Отдаленные результаты тотального эндопротезирования тазобедренных суставов у собак при дисплазии
Цель исследования: Изучить у собак с дисплазией ТБС отдаленные результаты тотального замещения ТБС эндопротезами с первичной фиксацией костным цементом. Изучит морфологические изменения в костной ткани на границе кость-имплантат при асептической нестабильности и стабильном положении протеза
Материалы и методы: Нами прооперированы 32 собаки с дисплазией ТБС. Семи животным операция выполнена на обоих ТБС. Два животных исключены из исследования вследствие гибели и четыре из-за отсутствия контакта с владельцами в послеоперационном периоде. Всем животным имплантировали протезы фирм MATHYS и AEUSCULAP, различных типоразмеров с первичной фиксацией костным цементом (рис.1). Животные были разделены на две группы: первая – период отработки технических приемов эндопротезирования с применением первого поколения цементной техники — 12собак / 15 наблюдений. И вторая – с применением второго поколения цементной техники, выполнением при соответствующих показаниях костной пластики дорсального края суставной впадины и стабилизацией эндопротеза лавсановой лентой (для профилактики вывихов в раннем послеоперационном периоде) — 14 собак / 18 наблюдений.
Морфологическому исследованию подвергнут материал, полученный у 6 собак при ревизионных операциях, выполненных в разные сроки после тотального эндопротезирования ТБС, и материал от 4 животных, входивших в группу исследования и эутаназированных по причине сопутствующего заболевания или погибших собственной смертью. А также, морфологический материал от 6 экспериментальных собак. Гистологическое исследование полученного материала выполняли по стандартной общепринятой методике, с фиксацией материала в 10% растворе формалина от 2 до 3 недель, декальцинации в растворах кислот и окраске срезов гематоксилин-эозином и пикрофуксином по Ван-Гизону и Гомори с микроскопическим исследованием срезов в световом микроскопе под увеличением в 120…….900 крат.
Результаты: Средняя продолжительность срока службы эндопротезов MATHYS и AEUSCULAP в первой группе составила 625 (120 – 1036) суток. Осложнения в раннем послеоперационном периоде были выявлены в 53,9 % (7 из 13) случаев, а в позднем в 78,5% (11 из 13). Эти осложнения привели в 53,8 % (7 из 13) случаев к удалению эндопротезов и формированию на уровне ТБС подвижного соединения по типу синдеслеоза. Наиболее частым осложнением в раннем послеоперационном периоде (до двух месяцев) был вывих головки эндопротеза — 38,5% (5 из 13) случаев (рис.2). Вывих происходил в среднем через 11,2 (от 1 до 45) суток после операции. В 3 из 5 наблюдений, вывих произошел в первые двое суток после операции. Во всех случаях потребовалась реоперация с ревизией чашки и ножки эндопротеза. В двух случаях пришлось прибегнуть к перестановке чашки эндопротеза, в одном случае выполнена стабилизация бедренного компонента проволокой и в двух – лавсановой лентой. Однако в течение двух последующих месяцев у двух животных вследствие рецидива осложнения и развития гнойной инфекции протезы были удалены. Нейропраксия седалищного нерва была отмечена в 2 из 13 наблюдений (15,4 %). Данное осложнение не требовало специального лечения. Функция разгибателей пальцев тазовой конечности восстановилась через 14 и 19 суток соответственно.
В отдаленные сроки после операции смещение чашки эндопротеза без признаков асептической нестабильности было отмечено в 38,5% (5 из 13) случаев (рис.3). Смещение вертлужного компонента эндопротеза происходило в среднем через 75,5 суток после операции (58 – 104 сут.). Во всех наблюдениях потребовалась ревизия эндопротезов с дополнительной расточкой суставной впадины и последующей фиксацией чашки. В двух наблюдениях выполнена костная пластика дорсального и краниолатерального края суставной впадины и в одном – пришлось удалить эндопротез ТБС. Асептическую нестабильность обоих компонентов эндопротеза наблюдали в 40 % (6 из 15) случаев (рис.4 а,б). Причем у одного животного с двух сторон в разные промежутки времени. При использовании Щвейцарских и Немецких протезов средний срок развития асептической нестабильности составил 410,5 сут. (от 90 до 798) (в группе контроля при использовании отечественных безцементных протезов ГЭП ЦИТО асептическая нестабильность бедренного и вертлужного компонентов эндопротеза была отмечена клинически и подтверждена рентгенографически на 34 и 52 сут. после операции). В четырех наблюдениях выполнено ревизионное эндопротезирование, при котором были полностью удалены компоненты эндопротеза, цемент и соединительная ткань. После чего в двух наблюдениях выполнено повторное протезирование с костной пластикой дорсального и краниолатерального края суставной впадины. Однако в последующем во всех случаях произошел рецидив асептической нестабильности в среднем через 145 сут. (от 112 до 243), что привело к необходимости удалить протезы, а сочленение тазовой конечности с тазом выполнить по типу резекционной артропластики.
