Surgical treatment of chondral defects of the knee joint and a new look at the role and position of mosaic autochondroplasty



Cite item

Full Text

Abstract

The article presents an analytical review of currently used methods of organ-preserving surgical treatment of chondral defects of the knee joint from the standpoint of their pathogenetic orientation. The systematization and comparative characteristics of the methods of joint-preserving surgical treatment of patients of this category are presented with a critical analysis of various types of operations used for full-thickness and penetrating hyaline cartilage defects. One of the main methods of surgical treatment of defects of III and IV degrees (according to the classification ICRS) – mosaic chondroplasty is considered in detail. An analytical assessment of the indications, contraindications and conditions for performing mosaic autoplasty of the articular surfaces of the knee joint is given in the aspect of historical retrospective and the results of current research. The debatable provisions and problems of using the classical version of mosaic chondroplasty in its application in the case of destructive-dystrophic genesis of osteochondral defect are formulated. Dogmatic attitudes regarding mosaic chondroplasty, which require critical revision in relation to themselves, have been submitted for discussion. The authors present and describe in detail the developed new methods of mosaic chondroplasty, based on the current understanding of the pathogenesis of osteoarthritis and osteonecrosis of the knee joint, as well as the role of the subchondral bone in the development of both these diseases and associated articular cartilage defects. The surgical instruments developed by the authors for the implementation of new methods of chondroplasty are described.

The authors conclude that there is an urgent need to develop the concept of organ-preserving surgery for destructive-dystrophic joint lesions, which should be based on data on the significance of subchondral and metaphyseal bone tissue in the above pathological processes and the unconditional need for their correction during surgical reconstruction.

Full Text

Медицинская помощь пациентам, страдающим деструктивно-дистрофической патологией коленного сустава, продолжает оставаться актуальной проблемой современной ортопедии, а хирургическая коррекция сопутствующих им локальных повреждений суставных поверхностей представляет собой труднейшую задачу для врача. Это обусловлено тем, что любой случай, представленный даже небольшим по площади повреждением хрящевой и костной тканей, рассматривают как тяжёлое поражение сустава с высоким риском развития или прогрессирования вторичных деструктивно-дистрофических изменений и выраженных функциональных нарушений [1, 2, 3].

            Рассматривая способы оперативного лечения пациентов с локальными поражениями суставных поверхностей, развивающимися при остеоартрозе, остеонекрозе и рассекающем остеохондрите коленного сустава, следует отметить, что они, как правило, представлены полнослойными и пенетрирующими дефектами III и IV степеней по ICRS (International Cartilage Repare Society) и патогенетически представляют собой конечное проявление деструктивно-дистрофических изменений непосредственно хрящевой ткани и, что имеет важнейшее значение, – субхондральной кости [4, 5, 6, 7].

            Несмотря на широкое развитие органозамещающих хирургических технологий в виде одномыщелкового и тотального эндопротезирования коленного сустава, применяемых, в том числе, при локальных хондральных дефектах, в настоящее время всё большую актуальность приобретают органосохраняющие способы хирургических реконструкций, которые становятся реальной альтернативой сустав-замещающим операциям. Это связано как со значительным числом осложнений эндопротезирования, так и с известной проблемой ожиданий и удовлетворённостью пациентами реальными клиническими результатами парциальной и тотальной замены сустава, которая составляет, по разным данным, не более 60% [8, 9, 10].

            Рост числа выполняемых органосохраняющих реконструкций суставных поверхностей коленного сустава у пациентов с полнослойными дефектами объясняется также и тем, что поражения гиалинового хряща I и II степеней (по ICRS) при остеоартрозе и рассекающем остеохондрите не имеют клинических проявлений, и, соответственно, не вынуждают пациентов обращаться за медицинской помощью, а ранние стадии остеонекроза, которые ещё не сопровождаются формированием локального анатомического субстрата заболевания, дают выраженный положительный ответ на комплексное консервативное лечение [11, 12].

            Следует отметить, что важнейшим фактором, который в настоящее время в значительной степени усугубляет проблему оперативного лечения пациентов с ограниченными поражениями суставных поверхностей коленного сустава, является узкий спектр возможностей отечественных ортопедов в части реконструктивной хирургии. Это обусловлено тем, что в текущей исторической перспективе существуют значительные ограничения, а в большинстве случаев, – недоступность использования ряда биотехнологий и необходимого высокотехнологичного специализированного оборудования и хирургического инструментария. С другой стороны, высокая стоимость представленных на сегодняшний день биологических и синтетических материалов зарубежного производства, равно как и хирургических инструментов и их наборов, определяют переакцентирование научной, практической и производственной составляющей российского профессионального ортопедического сообщества на продукты и технологии отечественной генерации.

            Рассматривая основные способы органосохраняющего оперативного лечения, применяемые при локальных формах глубоких полнослойных поражений суставного хряща коленного сустава, необходимо выделить три основные парадигмы хирургического восстановления хряща.

