серебром форма ТКФ), группы В, Г и Д представляли разные степени замещения ТКФ-Ag (0,04), (0,2) и (0,5). Контрольные группы А и Б (без лечения, ТКФ) были сформированы для изучения спонтанного самоизлечения.

Оперативное вмешательство подопытным из групп Б, В, Г и Д проводилось в 2 этапа -инфицирование и ревизия (повторная операция с целью закладки образца в дефект), подопытным из группы А выполняли только этап инфицирования.

Под наркозом (0,1 мл Золетил 100 внутримышечно), крысу фиксировали в положении на спине, выполняли доступ к дистальному отделу бедренной кости, далее открывали межмыщелковое пространство, обрабатывали по центру тонкой спицей Киршнера.

Инфицирование проводили путем введения бактериальной взвеси, пателло-феморапьный комплекс возвращали на прежнее место, проводили ушивание раны (рис. 5 а-в). После ухудшения общего состояния и появления местных признаков воспаления выполняли вторую операцию с внесением испытуемого материала.

Рис. 5. Этапы инфицирования бедренной кости крысы суточной культурой \1RSA: а - доступ к дистальному отделу бедренной кости, б - формирование канала, в -инокуляция взвеси микроорганизмов.

Через 30 дней после инфицирования животных выводили из эксперимента, брали материал для микробиологического посева и макропрепарат для гистологического исследования.

Фиксацию осуществляли в 10% растворе формалина. Перед заливкой материала в парафин выполняли предварительную декальцинацию. После заливки в парафин формировали срезы толщиной 3 мкм на микротоме. Окраску гистологических срезов осуществляли гематоксилин-эозином, по методике Ван-Гизона и на ретикулин.

В группе А (контроль № 1, без лечения) 4 из 5 крыс скончались в сроки от 11 до 24 суток, у представителей данной группы наблюдалось постепенное нарастание признаков воспаления, значительное снижение веса и потеря аппетита. При заборе макропрепаратов у крыс группы А для гистологического исследования отмечались множественных гнойные очаги, которые не встречались у представителей других (Б-Д) групп. При гистологическом исследовании препаратов от экспериментальных животных данной группы выявляли картину выраженного воспалительного процесса: множественные очаги некроза костных балок и костного мозга, очаги кровоизлияния в костном мозге, признаки аплазии костного мозга (рис. 6а).

У животных из группы Б (контроль № 2, ТКФ) также наблюдалась высокая летальность: 3 из 5 крыс скончались в сроки от 15 до 21 суток со дня операции. При гистологическом исследовании выявлены множественные очаги некроза костных балок и костного мозга (рис. 66).

Анализ результатов лечения представителей группы В (ТКФ-А§ (0,04) 1,38 масс. %) установил высокую летальность, - 3 из 5 крыс скончались в сроки от 3 до 10 суток после ревизионного вмешательства. У выживших крыс отмечено снижение местных признаков воспаления, слабость, нарастающая потеря аппетита. Патоморфологическая картина соответствовала поражению тканей в виде множественных кровоизлияний и участков некроза костных балок и костного мозга (рис. 6в).

Все подопытные животные из групп Г и Д (ТКФ^ (0,2) 6,58 масс. % и (0,5) 15,28 масс. % выжили. На 4-5 сутки после ревизионного вмешательства отмечены признаки ремиссии инфекционного процесса: постепенное восполнение потери массы тела, -улучшение аппетита, активности и опоры на оперированную конечность. При сравнении результатов лечения обеих групп, в группе Д наблюдали более интенсивное снижение признаков воспаления. При гистологическом исследовании препаратов группы Г и Д в зоне дефекта можно было наблюдать очаги некроза костных балок и костного мозга, обнаруженные вне зоны контакта с исследуемым материалом, что было последствиями септического воспалительного процесса. Признаков токсического повреждения костного мозга и трабекул губчатой кости мыщелка выявлено не было. Были найдены единичные частично резорбированные гранулы ТКФ-А£, окруженные соединительнотканными оболочками на фоне интактного костного мозга и костных балок (рис. 6 г-д).

Рис. 6. Микрофотограмма гистологического препарата дистального отдела бедренной кости крысы, 31 день после инфицирования: а - без лечения, б - ТКФ, в - ТКФ-Ag 1,38 масс. %, г - ТКФ- Ag 6,58 масс.%, д - ТКФ-Ag 15,28 масс. %, увел.х 100 (а, б, г), увел.х 50 (в), увел.х 200 (д) окраска гематоксилином и эозином.