Во второй группе животных средний срок службы эндопротезов составил 1569 (от 798 до 2127) сут. (рис.5 а,б,в). Асептическая нестабильность развилась в 11,1% (2 из 18) наблюдений. Появление хромоты и зоны лизиса костной ткани вокруг цементной мантии эндопротеза отмечали в среднем через 520 (336 и 704) сут. Выполнив реэндопротезирование суставов у этих двух животных, как и в первой группе, отмечен рецидив асептической нестабильности через 147 и 183 сут., что привело к необходимости удалить протезы и цементную мантию, а сочленение тазовой конечности с тазом выполнить по типу резекционной артропластики. В пяти случаях для профилактики вывиха бедренного компонента эндопротеза в раннем послеоперационном периоде интраоперационно выполняли периартикулярную стабилизацию лавсановой лентой. Для профилактики вывиха чашки эндопротеза двум животным выполнена костная пластика дорсального края суставной впадины 9 (рис.6).
Функциональные результаты оперированной тазовой конечности были оценены у 16 собак первой и второй группы, не имеющих осложнений в раннем и позднем послеоперационном периоде. Причем у 6 из 16 собак были прооперированы два сустава. Таким образом, общее количество наблюдений, подверженных оценке составило 22 операции на ТБС. В 72,7% (16 из 22) случаев животные не имели хромоты при различных видах движения. В 18,2 % (4 из 22) отмечалась хромота легкой степени в начале движения или после длительной нагрузки. И только в 9,1 % случаев отмечена постоянная хромота на оперированную конечность. При оценке мышечной массы тазовых конечностей в 16 из 22 наблюдений отмечено увеличение окружности оперированной тазовой конечности на уровне бедренной кости до 3-8 см.
Исследования на сенсорной платформе показали, что реакция опоры у собак после эндопротезирования ТБС возросла с 92±2,3 до 122±4,3 Н, а среднее давление под стопой с 2,1±0,9 до 2,5±0,9 Н/см2 . Другие параметры, а именно размер стопы и угол её разворота, не претерпели изменений после операции. После эндопротезирования ТБС для графиков реакции опоры была характерна большая степень симметрии. В 81,8 % (18 из 22) случаев присутствовал второй пик графика реакции опоры, что говорит о наличии сформированного заднего толчка. После проведения оперативного лечения у собак с дисплазией ТБС восстановление переката стопы тазовой конечности после эндопротезирования произошло в 81,8% (18 из 22) случаев.
Морфологические исследования показали, что при стабильном протезе на границе кортикальной пластинки и цементной мантии определяется соединительнотканная капсула толщиной 0,3-0,5 мм, представленная пучками зрелых коллагеновых волокон различной толщины (рис 7 а,б). При окрашивании срезов по Ван Гизону коллагеновые волокна окрашиваются в красный цвет, что свидетельствует об их зрелости. Клеточные элементы соединительнотканной мембраны немногочисленны, и в основном представлены гистиоцитами и фибробластами (рис.7 в).
В периферических отделах кортикальной пластинки обнаруживаются пустые безостеоцитарные лакуны, что, по-видимому, объясняется тепловым воздействием на кость цемента. Пластинчатый рисунок кости не изменен. Наблюдается некоторое расширение просветов гаверсовых и фолькмановских каналов, в которых видны сосуды и элементы рыхлой соединительной ткани (рис. 7 г).
На границе губчатая кость-цемент выявляется различной толщины прослойка соединительной ткани, представленная в основном зрелыми коллагеновыми волокнами, окрашиваемыми по Ван Гизону в красный цвет. С внутренней стороны соединительнотканной мембраны, прилежащей к цементу, определяются многочисленные мелкие частицы цемента. Трабекулы губчатой кости, граничащие с цементной мантией, подвержены определенным изменениям. В некоторых из них определяются пустые остеоцитарные лакуны, тогда как в других выявляется неравномерное расположение остеоцитов (рис. 7 г).