            Первая парадигма заключается в том или ином варианте выполнения локального хирургического доступа через дно дефекта к костному мозгу метаэпифиза с обеспечением выхода его содержимого в область поражения. Это приводит к последующему образованию сгустков крови, представляющих, по сути, каркас для стволовых клеток костного мозга, и формированию фиброзно-хрящевой ткани, анатомически заполняющей дефект. Реализация указанной парадигмы в историческом аспекте конвертировалась в развитие трёх различающихся техническими нюансами, но близких по патогенетической направленности способов оперативного лечения – абразивной хондропластики, микрофрактуринга и туннелизации, обозначаемых общим термином  «мезенхимальная стимуляция» [13, 14].

            Вторая парадигма основана на односессионном перемещении в зону дефекта хряща аутологичной ткани в виде костно-хрящевых трансплантатов из малонагружаемой области суставной поверхности этого же сустава или структурных костно-хрящевых аллотрансплантатов (аллографтов). Данное направление включает в себя два ключевых способа хирургического лечения: мозаичную костно-хрящевую аутотрансплантацию (мозаичная аутохондропластика; OAT – osteochondral autograft transplantation) и мозаичную костно-хрящевую аллотрансплантацию (мозаичная аллохондропластика; OCA – osteochondral allograft transplantation) [15, 16].

            Особое место в данном разделе занимает хирургическое лечение пациентов с большими остеохондральными дефектами мыщелков бедренной кости в виде использования структурных костно-хрящевых трансплантатов, сформированных из задних отделов мыщелка бедренной кости (MegaOATS – the technique of large osteochondral autogenous transplantation system), и применения трансплантации ультра-свежего остеохондрального аллотрансплантата (ultra-fresh osteochondral allograft (OCA) transplantation) [9, 10].

            Третья парадигма – применение клеточных технологий, реализуемое в виде использования культивированных in vitro аутохондроцитов, стромальных клеток костного мозга (СККМ), мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) жировой ткани, синовиальной оболочки и др., в том числе, совместно с матрицами-носителями указанных клеточных культур, роль которых могут выполнять биологические и синтетические гидрогели, естественные и синтетические мембраны и т.д. [3, 6, 17, 18].

            Кроме этого, отдельной группой органосохраняющего хирургического лечения полнослойных и пенетрирующих остеохондральных дефектов коленного сустава следует выделить так называемые комбинированные способы, содержательно сочетающие различные варианты и техники предыдущих групп.

            Систематизация указанных групп и способов сустав-сберегающих хирургических технологий представлена в таблице 1.

                                                                                                                                              Таблица 1

Основные группы и способы оперативного восстановления дефектов суставных поверхностей коленного сустава III и IV степеней (по ICRS)

 

Группы операций

 

Способы операций

I. Остеоперфоративная стимуляция хондрогенеза («мезенхимальная стимуляция»)

Абразивная хондропластика

Туннелизация

Микрофрактуринг

II. Костно-хрящевая ауто- и аллохондропластика

Мозаичная костно-хрящевая аутотрансплантация (мозаичная аутохондропластика, OAT – osteochondral autograft transplantation)

Мозаичная костно-хрящевая аллотрансплантация (мозаичная аллохондропластика, OCA – osteochondral allograft transplantation)

Трансплантация структурного костно-хрящевого аутотрансплантата из задних отделов мыщелка бедренной кости (MegaOATS)

Трансплантация ультра-свежего остеохондрального аллотрансплантата (ultra-fresh osteochondral allograft (OCA) transplantation)

III. Клеточные технологии с использованием культивированных аутохондроцитов, стромальных клеток костного мозга (СККМ), мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) других тканей и матриц-носителей

Аутотрансплантация хондроцитов (ACI – autological chondrocyte implantation)

Аутотрансплантация СККМ (Implantation of autological SCBM (stromal cells of bone marrow))

Матрикс-индуцированная имплантация хондроцитов (matrix associated chondrocyte implantation)

Матрикс-индуцированная имплантация СККМ (matrix associated SCBM implantation)

Имплантация мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) других тканей (жировая ткань, синовиальная оболочка и другие)

IV. Комбинированные способы

Туннелизация + использование матрицы (AMIC – autologous matrix-induced chondrogenesis /

аутологичный матрикс-индуцированный хондрогенез)

Туннелизация + имплантация МСКМ

Мозаичная хондропластика + имплантация хондроцитов

 

            Абразивная хондропластика основана на удалении поверхностного слоя субхондральной кости толщиной от 1 мм до 3 мм с помощью специального силового инструментария. Микрофрактуринг заключается в механическом многофокусном разрушении субхондральной кости с помощью артроскопического шила, которым в кости формируют несколько отверстий глубиной от 2 мм до 4 мм, с расстоянием между ними 3-4 мм. При туннелизации используется тот же принцип, однако вместо шильев применяют либо тонкие свёрла, либо спицы Киршнера.