При сравнительном анализе результатов эксперимента установлено, что ТКФ-Ag 6,58 масс.% и ТКФ-Ag 15,28 масс. % обладают антибактериальной активностью при имплантации в инфицированный дефект бедренной кости у крыс. Уточнено, что на фоне антибактериального эффекта исследуемого материала токсическое влияние на окружающие ткани и костный мозг не было выражено.

Материалы и методы клинических исследований и их результаты

В ходе выполнения клинического исследования проведен анализ лечения 37 пациентов с перипротезной инфекцией, пролеченных в отделении последствий травм опорно-двигательного аппарата и гнойных осложнений ФГБУ ЦИТО им.Н.Н.Приорова и в отделении ортопедии 31 ГКБ (табл. 3).

Таблица 3. Распределение оперированных больных по виду перипротезной инфекции

Вид инфекции Количество больных Проценты

Ранняя (до 1 месяца) 15 40,5

Поздняя (от 1 до 24 месяцев) 19 51,4

Гематогенная (свыше 24 месяцев) 3 8,1

Латентная (интраоперационный положительный посев) 0 -

ВСЕГО 37 100%

При распределении больных с перипротезной инфекцией отчетливо наблюдается преобладание поздних типов перипротезной инфекции (59,5%) над другими видами инфекционных осложнений.

Количество пациентов мужского пола 20 (54,0%), женского пола 17 (46,0%). Результаты распределения по возрасту отраженны в табл. 4.

Таблица 4. Распределение оперированпых больных по полу и возрасту

Пол Возраст Всего

М Ж <30 31-40 41-50 51-60 >60

20 17 1 2 8 9 17 37

54,0% 46,0% 2,7% 5,4% 21,6% 24,3% 46,0% 100%

Большая часть больных с перипротезной инфекцией представлена мужчинами; преобладали пациенты старше 60 лет.

Возраст пациентов от 25 до 84 лет, средний возраст составил 60 лет. Число пациентов трудоспособного возраста 26 (70,3%).

Итоговое число оперативных вмешательств, проведенных пациентам до купирования воспалительного процесса - от 2 до 8 операций, среднее количество 3,1.

С момента первичного эндопротезирования до полного удаления (или замены компонентов) эндопротеза проходило от 1 месяца до 7 лет. В результате микробиологического исследования отмечено преобладание представителей рода Staphylococcus, которые были обнаружены у 27 пациентов (73,0%) (диаграмма 1).

Диаграмма 1. Распределение оперированных больных по характеру выделенной культуры микроорганизмов (п=37).

При анализе результатов посевов отделяемого от больных с перипротезной инфекции отмечалось преобладание представителей рода Staphylococcus, обнаруженные в 73,0% случаев.

Разделение пациентов на группы проведено в зависимости от способа лечения перипротезной инфекции, были сформированы 2 группы: первая контрольная группа состояла из пациентов, которым выполняли имплантацию цементного спейсера с антибиотиком, что является одной из традиционных методик лечения перипротезной инфекции и вторая основная группа, состоящая из пациентов, которым имплантировали цементные спейсеры с коллоидным серебром.

Критериями оценки эффективности комплексной терапии служили: купирование воспалительного процесса, опороспособность оперированной нижней конечности, необходимость дополнительной опоры, выраженность болевого синдрома.

Каждый из вышеперечисленных параметров был адаптирован для оценочной шкалы, имеющей 5-бальный уровень, созданной для количественной характеристики результатов оперативных вмешательств (табл. 5).

Таблица 5. Оценочная шкала эффективности комплексного лечения перипротезной инфекции

Баллы 1 2 3 4 5

Болевой синдром Выраженный болевой синдром Умеренные боли Незначительные боли Дискомфорт Отсутствие болевого синдрома

Купирование воспалительного процесса До 3 месяцев От 3 до 6 месяцев От 6 до 12 месяцев От 12 до 24 месяцев 24 месяца и более

Опороспособность / функция оперированной нижней конечности Неопорная нижняя конечность Частичная опора, неудо влетвор ител ьная функция Частичная опора, удовлетворительная функция Полная опора, удовлетворитель ная функция Полная опора, хорошая функция

Сформулирована 5-бальная оценочная шкала для количественной оценки результатов лечения

перипротезной инфекции.