При асептической нестабильности эндопротеза, на границе имплантат-кость обнаруживается соединительнотканная капсула толщиной 1-2,5мм, представленная многочисленными зрелыми коллагеновыми волокнами, окрашиваемыми по Ван Гизону в розово-красный цвет (рис. 8а). Структура капсулы не однородна. В капсуле формируются довольно многочисленные полости, а также наблюдается неравномерное распределение клеточных элементов. Отдельные участки представлены в основном отдельными фиброцитами, тогда как в других участках встречаются скопления макрофагов и лимфоцитов. Макрофаги увеличены в размерах и в их цитоплазме видны многочисленные мелкие частицы — элементы цемента. Последний определяется и в виде свободно лежащих масс среди коллагеновых волокон капсулы, разделяющей имплантат и кость. Встречаются как мелкие очаги свободно лежащих частиц цемента, так и довольно крупные. В микропереломы цементной мантии врастает рыхлая соединительная ткань. Последняя формирует пучки зрелых коллагеновых волокон, между которыми также определяются мелкие частицы цемента. В некоторых участках кортикальной пластинки отмечается ее активная резорбция. В этом процессе принимают участие гистиоциты и остеокласты, характеризующиеся выраженной пиронинофилией цитоплазмы при реакции Браше и наличием многочисленных ядер. На границе кортикальной кости и цемента в некоторых участках обнаруживаются хрящевые клетки, расположенные отдельно или группами, что свидетельствует о микроподвижности в данных участках. Хрящевые клетки расположены неравномерно, они различной величины, некоторые из них содержат 2 ядра (рис.8б).
Между цементной мантией и губчатой костью на уровне проксимального сегмента бедра также выявляется соединительнотканная капсула. Наблюдаются определенные изменения в губчатой кости, прилежащей к цементу. Основная масса трабекул характеризуется их истончением, что свидетельствует о развитии остеопороза. В тоже время, между отдельными истонченными трабекулами встречаются костные балки, увеличенные в объеме, что объясняется остеосклерозом. Во многих трабекулах остеоциты расположены неравномерно, встречаются участки безостеоцитарной кости. Костные трабекулы сохраняют пластинчатое строение, однако во многих из них линии расположены неравномерно, искривлены, иногда утолщены, что свидетельствует о нарушении метаболизма кости в области эндопротезирования. В межтрабекулярных пространствах наблюдаются явления фиброзирования. Элементы кроветворного костного мозга замещаются клеточными инфильтратами, в основном состоящими из макрофагов. Многие из последних, значительно увеличены в размерах. В цитоплазме этих клеток видны микроскопические частицы цемента. Иногда в межтрабекулярных пространствах обнаруживаются крупные очаги свободно лежащего цемента, при этом в некоторых случаях вокруг цемента формируются гранулемы, состоящие из макрофагов, лимфоцитов, отдельных гигантских многоядерных клеток и нейтрофильных лейкоцитов (рис 8в).
Обсуждение: Более низкая средняя продолжительность срока службы протезов с цементной фиксацией в первой группе по сравнению со второй является следствием большого процента осложнений в раннем и позднем послеоперационном периоде, что обусловлено несовершенством хирургической техники. Использование второго поколения цементной техники, которая включает имплантацию пробки в интрамедуллярный канал, введение цемента с помощью пистолета-шприца под давлением, удаление воздуха с помощью отводящей трубки, уменьшает смешивание цемента с кровью и не нарушает его прочность. Влияние опыта врача на процент осложнений при данной операции отмечают и другие авторы 10,11,14,15,16.
Для профилактики вывиха протеза необходимо правильное расположение чашки эндопротеза, которое можно достичь с помощью импактора, который определяет угловые параметры расположения чашки по отношению к сагиттальной плоскости таза и помогает ориентироваться в ране. У собак с атрофией периартикулярных мышц, при сохраняющейся тенденции к вывиху, выполняли стабилизацию протеза лавсановой связкой, что позволяло предупредить вывих головки протеза в раннем послеоперационном периоде до сращения капсулы сустава и формирования стойкой контрактуры мышц.
У собак с разрушенным краниолатеральным и дорсальным краем суставной впадины отсутствует опора для чашки протеза, что приводит к её смещению. Для предотвращения смещения чашки протеза выполняли костную пластику дорсального и краниолатерального края суставной впадины 9. Данная техника оправдала себя в трех наблюдениях у животных без асептической нестабильности.