            Несмотря на накопленные к сегодняшнему дню достоверные положительные долгосрочные результаты применения, все способы «мезенхимальной стимуляции» имеют ряд недостатков, наиболее существенными из которых являются риск развития гемосиновита, непрогнозируемые процессы формирования кровяного сгустка и его адгезии в области дефекта (абразивная хондропластика), термический остеолиз субхондральной кости (туннелизация), посттравматическое склерозирование субхондральной костной пластинки (микрофрактуринг), а также замещение остеохондрального дефекта фиброзно-хрящевой тканью, имеющей биологические, структурные и механические свойства, значительно уступающие характеристикам нативного гиалинового хряща [19, 20].

            Следует сказать, что одним из общих эффектов абразивной хондропластики, туннелизации и микрофрактуринга, объясняющих положительные результаты их применения, является снижение внутрикостного давления и купирование так называемой эндостальной боли, наиболее выраженное в раннем и позднем послеоперационном периодах.

            Клеточные технологии в лечении локальных поражений гиалинового хряща имеют уже 30-летнюю историю и ассоциируются, прежде всего, с имплантацией аутологичных хондроцитов (ACI – autologous chondrocyte implantation). Наиболее активное развитие, связанное с совершенствованием биоинженерных технологий, данное направление получило в течение последних 10-15 лет и в настоящее время находится на этапе активной разработки и внедрения в клиническую практику матрично-ассистированного ACI (MACI).

            Говоря о содержательной стороне данного способа лечения, необходимо отметить, что классическая методика ACI (первого поколения) с использованием фрагмента надкостницы в качестве мембраны для закрытия области дефекта представляет исторический интерес и в настоящее время практически не применяется. Дальнейшая эволюция данного способа привела к разработке и использованию специальных биологических и синтетических мембран и на сегодняшний день также реализуется двухэтапно: первый этап включает в себя первичную артроскопическую биопсию гиалинового хряща, из которого выделяют и в течение нескольких недель культивируют in vitro хондроциты; второй этап – непосредственно трансплантация культивированных хондроцитов – выполняется следующим образом: сначала в области дефекта с помощью швов или клея фиксируют мембрану, под которую затем вводят суспензию-взвесь культивированных клеток.

            Второе поколение технологии ACI заключается в применении трёхмерных матриц в виде волокон, сеток, гелей, которые не только служат своего рода каркасом для вводимой суспензии культивированных хондроцитов, но и создают равномерность распределения хондроцитов в трёхмерном пространстве дефекта, обеспечивая своего рода профилактику дедифференцировки и потерю фенотипа хондроцитами.

            Наконец, третье поколение ACI – матрикс-индуцированная имплантация хондроцитов (MACI) – подразумевает изначальное культивирование хондроцитов на трёхмерных матрицах. В настоящее время в качестве последних широкое распространение получили биоматериалы на основе коллагена, агарозы, альгината, хитозана и гиалуроновой кислоты, а также различных полимеров (PLA, PLLA, PGA, PLDLA), которые в подавляющем большинстве представлены в виде гелей, мембран и сфероидов и выпускаются в виде коммерческих продуктов (CartiCel®, Cartilink™, BioSeed®-C, Chondro-Gide®, MACI BioSeed-C® и др.) [2, 3, 7, 14].

            Кроме этого, клеточные технологии при локальных поражениях суставного хряща включают в себя различные способы имплантации мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) жировой ткани, синовиальной оболочки и некоторых других. Отличительной особенностью, расцениваемой как преимущество, в этом случае является одноэтапность лечения.

            Однако несмотря на первоначальные сверхоптимистичные взгляды в отношении биологического клеточного лечения хондральных дефектов, на сегодняшний день эта технология не подходит для лечения поражений, при которых происходит вовлечение субхондральной кости, то есть дефектов III и IV степеней по ICRS [18].

            Отдельным и крайне важным с точки зрения клинического применения культивированных хондроцитов фактором является снижение их пролиферативного потенциала с возрастом, что в значительной степени ограничивает использование трансплантации данных клеток у пациентов старших возрастных групп [4, 19].

            Среди комбинированных способов хирургического восстановления полнослойных хондральных дефектов наиболее широкое распространение в последние годы получила технология аутологичного матрикс-индуцированного хондрогенеза – AMIC (autologous matrix-induced chondrogenesis). Она заключается в комбинации туннелизации и применения коллагеновой мембраны, которую имплантируют в область дефекта, укрывая последний.

            По сути, AMIC представляет собой расширенный метод туннелизации, при котором коллагеновая мембрана, с одной стороны, выступает в роли механического барьера, защищающего клеточные элементы, находящиеся в области дефекта, от среды сустава, а, с другой, – стабилизирует кровяной суперсгусток, содержащий мезенхимальные стромальные клетки красного костного мозга, в зоне дефекта [3].