Исходя из данных, полученных в ходе клинических наблюдений, были сформулированы 3 вида результатов: хороший (от 11 до 15 баллов), удовлетворительный (от 6 до 10 баллов), неудовлетворительный (от 3 до 5 баллов).

Первую группу составили пациенты, пролеченные с помощью установки цементного спейсера с антибиотиком (п=16), данная группа являлось контрольной. Анализ результатов лечения больных из 1 группы представлен на диаграмме 2.

80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% -30,00% 20,00% 10,00% 0,00%

75,00%

25,00%

0,00%

установка цементого спейсера с антибиотиком

| хорошие результаты

' удовлетворительные результаты

! неудовлетворительные результаты

Диаграмма 2. Результаты лечения больных 1 группы (п=16).

При анализе результатов лечения больных 1 группы в 4 случаях (25,0%) удалось добиться хороших результатов.

Хорошие результаты были получены у 4 пациентов из 16 (25,0%). У данных пациентов удалось получить опорную нижнюю конечность с хорошей функцией и длительной (свыше 1 года после операции) ремиссией воспалительного процесса (рис. 7 а-г).

Рис. 7. Больной 3., 70 лет, ИБ №2012-3327: а - удаление снейсера; б - внешний вид удаленного цементного спенсера с антибиотиком; в - рентгенография после ревизионного эндопротезпрованпя ; г - отдаленный результат через 1 год после операции, 2013.

Спейсер с антибиотиками удален через 14 месяцев после имплантации, в течение всего периода наблюдения у пациента не наблюдались воспалительные изменения, результат оценен как хороший.

Удовлетворительных результатов у больных 1 группы не отмечено.

В 5 случаев из 16 (31,25%), в связи с отрицательной клинико-лабораторной динамикой, было решено отказаться от дальнейшего лечения по методике 2-х этапного реэндопротезирования, больным проведена операция Гирдлестоуна.

У 7 пациентов из 16 (43,75%) в отдаленные сроки наблюдения отмечены рецидивы воспалительного процесса, у данных пациентов длительное время (от 5 до 8 месяцев) не было ярко выраженных местных признаков воспаления.

Мы связываем частоту неудовлетворительных результатов с недостаточным дебридментом в малые сроки наблюдения, гематогенным инфицированием и несоблюдением предписанного ортопедического режима в отдаленные сроки наблюдения.

Сроки удаления цементного спейсера с антибиотиком устанавливались строго в индивидуальном порядке, и определяли результатами клинико-лабораторных показателей; минимальной срок составил 2 месяца, максимальный - 1 1 месяцев. После удаления цементного спейсера с антибиотиком выполняли ревизионное эндопротезирование.

Вторую группу составили пациенты, которым имплантировали цементные спейсеры с коллоидным серебром в очаг воспалительного процесса (п=21), данная группа была основной. Анализ результатов лечения больных из 2 группы представлен на диаграмме 3.

90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00%

76,20%

19,04%

4,76%

установка цементных спейсеров с коллоидным серебром

' хорошие результаты

1 удовлетворительные результаты

^ неудовлетворительные результаты

Диаграмма 3. Результаты лечения больных 2 группы (п=21).

При анализе результатов лечения больных 2 группы в 16 случаях (76,2%) удалось добиться хороших результатов.

Хорошие результаты были получены у 16 пациентов из 21 (76,2%), у которых удалось получить полностью опорную нижнюю конечность с хорошей функцией и длительной (свыше 1 года после операции) ремиссией воспалительного процесса (рис. 8 а-г).

Рис. 8. Пациентка Б., 29 лет, ИБ № 11054: а - рентгенограмма при поступлении; б -рентгенограмма после имплантации цементных "бус" в комплексе с коллоидным серебром; в —внешний вид удаленных цементных спейсеров.

Пациентке в связи с перипротезной инфекцией провели ревизию, дебридмент, имплантация цементных "бус в комплексе с коллоидным серебром.

Удовлетворительный результат отмечен у 1 пациента из 21 (4,76%). Данный результат был обусловлен возрастом пациента (82 года) и тяжелой сочетанной патологии.

Во 2 группе 4 пациентам (19,04%) изменили тактику лечения с реэндопротезирования на операцию Гирдлестоуна, в связи с неудовлетворительной динамикой в послеоперационном периоде.

Сроки удаление цементных спейсеров устанавливали строго в индивидуальном порядке, и регламентировали результатами клинико-лабораторных показателей: минимальный срок 2 месяца, максимальный 14 месяцев (рис. 9).