Асептическая нестабильность – наиболее частое осложнение при протезировании сустава, которое развивается в первые два года после операции. Причиной асептической нестабильности считают технические погрешности при имплантации протеза и металлоз, который приводит к остеолизу кости 1,5,12,16. Изменение техники цементирования и обработки канала позволило нам снизить процент осложнений с 38,5 % до 11,1%. По данным литературы, использование третьего и четвертого поколения цементной техники позволяет снизить процент асептической нестабильности до 4-4,5% 2,14,17. У всех животных с асептической нестабильностью после реэндопротезирования нестабильных компонентов эндопротеза, в среднем, через 145 сут. развился рецидив заболевания. По-видимому, это связано с микроскопическими изменениями, произошедшими в костной ткани: резорбция, истончение трабекул, остеопороз, остеосклероз. В межтрабекулярных пространствах наблюдаются явления фиброзирования и формирование вокруг частиц цемента гранулем, состоящих из макрофагов, лимфоцитов, отдельных гигантских многоядерных клеток и нейтрофильных лейкоцитов. Элементы кроветворного костного мозга замещаются клеточными инфильтратами. Всё это свидетельствует о нарушении метаболизма кости в области развившейся асептической нестабильности, который препятствует стабильной фиксации компонентов эндопротеза, после ревизионного эндопротезирования.
После эндопротезирования ТБС функция оперированной конечности у 72,7% собак была оценена как отлично, т.е. при всех видах движения у животных отсутствовала хромота. По данным литературе отличные результаты при эндопротезировании сустава могут быть получены у 79,2-88% 11,12,15,13. В 18,2 % (4 из 22) отмечалась хромота легкой степени в начале движения или после длительной нагрузки. И только в 9,1% случаев отмечена постоянная хромота на оперированную конечность.
Исследования на сенсорной платформе показали, что после протезирования ТБС у собак с дисплазией ТБС, возросла величина реакции опоры и среднее давление под стопой, а также произошло перераспределение нагрузки на тазовые конечности, что говорит об отсутствии боли в протезированном суставе. После операции происходит восстановление правильного баланса всех групп мышц. Разворот стопы наружу позволяет сделать перекат стопы более эффективным. Теперь в перекате задействованы более мощные структуры голени и стопы. Можно высказать предположение, что основной идеей операции является восстановление динамической функции конечности. Восстановление динамики заключается в восстановлении функции отталкивания конечности от поверхности опоры 6,8. Оптимальное состояние динамики достигается при сохранении всех элементов конечности и тазобедренного сустава или его замещении.
На границе кость-имплантат при стабильном протезе и асептической нестабильности формируется соединительнотканная капсула, которая отличается толщиной и строением. При асептической нестабильности в кости происходят макро- и микроскопические изменения, обусловленные резорбцией костной ткани, истончением трабекул, очаговым остеопорозом, остеосклерозом, а также явлениями фиброзирования в межтрабекулярных пространствах и формированием гранулем вокруг частиц цемента, состоящих из макрофагов, лимфоцитов, отдельных гигантских многоядерных клеток и нейтрофильных лейкоцитов. Элементы кроветворного костного мозга замещаются клеточными инфильтратами.
Изменения в костной ткани при асептической нестабильности на границе кость-имплантат приводят к рецидиву патологической подвижности после выполнения ревизионного эндопротезирования. Поэтому животным с патологической подвижность имплантата на фоне асептической нестабильности рационально выполнить удаление компонентов эндопротеза, с формированием на уровне ТБС подвижного соединительнотканного сочленения. Однако в литературе описаны случаи успешного реэндопротезирования ТБС с патологической подвижностью на фоне асептической нестабильности 11,15.
Заключение: У собак с дисплазией ТБС тотальное эндопротезирование протезами с первичной фиксацией костным цементом восстанавливает динамическую функцию конечности. Срок службы эндопротеза и частота осложнений при выполнении эндопротезирования зависят от техники операции и квалификации оперирующего врача.
При стабильном положении эндопротеза на границе кость-имплантат формируется тонкая соединительнотканная капсула. Пластинчатый рисунок кортикальной кости не изменен, а на уровне губчатой кости трабекулярная система кости имеет незначительные изменения.
Микроскопические изменения на границе кость-имплантат при асептической нестабильности характеризуются образованием «толстой» соединительнотканной капсулы, изменением пластинчатого рисунка кости и нарушением её структуры, что может привести к рецидиву асептической нестабильности после ревизионного эндопротезирования ТБС.
Список литературы:
- Гаврюшенко Н.С.: Новые материалы и возможности создания износостойких узлов трения эндопротезов тазобедренного сустава. // Симпозиум с международным участием Эндопротезирование крупных суставов. Москва 2000, 15-23.
- Загородний Н.В., Дирин В.А., Абдулхабиров М.А.: Костный цемент в ортопедии и травматологии. // Учебно-методическое пособие. РУДН, 1999.
- Самошкин И.Б.: Тотальное эндопротезирование тазобедренных суставов у собак, в условиях дисплазии. // Ж. Ветеринария, 1996, №10, 44-48.