            Одним из основных условий успешного применения технологии AMIC, наряду с сохранным гиалиновым хрящом в перифокальной области и отсутствием деформации оси конечности во фронтальной плоскости, является здоровая жизнеспособная субхондральная кость в области дефекта [3, 7]. В расширенном варианте рекомендации авторов в отношении костной ткани, основанные на анализе отдалённых результатов применения аутологичного матрикс-индуцированного хондрогенеза, на сегодняшний день сформулированы следующим образом:

-          имплантация коллагеновой матрицы показана только при здоровой и стабильной субхондральной кости;

-          при глубоких (более 5 мм) локальных поражениях субхондральной кости требуется костная пластика костно-хрящевого дефекта;

-          одномоментная пластика костно-хрящевого дефекта биокомпозитной костью и имплантация коллагеновой матрицы бесперспективны.

            Становится очевидным, что категоричность соблюдения указанных условий в значительной степени ограничивает применение технологии AMIC в случае полнослойных хондральных дефектов, ассоциированных с остеоартрозом и остеонекрозом, сужая показания к его использованию до острых травматических дефектов суставного хряща и костно-хрящевых дефектов при болезни Кёнига.

            В целом, AMIC является безопасным и эффективным способом восстановления локальных повреждений гиалинового хряща коленного сустава. Однако в случае полнослойных и пенетрирующих хрящевых дефектов данный способ лечения не рассматривают в качестве основного, что связано с отсутствием долгосрочных убедительных положительных результатов его применения.

            Мозаичная костно-хрящевая трансплантация или, по-другому, мозаичная хондропластика, представляющая собой помещение в зону дефекта суставной поверхности костно-хрящевых цилиндрических блоков различных форм и размеров, как способ хирургического лечения локальных повреждений суставного хряща коленного сустава впервые была описана в 1908 году H. Judet, а адаптирована к коленному суставу и внедрена в клиническую практику L. Hangody в 1992 году. В настоящее время она получила широкое распространение, занимая 17-23% среди всех других способов хондропластики [7, 15, 21]. На сегодняшний день мозаичная хондропластика представлена двумя основными вариантами: костно-хрящевой аллотрансплантацией (мозаичной аллохондропластикой) и костно-хрящевой аутотрансплантацией (мозаичной аутохондропластикой).

            Необходимо сказать, что вариант аллохондропластики, при которой применяют трансплантаты, сформированные из лиофилизированных консервированных мыщелков бедренных костей, в настоящее время не получил широкого распространения из-за проблем, связанных с неудовлетворительной морфологической перестройкой трансплантатов, и рисков контаминации вирусами гепатитов B, С и ВИЧ. Кроме этого, необходимость прохождения донором скрининга на вирусные и бактериальные инфекционные заболевания приводит к задержке трансплантации на 10-14 дней, в течение которых происходит заметное снижение жизнеспособности хондроцитов [9, 23].

            Процессы репарации, сопровождающие аллогенную костно-хрящевую трансплантацию, на сегодняшний день подробно изучены и не являются предметом дискуссий. Костная и хрящевая части аллотрансплантатов независимо от способа консервации подвергаются процессам хондро- и остеолизиса, в течение которых полностью перестраиваются на основе тканей реципиента. Перестройка кости протекает более благоприятно, чем хряща, при этом судьба последнего совершенно непрогнозируема – он может быть замещён соединительной тканью, волокнистым хрящом или регенератом, состоящим из смешанной ткани – волокнистого и гиалинового хряща [3, 6, 9, 10].

            Мозаичная аутохондропластика предусматривает забор костно-хрящевых трансплантатов из малонагружаемых отделов этого же сустава и введение их в область хондрального дефекта путём плотной посадки (press-fit). Донорскими зонами чаще всего выступают переднебоковые отделы контрлатерального (интактного) мыщелка бедра и межмыщелковая область дистального метаэпифиза бедренной кости [3, 7, 15]. Оперативное вмешательство может быть выполнено как открыто, так и артроскопически, однако в последнем случае часто не удаётся произвести полноценный забор аутотрансплантатов из донорской зоны и сам этап их введения в реципиентную зону с сохранением конгруэнтности суставной поверхности, особенно если случай представлен дефектом большого размера или дефектом, который имеет труднодоступную для артроскопической визуализации локализацию.

            С точки зрения клинического применения постулируется ряд относительных противопоказаний к применению мозаичной аутохондропластики, к которым относят следующие:

-          поражения суставной поверхности площадью более 6-7 см2;

-          возраст пациента старше 50-55 лет;

-          варусная или вальгусная деформация сустава;

-          состояние после предшествующей менискэктомии;

-          остеоартроз любой этиологии II-IV стадий (по Kellgren & Lawrence);

-          острый или хронический интраартикулярный воспалительный процесс;

-          морбидное ожирение.