Рис. 9. Пациентка Б., 29 лет, ИБ № 11054: отдаленный результат через 3 года после операции, 2011.

Контрольный осмотр через 3 года после операции, в 2011г.: пациентка передвигалась самостоятельно с полной опорой на оперированную конечность, функцией полностью удовлетворена, воспалительных изменений не отмечала.

При сравнительном анализе результатов лечения больных из обеих групп получены сопоставимые данные, представленные в таблице 6. Для статического анализа представленных результатов использовали приложения Microsoft Excel, Graphpad Prism. Для статистической обработки данных применяли t - критерий Стьюдента, точный тест Фишера, изменения | исследуемых показателей считали статистически значимыми при р<0,05.

При сравнении результатов обеих методик лечения перипротезной инфекции установлены статистически незначимые различия в таких критериях как купирование болевого синдрома (р=0,297), купирование воспалительного процесса (р=0,633), опороспособность / функция оперированной нижней конечности различие (р=0,104).

Результаты исследования болевого синдрома в обеих группах клинически не имели значимых различий, тогда как показатели купирования воспалительного процесса клинически значимо различались в обеих группах.

Таблица 6. Сравнительный анализ эффективности лечения больных с перипротезной инфекцией.

Критерии эффективности (от 1 до 5 баллов) Имплантация цементного спейсера с антибиотиком Установка цементных спейсеров с коллоидным серебром

Болевой синдром 3,625+1,088 4,048+1,284

Купирование воспалительного процесса 3,188+1,642 3,429±1,399

Опороспособность / функция оперированной нижней конечности 3,063+1,692 3,952+1,532

Приоритетным показателем эффективности лечения перипротезной инфекции является частота выявленных рецидивов. При имплантации цементного спейсера с антибиотиком рецидивы инфекционного процесса выявлены в 5 случаях в раннем послеоперационном периоде и в 7 случаях в позднем, во всех случаях выполнено удаление спейсера и формирование опорного неоартроза (12 рецидивов, 75,0%, п=16). При введении цементных спейсеров с коллоидным серебром в 4 клинических случаях выявлены рецидивы перипротезной инфекции, в связи с отрицательной клинико-лабораторной динамикой больным выполнено формирование опорного неоартроза (4 рецидива, 19,04%, п=21). Для статистического анализа частоты рецидивов перипротезной инфекции применен точный тест Фишера, выявлено статистически значимое различие (р=0,0326). Результаты сравнения частоты рецидивов представлены в таблице 7.

Таблица 7. Сравнительный анализ частоты рецидивов перипротезной инфекции.

Имплантация цементного спейсера с антибиотиком Установка цементных спейсеров с коллоидным серебром Точный тест Фишера

Частота рецидивов 12(75,0%) 4(19,04%) р=0,0326

Всего больных 16 21

ВЫВОДЫ

1. Использование костного цемента в качестве системы доставки коллоидного серебра позволяет добиться положительных сопоставимых результатов лечения больных с перипротезной инфекцией, по сравнению с имплантацией цементных спейсеров с антибиотиками.

2. Наиболее оправдано применять цементные спейсеры с коллоидным серебром при ранних типах перипротезной инфекции, при соблюдении данного принципа доля положительных результатов хирургического лечения перипротезной инфекции составляет 81%.

3. Имплантация цементных спейсеров по типу "бус" с коллоидным серебром является эффективным промежуточным этапом реэндопротезирования, превосходя традиционную операцию Гирдлестоуна в аспекте функциональности и опороспособности.

4. Экспериментальные исследования биокерамических материалов ТКФ и TKФ-Ag показали следующие результаты:

- ТКФ и ТКФ-А§ не обладают радикал-образующей способностью;

- сереброзамещенные формы трикацийфосфатной керамики обладают бактериостатичной активностью в отношении Грам-положительной и Грам-отрицательной флоры;

- при культивировании иммортализованных фибробластов человека на поверхности биокерамики на основе TKФ-Ag отмечаются умеренные цитотоксические свойства;

- кальций-фосфатная керамика на основе TKФ-Ag при их подкожном введении является биосовместимой;

- оптимальной степенью замещения TKФ-Ag является 0,5 (15,28 масс. %), при которой биоматериал обладает умеренной цитотоксичностью при сохранении антибактериальных свойств.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Вопрос о сохранении металлоконструкции должен решаться только интраоперационно, основываясь на выраженности и глубине инфекционного процесса, стабильности компонентов эндопротеза, а также прогностической функциональной значимости оперативного вмешательства для пациента.