- Фокин В.А.: Пары трения для тотальных эндопротезов тазобедренного сустава и проблема износа. // Журнал Margo Anterior 2000, 4, 1-5.
- Ягников С.А., Митин В.Н., Гаврюшенко Н.С.: Исследование пары трения эндопротезов тазобедренного сустава для собак, представленных на отечественном рынке.// Ж. Ветеринар, 2001, №4, 20-24.
- Ягников С.А., Мицкевич В.А., Шальнев А.Н., Митин В.Н.: Анализ опорной функции конечностей у собак с дисплазией тазобедренных суставов с помощью сенсорной платформы до и после оперативного лечения.// Ж. Вестник ветеринарной медицины № 4, 2002, 14 – 18.
- Ягников С.А., Митин В.Н.: Оперативные методы лечения диспластического коксартроза у собак. // Ж. Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук №6, 2003, 67 – 68.
- Ягников С.А.: О методах лечения дисплазии тазобедренных суставов собак. // Ж. Сельскохозяйственная биология, 2003, № 6, 119-121.
- Ягников С.А., Митин В.Н.: Стабилизация чашки эндопротеза у собак с дисплазией тазобедренного сустава. // Ж. Ветеринария, 2003, № 9, 47-48.
- Hutter H., Casliar A.: Totale Hüftgelenksendolirothese beim Hund. // J. Kleintierliraxis 1989, 34, 425-440.
- Kosfeld, H.U.: Der totale Hüftgelenkersatz beim Hund. Klinische, rontgenologische und ganganalytische Erhebungen in der Jahren 1983 bis 1993. // Vet. Med. Diss., Munchen, 1996.
- Massat B., Vasseur LI.B.: Clinical and radiogralihic results of total hili ar-throlilasty in dogs: 96 cases (1986-1992). // J. Am. Vet. Med. Assoc. 1994, 205, 448-454.
- Matis U.: Olierationsverfahren bei Hüftgelenkdyslilasie. // J. Tierärztl. LIrax.. 1995, 23, 426-431.
- Olmstead M., Hohn R.B.: Ergebnisse mit der Hüfttotallirothese bei 103 klinischen Fällen an der Ohio State University. // J. Kleintierliraxis1980, 25, 407- 415.
- Olmstead, M. : Total hili relilacement in the dog.// J. Vet. Med. Surg. Small Anim. 1987, 2, 131-140.
- Olmstead M.: The canine cemented modular total hili lirosthesis: surgical technique and lireliminary clinical results.// Journal of the American Animal Hosliital Association, 1995, Vol 31, № 2, 109-124.
- LIerslow M., Kaiser S., Grussendorf C.: Der kunstliche Huftgelenkersatz beim hund. Eine retrosliective Studie an der Klinik und LIoliklinik fur kleine Haustiere der Freien Universitat Berlin in der Jahren 1993 bis 1998.// J. Kleintierliraxis 2002, 47, 157-171.
Рисунки:
- Протезы фирмы MATHYS (а) и AEUSCULALI (б).
- Вывих головки бедренного компонента эндопротеза (а) из чашки (б).
- Вывих вертлужного компонента эндопротеза (чашки) без признаков асептической нестабильности (б). Ревизионное эндопротезировнаие, с повторной фиксацией чашки эндопротеза (в).
- Асептическая нестабильность бедренного(а) (ножки) и вертлужного компонента (чашки) эндопротеза(б).
- Тотальное эндопротезирование тазобедренных суставов с тяжелой степенью дисплазии эндопротезами MATHYS (а,б) и AEUSCULALI (в).
- Рентгенограмма таза в I и III позиции. Дисплазия левого ТБС тяжелой степени. Тотальное эндопротезирование ТБС, с пластикой аутокостью и реконструктивной пластиной кранио-латерального и дорсального края суставной впадины
- Интраоперационная ревизия бедренного компонента эндопротеза при стабильной фиксации имплантата (а,б). На границе цементной мантии с кортикальной и губчатой костью формируется соединительно-тканная капсула, состоящая из зрелых коллагеновых волокон (в,г). Окраска гематоксилином и эозином. Х 250.
- Интраоперационная ревизия бедренного компонента эндопротеза при асептической нестабильности. Соединительно-тканная капсула между губчатой костью и цементом, состоящая из коллагеновых волокон различной степени зрелости. Окраска гематоксилином и эозином. Х 160 (а). Резорбция кортикальной пластинки остеокластами и гистиоцитами. Х 400 (б). Формирование в межтрабекулярном пространстве вокруг частиц цемента клеточной гранулемы, состоящей в основном из гистиоцитов (в).