Однако следует сказать, что ряд вышеуказанных противопоказаний – площадь дефекта, возраст пациента и наличие остеоартроза – можно объяснить историческим аспектом в виде первоначального использования мозаичной аутохондропластики при острых травматических хондральных дефектах и рассекающем остеохондрите и, на фоне накопленного к сегодняшнему дню клинического опыта, требуют к себе критического отношения. С другой стороны, основным фактором, о котором говорили сами авторы способа и который имеет архиважное значение для приживления костно-хрящевых трансплантатов и конечного успеха оперативного вмешательства, является состояние субхондральной кости области дефекта – реципиентной зоны трансплантации [16, 21, 24]. Именно поэтому вышеуказанные критерии, долгое время сохранявшие статус априорных противопоказаний к мозаичной хондропластике, в настоящее время следует рассматривать, на наш взгляд, исключительно как условия, определяющие выбор того или иного варианта хондропластики, но никак не отвергающие саму возможность её выполнения.

Исследования последних лет подтвердили, что эффективность органосохраняющих способов оперативного лечения в случаях формирования костно-хрящевых дефектов деструктивно-дистрофического генеза напрямую коррелирует с морфофункциональным статусом субхондральной и метафизарной костной ткани, поэтому полноценность и адекватность восстановления её анатомической целостности и обеспечение реституции метаболизма являются важнейшими задачами реконструктивно-пластического хирургического вмешательства в каждом конкретном случае [25, 26, 27, 28].

            С точки зрения технического исполнения в отношении мозаичной аутохондропластики сформулированы следующие практические рекомендации, позволяющие повысить вероятность успеха вмешательства:

-          с целью оптимизации распределения нагрузки по суставным поверхностям по показаниям должна быть проведена оперативная коррекция оси конечности;

-          ось трансплантата должна быть ориентирована перпендикулярно суставной поверхности;

-          необходимо предохранять хрящевую часть трансплантата от прямых механических воздействий на протяжении всех этапов операции и разъединения его с подлежащей костью;

-          количество трансплантатов должно быть таким, чтобы они покрывали не менее 70% дефекта суставной поверхности;

-          глубина воспринимающего трансплантат канала должна обеспечивать максимальный контакт губчатого вещества трансплантата с неизменённым губчатым веществом ложа;

-          диаметр трансплантата должен обеспечивать его стабильную фиксацию в воспринимающем ложе (принцип плотной посадки, press-fit);

-          необходимо тщательно подбирать высоту трансплантатов и не пренебрегать моделированием сформированной суставной поверхности (Маланин Д.А., 2017).

            Ещё одна рекомендация, касающаяся необходимости расположения аутотрансплантатов вплотную друг к другу или даже внахлёст, по типу «snowman» («снеговик»), аналогично рассмотренным выше противопоказаниям в большей степени относится к случаям травматических дефектов суставного хряща и болезни Кёнига у молодых пациентов, становясь при хондральных дефектах, ассоциированных с остеоартрозом и остеонекрозом, своеобразной ловушкой для трансплантатов, крайне негативно влияющей на их выживаемость и перестройку в связи с отсутствием трофики со стороны стенок костных лож, в которые они помещаются при трансплантации.

            Наш клинический опыт применения мозаичной хондропластики показал, что несмотря на основное преимущество – формирование органотипичного регенерата, максимально приближенного по своим морфологическим и функциональным свойствам к гиалиновому хрящу, классический вариант её реализации при деструктивно-дистрофических дефектах имеет ряд существенных недостатков и отрицательных сторон, которые заставляют либо полностью отказываться от неё, либо вынуждают конвертировать данный способ реконструкции хондрального дефекта в неоптимальный комбинированный вариант пластики с использованием аллогенных трансплантатов. К недостаткам и отрицательным сторонам классической мозаичной хондропластики мы относим следующие:

-          дополнительную травматизацию тканей сустава и уменьшение площади активно функционирующего хряща;

-          ограниченность объёма получаемого пластического материала;

-          использование потенциально неполноценных хрящевой и костной тканей в качестве донорских;

-          риск дистрофии трансплантатов после пересадки по типу «snowman» в случае деструктивно-дистрофического процесса в суставе;

-          болевой синдром, инициированный областью забора трансплантатов;

-          риск развития асептического воспаления в донорской зоне с его конверсией в хронический синовит и прогрессией развития вторичного остеоартроза (даже при замещении зон забора трансплантатов).

Всё вышесказанное, а также результаты многочисленных экспериментальных, биомеханических и клинических исследований, проведённых сотрудниками кафедры и клиники травматологии, ортопедии и экстремальной хирургии имени академика РАН А.Ф. Краснова и Института экспериментальной медицины и биотехнологий (ИЭМБ), привели к разработке и внедрению в клиническую практику ряда новых способов мозаичной аутохондропластики, целью которых является не только анатомическое замещение области дефекта, но и коррекция патологически изменённой субхондральной кости и костной ткани области метаэпифиза бедренной кости при остеоартроз- и остеонекроз-ассоциированных дефектах хряща коленного сустава:

  1. Новый способ хондропластики дефектов хряща коленного сустава (патент РФ на изобретение № 2239377 от 10.11.2004). В основе хирургического вмешательства лежит принцип операции мозаичной хондропластики, однако в качестве материала для пластического замещения области полнослойного дефекта суставной поверхности предложено использовать костные губчатые аутотрансплантаты, забранные внесуставно – из крыла подвздошной кости (рисунок 1).