При реэндопротезировании по поводу септической нестабильности после замены компонента(-ов) эндопротеза приемлемо имплантировать цементные спейсеры по типу "бус" с коллоидным серебром для заполнения сформированной полости в качестве первого этапа.

При формировании цементных спейсеров по типу "бус" добавление коллоидного серебра необходимо проводить в период пастообразования для равномерного распределения.

• Количество и размер цементных "бус" с коллоидным серебром необходимо соотносить с размером сформированной полости.

После использования специальных форм для изготовления цементных спейсеров необходима зачистка возможных неровных краев с помощью костных кусачек Листона, чтобы избежать травматического влияния на мягкие ткани в послеоперационном периоде.

• Сроки удаление цементных спейсеров должны устанавливаться индивидуально и регламентироваться результатами клинико-лабораторных показателей.

ПУБЛИКАЦИИ

1. Загородний Н.В., Хон В.Э., Комлев B.C. и др. Исследование антибактериальных свойств серебросодержащего трехкальциевого фосфата в отношении вегетативных форм Escherichia coli и Staphylococcus haemolyticus. // Материалы конференции «Внутрибольничные инфекции в стационарах различного профиля, профилактика, лечение осложнений» - 2013 года, С. 32-33.

2. Хон В.Э., Загородний Н.В., Комлев B.C. и др. Исследование острой цитотоксичности и матриксных свойств серебросодержащего трехкальциевого фосфата на модели перевивной клеточной линии иммортализованных фибробластов человека. // Материалы конференции «Инновации в травматологии и ортопедии» - 2013 года, С. 200-204.

3. Хон В.Э., Загородний Н.В., Комлев B.C. и др. Влияние степени замещения серебросодержащего трехкальциевого фосфата на биологические свойства in vitro. // Материалы конференции «Биоматериалы в медицине» - 2013 года, С. 77-78.

4. Хон В.Э., Загородний Н.В., Жадин A.B., Кузьменков К.А., Цнскарашвили A.B. Роль операции Гирдлеетоуна влечении инфекционных осложнений после эндонротезнрования тазобедренного сустава // Вестник травматологии и ортопедии имени II.П.Приорова. -2013.-№3.-С. 25-30.

5. Хон В.Э., Загородний Н.В., Комлев B.C. и др. Влияние степени замещения кальция серебра в трикальцнйфосфате на его биологические свойства in vitro // Вестник травматологии и ортопедии имени Н.Н.Прнорова. - 2013. - № 4. - С. 23 - 28.

6. Хон В.Э., Загородний Н.В., Комлев B.C. и др. Исследование острой цитотоксичности и матриксных свойств серебросодержащего трехкальциевого фосфата на модели перевивной клеточной линии иммортализованных фибробластов человека. // Материалы конференции «X юбилейного всероссийского съезда травматологов-ортопедов» - 2014 год, С. 482.

7. Загородний Н.В., Бухтин K.M., Хон В.Э. и др. Оценка эффективности операции Гирдлеетоуна в хирургическом лечении перипротезной инфекции. // Материалы конференции «III съезда травматологов-ортопедов Сибирского федерального округа» - 2014 год, С. 118-123.

8. Хон В.Э., Загородний Н.В., Мамонов В.Е. и др. Исследование биосовместнмости и антибактериальных свойств in vivo серебросодержащего трнкальцийфосфата // Вестник травматологии и ортопедии имени Н.Н.Приорова.-2014.-№ 3. - С. 56-61.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ТКФ - трикапьцийфосфат

ТКФ-Ag - сереброзамещенная форма трнкальцийфосфата ФЧ - фибробласты человека

МТТ - 3-(4, 5-диметил-2-тиазолил)-2, 5-дифенил-2Н-тетразолия бромид ПЖК — пул жизнеспособных клеток

MRSA - метициллин-резистентный золотистый стафилококк

Хон Владимир Эрикович

ПРОФИЛАКТИКА И ЛЕЧЕНИЕ ИНФЕКЦИОННЫХ ОСЛОЖНЕНИЙ ПОСЛЕ

ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА

Формат 60x90/16 Тираж 100 экз. Подписано в печать 28.03.2015 Заказ № 262 Типография ООО «Генезис» 8 (495) 434-83-55 119571, г. Москва, пр-т Вернадского, 86