Рисунок 1. Вид костного губчатого аутотрансплантата, сформированного из крыла подвздошной кости

Figure 1. View of a cancellous bone autograft formed from the wing of the ilium

Применение аутотрансплантатов, представляющих собой здоровую губчатую кость, позволяет не только обеспечить анатомическое замещение дефекта субхондральной кости, но и создать оптимальные условия для восстановления её метаболизма и структурной перестройки (рисунок 2).

 

Б

 

А

 

Рисунок 2. Интраоперационный вид дефекта суставной поверхности спереди (А) и сбоку (Б) после завершения костно-хрящевой аутопластики

Figure 2. Intraoperative view of the articular surface defect from the front (A) and side (B) after completion of osteochondral autoplasty

 

  1. Новый способ аутопластики гиалинового хряща коленного сустава (патент РФ на изобретение № 2379002 от 20.01.2010). Ключевой особенностью данного способа хондропластики является использование клеточных технологий в виде культивированных in vitro аутохондроцитов. Для этого первым этапом проводят забор гиалинового хряща из малонагружаемого отдела коленного сустава, из которого в условиях Института экспериментальной медицины и биотехнологий СамГМУ готовят взвесь культивированных аутогенных хондроцитов (рисунок 3).

 

 

 

Рисунок 3. Электронная микрофотография хондроцитов гиалинового суставного хряща, формирующих пласт в культуре, на 16 сутки культивирования

(нативный препарат, увеличение 100)

Figure 3. Electron micrograph of hyaline articular cartilage chondrocytes forming a layer in culture on the 16th day of cultivation (native preparation, magnification 100)

 

Вторым этапом выполняют непосредственно хондропластику дефекта суставной поверхности, при этом костные губчатые аутотрансплантаты перед имплантацией в область дефекта пропитывают взвесью культивированных аутохондроцитов (рисунок 4).

 

Рисунок 4. Интраоперационный вид области дефекта после выполнения хондропластики костными губчатыми аутотрансплантатами, пропитанными взвесью культивированных in vitro аутохондроцитов

Figure 4. Intraoperative view of the defect area after chondroplasty with spongy bone autografts impregnated with a suspension of in vitro cultured autologous chondrocytes

  1. Новый способ аутопластики суставных поверхностей при деструктивно-дистрофических заболеваниях коленного сустава (патент РФ на изобретение № 2484784 от 20.06.2013). Суть операции заключается в выполнении «классической» мозаичной хондропластики с дополнительным формированием несвободного мышечного лоскута из брюшка нежной мышцы (m. gracilis), который через специально созданный канал проводят в метафизарной области под основание костно-хрящевых аутотрансплантатов в зоне дефекта (рисунок 5, рисунок 6).

 

Рисунок 5. Схема выполнения этапа миопластики при использовании видеоартроскопии: формирование канала в метафизарной кости мыщелка бедра для мышечного лоскута (А) и проведение мышечного лоскута в сформированном канале (Б)

Figure 5. Schematic representation of performing the muscle plasticity stage using arthroscopy: formation of a channel in the metaphyseal bone of the femoral condyle for a muscle flap (A) and insertion of a muscle flap in the formed channel (B)

 

Рисунок 6. Этап операции – мобилизация нежной мышцы

Figure 6. Stage of the operation – mobilization of the gracilis muscle

 

Введение миопластики в качестве одного этапов хирургического вмешательства позволяет улучшить трофику костной ткани, поражённой деструктивно-дистрофическим процессом, устранить венозный застой и улучшить микроциркуляцию в глубоких слоях субхондральной кости.

Кроме этого, с целью формирования костных аутотрансплантатов точно заданных размеров и в условиях артроскопического варианта проведения операции, нивелирования риска их повреждения при формировании и введении в каналы реципиентной зоны, уменьшения риска повреждения костной ткани при подготовке в ней каналов для костных аутотрансплантатов, а также создания условий для стабильной фиксации трансплантатов в области аутопластики, нами был разработан специализированный хирургический инструментарий: устройство для внутрикостного введения костного трансплантата (патент РФ на полезную модель № 59396 от 27.12.2006); устройство для пункционной биопсии суставного хряща (патент РФ на полезную модель № 56803 от 27.09.2006); устройство для хондропластики дефектов суставного хряща (патент РФ на полезную модель № 131595 от 27.08.2013).

Накопленный к настоящему времени собственный опыт применения разработанных способов мозаичной хондропластики полнослойных и пенетрирующих дефектов суставных поверхностей, формирующихся при остеоартрозе и остеонекрозе коленного сустава, и сравнительный анализ отдалённых клинико-функциональных результатов лечения показали их высокую эффективность, возможность восстановления анатомии поражённого отдела суставной поверхности и функции сустава. Это, в свою очередь, позволило заложить основы для разработки концепции органосохраняющей хирургии деструктивно-дистрофических заболеваний крупных суставов нижних конечностей, базирующейся на современных данных о роли и значимости субхондральной и метафизарной костной ткани в вышеуказанных патологических процессах и понимании безусловной необходимости их оперативной коррекции при реконструктивно-пластическом замещении костно-хрящевых дефектов.

×

About the authors

Dmitry Kudashev

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Samara State Medical University» of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation (FSBEI HE SamSMU MOH Russia)

Author for correspondence.
Email: dmitrykudashew@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8002-7294
SPIN-code: 4180-6470
Scopus Author ID: 57191981656
ResearcherId: GXV-4871-2022

Кандидат медицинских наук, доцент, заведующий травматолого-ортопедическим отделением №2 Клиник СамГМУ. Доцент кафедры травматологии, ортопедии и экстремальной хирургии имени академика РАН А.Ф. Краснова

Russian Federation, 443099, Российская Федерация, г. Самара, ул. Чапаевская, 89

Gennadiy Kotelnikov

Email: g.p.kotelnikov@samsmu.ru
Russian Federation

Yuriy Lartsev

Email: lartcev@mail.ru
Russian Federation

Sergey Zuev-Ratnikov

Email: stenocardia@mail.ru
Russian Federation

Dmitriy Dolgushkin

Email: dodipesa@yandex.ru

Vardan Asatryan

Email: vardan_smail@mail.ru

Nikita Shcherbatov

Email: niksherbatov@mail.ru

References

  1. Alekseeva LI, Taskina EA, Kashevarova NG Osteoarthritis: epidemiology, classification, risk factors, and progression, clinical presentation, diagnosis, and treatment. Modern Rheumatology Journal. 2019;13(2):9-21. (In Russ.) [Алексеева Л.И., Таскина Е.А., Кашеварова Н.Г. Остеоартрит: эпидемиология, классификация, факторы риска и прогрессирования, клиника, диагностика, лечение. Современная ревматология. 2019;13-2:9-21]. https://doi.org/10.14412/1996-7012-2019-2-9-21
  2. Goldring SR, Goldring MB. Changes in the osteochondral unit during osteoarthritis: structure, function, and cartilage-bone crosstalk. Nat Rev Rheumatol. 2016;12(11):632–44. https://doi.org/10.1038/nrrheum.2016.148
  3. Egiazaryan KA, Lazishvili GD , Hramenkova IV, et al. Knee osteochondritis dissecans: surgery algorithm. Vestnik RGMU. 2018; 2:77-83. (In Russ.) [Егиазарян К. А., Лазишвили Г. Д., Храменкова И. В., и др. Алгоритм хирургического лечения больных с рассекающим остеохондритом коленного сустава. Вестник РГМУ. 2018;2:77-83]
  4. doi: 10.24075/brsmu.2018.020
  5. Alan B The Bone Cartilage Interface and Osteoarthritis Calcified Tissue International. 2021; 109:303-328. https://doi.org/10.1007/s00223-021-00866-9
  6. Ashish RS, Supriya J, Sang-Soo L, Ju-Suk N. Interplay between Cartilage and Subchondral Bone Contributing to Pathogenesis of Osteoarthritis. Int. J. Mol. Sci. 2013; 14:19805-19830. https://doi.org/10.3390/ijms141019805
  7. Pisanu G, Cottino U, Rosso F, et al. Large osteochondral allografts of the knee: Surgical technique and indications. Joints 2018;6:42-53. https://doi.org/10.1055/s-0038-1636925
  8. Gerasimov SA, Tenilin NA, Korytkin AA, Zykin AA Surgical treatment of localized injuries to articular surface: the current state of the issue. Polytrauma. 2016;1:57-69 (In Russ.) [Герасимов С.А., Тенилин Н.А. Корыткин А.А. Зыкин А.А. Хирургическое лечение ограниченных повреждений суставной поверхности: современное состояние вопроса. Политравма. 2016;1:57-69.
  9. Solheim E, Hegna J, Strand T, et al. Randomized study of long-term (15-17 Years) outcome after microfracture versus mosaicplasty in knee articular cartilage defects. The American Journal of Sports Medicine. 2017:46:1-6. https://doi.org/10.1177/0363546517745281
  10. Ioannis CZ, William DB Osteochondral Allograft Transplantation in the Knee. Sports Med Arthrosc Rev. 2016 Jun;24(2):79-84. doi: 10.1097/JSA.0000000000000109
  11. Le Roux J, Von Bormann R, Braun S, et al. Mega-OATS of the knee without specialised instrumentation: a low-cost option for large cartilage defects in a resource-restrained environment. SA Orthop J. 2022;21(2):106-110. http://dx.doi.org/10.17159/2309-8309/2022/v21n2a
  12. Solheim E, Krokeide AM, Melteig P, Larsen A, Strand T, Brittberg M. Symptoms and function in patients with articular cartilage lesions in 1,000 knee arthroscopies. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2016;24(5):1610-1616. https://doi.org/10.1007/s00167-014-3472-9
  13. Werner BC, Cosgrove CT, Gilmore CJ, et al. Accelerated return to sport after osteochondral autograft plug transfer. Orthop J Sports Med. 2017;5(4):2325967117702418. https://doi.org/10.1177/2325967117702418
  14. Solheim E, Hegna J, Inderhaug E, et al. Results at 10-14 years after microfracture treatment of articular cartilage defects in the knee. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2016;24(5):1587-1593. https://doi.org/10.1007/s00167-014-3443-1
  15. Hunziker EB, Lippuner K, Keel MJB, Shintani N. An educational review of cartilage repair: precepts and practice – myths and misconceptions – progress and prospects. Osteoarthritis Cartilage. 2015;23(3):334-350. https://doi.org/10.1016/j.joca.2014.12.011
  16. Emre TY, Atbasi Z, Demircioglu DT, Uzun M, Kose O. Autologous osteochondral transplantation (mosaicplasty) in articular cartilage defects of the patellofemoral joint: retrospective analysis of 33 cases. Musculoskelet Surg. 2017;101(2):133-138. https://doi.org/10.1007/s12306-016-0448-6
  17. Patil S, Tapasvi SR. Osteochondral autografts. Curr Rev Musculoskelet Med. 2015;8(4):423-428. https://doi.org/10.1007/s12178-015-9299-2
  18. Hema M, Martin C, Joshua P, et al. Autologous chondrocyte implantation in the knee: systematic review and economic evaluation. Health Technol Assess. 2017 Feb;21(6):1-294.
  19. doi: 10.3310/hta21060.
  20. Colombini A, Libonati F, Lopa S Autologous chondrocyte implantation provides good long-term clinical results in the treatment of knee osteoarthritis: a systematic review. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2023 Jun;31(6):2338-2348.
  21. doi: 10.1007/s00167-022-07030-2.
  22. Ulstein S, Arøen A, Røtterud JH, Løken S, Engebretsen L, Heir S. Microfracture technique versus osteochondral autologous transplantation mosaicplasty in patients with articular chondral lesions of the knee: a prospective randomized trial with long-term follow-up. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2014;22(6):1207-1215. https://doi.org/10.1007/s00167-014-2843-6
  23. Gobbi A, Karnatzikos G, Kumar A. Long-term results after microfracture treatment for full-thickness knee chondral lesions in athletes. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2014;22(9):1986-1996. https://doi.org/10.1007/s00167-013-2676-8
  24. Heir S., Årøen A., Løken S., et al. Cartilage repair in the rabbit knee: mosaic plasty resulted in higher degree of tissue filling but affected subchondral bone more than microfracture technique: a blinded, randomized, controlled, long-term follow-up trial in 88 knees. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2012 Feb;20(2):197-209. https://doi.org/10.1007/s00167-011-1596-8
  25. Cavendish PA, Everhart JS, Peters NJ, Sommerfeldt MF, Flanigan DC. Osteochondral allograft transplantation for knee cartilage and osteochondral defects: A review of indications, technique, rehabilitation, and outcomes. JBJS Rev 2019;7:e7. https://doi.org/10.2106/jbjs.rvw.18.00123
  26. Li G, Zheng Q, Landao-Bassonga E, Cheng TS, et al. Influence of age and gender on microarchitecture and bone remodeling in subchondral bone of the osteoarthritic femoral head. Bone. 2015;77:91–7. https://doi.org/10.1016/j.bone.2015.04.019
  27. Kabalyk MA Biomarkers of subchondral bone remodeling in osteoarthritis. Pacific Medical Journal. 2017;1:37-41 (In Russ.) [Кабалык М.А. Биомаркеры и участники ремоделирования субхондральной кости при остеоартрозе. Тихоокеанский медицинский журнал. 2017;1: 37-34]. doi: 10.17238/PmJ1609-1175.2017.1.37-41
  28. Loef M, van Beest S, Kroon FPB, et al. Comparison of histological and morphometrical changes underlying subchondral bone abnormalities in inflammatory and degenerative musculoskeletal disorders: a systematic review. Osteoarthritis Cartilage. 2018;26(8):992–1002. https://doi.org/10.1016/j.joca.2018.05.007
  29. Boyde A, Davis GR, Mills D, et al. On fragmenting, densely mineralized acellular protrusions into articular cartilage and their possible role in osteoarthritis. J Anat. 2014; 225(4):436–446. https://doi.org/10.1111/joa.12226
  30. Roy KA, Jennifer R, Jonathan PD. Contribution of Circulatory Disturbances in Subchondral Bone to the Pathophysiology of Osteoarthritis. Curr Rheumatol Rep. 2017; 19:49. 10.1007/s11926-017-0660-x' target='_blank'>https://doi: 10.1007/s11926-017-0660-x

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) Kudashev D., Kotelnikov G., Lartsev Y., Zuev-Ratnikov S., Dolgushkin D., Asatryan V., Shcherbatov N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС77-65957 от 06 июня 2016 г.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies