Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОАКТИВНЫХ И БИОИНЕРТНЫХ ИМПЛАНТАТОВ ПРИ ЛЕЧЕНИИ ПЕРЕЛОМОВ

Попов В.П. 1 Завадовская В.Д. 2 Шахов В.П. 3 Игнатов В.П. 3
1 ГОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Федерального агентства о здравоохранению и социальному развитию, Томск
2 ГОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию, Томск
3 ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», Томск
Цель исследования: Сравнить медицинские характеристики имплантатов с оксидными и кальций фосфатными покрытиями при оперативном лечении переломов длинных трубчатых костей для внедрения их в клиническую практику. Материалы и методы исследования. Работа основана на анализе лечения 972 больных, в возрасте 37,1±6,5 лет, с закрытыми переломами бедра и большеберцовой кости. Для остеосинтеза использованы титановые пластины с биоинертным оксидным покрытием и биоактивным кальций фосфатным. Результаты исследования и их обсуждение. При использовании биоинертных конструкций консолидация переломов получена 97,7% больных. В 2,3% случаев сформировался ложный сустав. У 23% сохранялись боли разной интенсивности, у 36,2% - нарушения функций в смежных суставах и 31,2% пострадавших не смогли полностью восстановить походку. Остеосинтез титановыми имплантатами с кальций фосфатным покрытием сращение перелома отмечено у всех пациентов. Более 50% больных через 2 месяца не отмечали боли в сломанном сегменте. Уменьшение боли позволило раньше приступить к восстановительному лечению. Объем движений в коленном суставе через 6 месяцев у 71,4% пациентов был свыше 90°. Хороший клинический эффект достигнут у 74,5 % с биоактивными и 63,8% биоинертными имплантатами. Неудовлетворительные результаты составили 11,4% и 23,2% соответственно. Выводы. Биоактивные материалы давали более хороший клинический эффект, по сравнению с биоинертными имплантатами, снижая уровень неудовлетворительных результатов в виде формирования контрактур и ложных суставов. Их применение приводило к полному сращению переломов, снижению нейроваскулярных нарушений, болевого синдрома, улучшению подвижности в коленном и голеностопном суставах.
остеосинтез
переломы
биоинертные
биоактивные имплантаты
1. Гублер Е.В., Генкин А.А. Применение непараметрических критериев статистики в медико-биологических исследованиях. – М.: Медицина, 1973. – 141 с.
2. Григорьян А., Топоркова А. Проблемы интеграции имплантатов в костную ткань (теоретические аспекты). – М.: Изд-во «Техносфера», 2007. – 130 с.
3. Карлов А.В., Шахов В.П. Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики. – Томск: STT, 2001. – 477 c.
4. Набоков А.Ю. Современный остеосинтез. – М.: Изд-во «Медицинское информационное агентство», 2007. – 400 с.
5. Биоматериалы и имплантаты для травматологии и ортопедии / Т.С. Петровская, В.П. Шахов, В.И. Верещагин, В.П. Игнатов. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 307 с.
6. Хэнч Л., Джонс Д. Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей. – М.: Техносфера, 2007. – 304 с.
7. Johner R., Wruhs O. Classification of tibial shaft fractures and correlation with results after rigid internal fixation // Clin. Orthop. – 1983. – Vol. 178. – P. 7–25.
8. Muller C.A., Strohm P., Morakis Ph., Pfister U. Intramedullary nailing of the tibia: Current status of primary unreamed nailing. Part 1: Results for closed fractures // Injury. – 1999. – Vol. 30, №3. – P. 39–43.
9. Evaluation by bone scintigraphy of osteogenic activity of commercial bioceramics (porous β-TCP and HAp particles) subcutaneously implanted in rats / H. Nakayama, T. Kawase, H.Kogami, K Okuda., H. Inoue, T. Oda, K. Hayama, M. Tsuchimochi, L. Wolff //J. Biomater. Appl. – 2010. – Vol. 24. – P. 751–768.
10. Tong G.On., Bavonratanavech S. Minimally invasive plate osteosynthesis (MIPO): Concepts and cases presented by the AO East Asia (Ao Manual of Fracture Management). – AO Foundation, Switzerland, 2006. – 370 p.

При лечении переломов накостный остеосинтез имеет ряд преимуществ: возможность максимальной точной репозиции отломков, особенно при оскольчатых и внутрисуставных переломах, жесткость фиксации, при которой отпадает необходимость внешней иммобилизации. Однако количество осложнений и неудовлетворительных результатов остается высоким и достигает 30-35% [3, 7, 8]. Это происходит потому, что возможности классического травматологического и биомеханического подхода для решения проблемы консолидации переломов с помощью стальных изделий практически исчерпаны [4, 9]. Многочисленные исследования и клинические данные показали, что основной причиной осложнений являются негативные реакции, происходящие на границе имплантаткость. При проведении остеосинтеза интерфазный слой определяет оптимальную биомеханику, процессы регенерации костной ткани и риск развития разнообразных осложнений [2, 3, 5].

В связи с этим, во всем мире проводятся работы по созданию биологически активных (БА) или биологически инертных (БИ) материалов нового поколения. В качестве альтернативы стальным изделиям стали применять материалы капсульной группы, к которым относятся титан, цирконий, ниобий, имеющие низкую теплоемкость и теплопроводность, удельный вес и массу [6, 7].

Наибольший интерес представляют конструкции, изготовленные из титана и титановых сплавов. С помощью электрохимических методов на их поверхности формируют широкий ассортимент изделий, отличающихся между собой различными биологическими свойствами от нейтральных или биоинертных до остеокондуктивных и остеоиндуктивных [4, 5, 6, 10]. Большинство работ, посвященных этой теме, пока носят чисто теоретический характер. Клинических исследований применения БА и БИ покрытий титановых имплантатов у больных со сходными травматическими повреждениями до настоящего времени проведено крайне мало [6, 9, 10]. Кальций фосфатные материалы, наряду с высокой биосовместимостью, могут проявлять остекондуктивные и остеоиндуктивные свойства [2, 3]. Это увеличивает взаимосвязь имплантата с костной тканью [4]. Следствием этих процессов является формирование оптимальных биомеханических конструкций при проведении чрезкостного остеосинтеза во время лечения переломов трубчатых костей. Однако, какой алгоритм лучше использовать в выборе наиболее эффективных имплантатов, варьирующих в границах от биоинертных до биоактивных материалов в практической клинике, все еще остается не ясным [4, 5, 6, 9].

Цель исследования: сравнить медицинские характеристики имплантатов с оксидными и кальций фосфатными покрытиями при оперативном лечении переломов длинных трубчатых костей для внедрения их в клиническую практику.

Материалы и методы исследования

Работа основана на анализе клинических наблюдений и оперативного лечения 972 больных, обоего пола, средний возраст которых составлял 37,1 ± 6,5 лет, с закрытыми переломами бедра и большеберцовой кости. Повреждение костей голени отмечены у 54,7% (n = 532), бедра - у 45,3% (n = 440). Наиболее частыми были переломы типа С (44,7%) и В (29,2%).

Для накостного остеосинтеза использованы металлоконструкции, разработанные в КНПО «Биотехника» совместно с Томским политехническим университетом. Формирование биоинертного оксидного покрытия на титановых пластинах (марка ВТ 1-00, ВТ-6, ВТ-16) осуществляли методом анодно-искрового оксидирования в электроимпульсном режиме в электролите из фосфорной кислоты [3, 5].

Полученные на имплантатах покрытия исследовали методами рентгенофазного анализа, оптической микроскопии, локального микрорентгеновского анализа [5, 6]. Исследовали микроструктуру и микротвердость покрытия, измеряли толщину, а также размер пор, пористость покрытия и его качественный состав [3, 5].

БИ пластины были применены у 517 пациентов, БА - у 455 пострадавших. Результаты лечения переломов оценивали в сроки 2, 4, 6 месяцев после операции как хороший, удовлетворительный или плохой, используя критерии АО [4, 7, 8, 10].

Такие показатели, как антекурвация, варус, ротация, укорочение, полученные сразу после операции, в последующем практически не менялись. Ряд других критериев, отражающих боль, движения в суставах, нейроваскуляторные нарушения, ходьбу, инфекционные осложнения, изменялись в процессе лечения, и их динамика представляла определенный интерес. Кроме того, мы сочли необходимым расширить оценочные характеристики боли. Если сращение перелома происходило в сроки от 4 до 6 месяцев, а также при наличии умеренных и непостоянных болях в конечности, нейроваскуляторных нарушений легкой степени, ограничения движений в смежных суставах не более чем на 20-30°, отсутствие постоянной инвалидности, то результат лечения был удовлетворительным. При постоянных болях в области перелома, замедленной консолидации (более 6 месяцев) или отсутствие ее с формированием ложного сустава, неправильно сросшихся переломах с выраженной деформацией, значительных нейроваскуляторных нарушениях, возникновении стойкой контрактуры сустава (суставов), присоединении остеомиелита, результаты лечения считались плохими. Кроме того, учитывали необходимость повторных операций и инвалидности, обусловленной повреждениями опорно-двигательного аппарата [4, 7, 8, 10].

Статистическая обработка полученных результатов исследования осуществлялась с использованием программы «Statistica 8.0» (StatSoft, USA), Statgraphics Plus for Window. Использовался непараметрический критерий Манна-Уитни. Различия считались достоверными (статистически значимыми) при уровне значимости p ≤ 0,05, при р > 0,05 различия считались случайными, не доказанными [1].

Результаты исследования и их обсуждение

При использовании биоинертных конструкций консолидация переломов получена у подавляющего числа больных (97,7%). Только в 2,3% случаев сращение перелома не наступило, сформировался ложный сустав. Это согласуется с данными других авторов, согласно которым диоксидный слой на титановом имплантате увеличивает, по сравнению со стальными имплантатами, биосовместимость и предохраняет окружающие ткани от проникновения в них негативных продуктов коррозии и развития локальных осложнений [3, 6, 7, 8, 10]. В 94,0% случаев удалось полностью восстановить длину конечности. Только у 1,7% больных укорочение поврежденного сегмента составило более 2 см. Умеренные угловые и ротационные отклонения оси конечности оперированных больных составили 12,4% (табл. 1). Исправить смещения отломков в ходе операции не удалось у 1,6% больных. Это были пациенты с многооскольчатыми подвертельными переломами бедра.

Таблица 1 Клиническая оценка результатов лечения диафизарных переломов голени и бедра при использовании биоинертных и биоактивных имплантатов (M, Pu)

Критерии

Хорошо,%

Удовлетворительно,%

Плохо,%

Несращение, БИ

0

0

2,3

Несращение, БА

0

0

0*

Нейроваскуляторные нарушения, БИ

68,5

28,4

3,1

Нейроваскуляторные нарушения, БА

74,5*

24,6

0,9*

Варус/вальгус, БИ

93,4

5,4

1,2

Варус/вальгус, БА

93,4

5,5

1,1

Антекурвация/рекурвация, БИ

96,1

3,9

0

Антекурвация, БА/рекурвация

96,0

4,0

0

Ротация, БИ

96,9

3,1

0

Ротация, БА

96,7

3,3

0

Укорочение, БИ

94,0

4,3

1,7

Укорочение, БА

94,3

4,2

1,5

Движения в коленном суставе, БИ

63,8

23,2

13,0

Движения в коленном суставе, БА

75,8*

18,9*

5,3*

Движения в голеностопном суставе, БИ

67,1

23.2

9,6

Движения в голеностопном суставе, БА

79,1*

17,6*

3,3 *

Боль, БИ

77,0

20,7

2,3

Боль, БА

90,5*

9,5*

0*

Ходьба, БИ

68,8

18,2

13,0

Ходьба, БА

79,6*

15,1*

5,3*

Инфекционные осложнения, БИ

0

0

1,5

Инфекционные осложнения, БА

0

0

1,1

Примечание. * - обозначены значения Pu < 0,05.

Обнаружено, что 77% прооперированных больных при этом указывали на полное отсутствие болей, у 23% сохранялись боли разной интенсивности, у 36,2% имелись нарушения функций в смежных суставах и 31,2% пострадавших не смогли полностью восстановить походку. У 68,5% отсутствовали нейроваскуляторные проявления, у 38,4% они были умеренно выражены. Значительные нарушения отмечены у 3,1%.

В группе больных, в лечении которых использованы титановые имплантаты с кальций фосфатным покрытием, сращение перелома отмечено у всех пациентов. В ходе оперативного лечения достигнута репозиция костных отломков у подавляющего числа пациентов. Значительные отклонения от оси конечности зафиксированы в 1,1% случаев, укорочение сегмента более 2 см - у 1,5% больных. Воспалительные осложнения развились у 1,1% человек.

Более 50% прооперированных больных через 2 месяца не отмечали боли в сломанном сегменте, через 4 месяца их было уже 75,4% , а через 6 месяцев - 93,4%. Уменьшение боли позволило раньше приступить к восстановительному лечению. Объем движений в коленном суставе через 6 месяцев у 71,4% пациентов составил более 90° и только у 9,7% он был менее 60°. Нейроваскуляторные изменения поврежденной конечности через 2 месяца сохранялись у 55,2%, через 4 месяца - 36,9%, а через 6 месяцев - 25,5%. Консолидация перелома дала возможность больным отказаться от вспомогательных средств передвижения. Через 4 месяца только 26 человек (5,7%) продолжали использовать костыли, 259 (56,9%) ходили с полной нагрузкой. Через 6 месяцев тростью пользовались 60 (13,2%) пациентов, а 395 (86,8%) при ходьбе давали полную нагрузку. Восстановлена походка у 362 (79,6%). Все это говорит о благоприятном течении процесса консолидации поврежденной конечности у большинства больных.

Для анализа полученных осложнений были взяты случаи с контрактурами суставов после операции, не сращениями переломов и формированием ложного сустава, сращение перелома с грубой деформацией, нагноение мягких тканей с переходом в остеомиелит (см. табл. 1). В эту группу включены больные, у которых в процессе лечения произошла миграция конструкции или ее перелом, сопровождающиеся вторичным смещением костных отломков. Наиболее частыми осложнениями являлись контрактуры суставов. Они составили 13,0% в группе больных с БИ и 5,3% (Pu < 0,05) с БА имплантатами. Ограничение подвижности отмечены не только при тяжелых внутрисуставных переломах, а также у пожилых больных и лиц с излишним весом, которые в силу своих особенностей не могли адекватно заниматься восстановительным лечением. Позднее начало реабилитации отрицательно сказывалось на функции поврежденной конечности.

В процессе лечения не сращение перелома с формированием ложного сустава отмечено у 12 человек с БИ пластинами. Этим пострадавшим приходилось выполнять повторные операции. При биоактивном остеосинтезе не сращений не было (табл. 2).

Таблица 2  Характер осложнений и отдаленные результаты при биоинертном и биоактивном остеосинтезе (M, Pu)

Характер осложнений

Группы больных

БИ,%

БА,%

Контрактура

13,0

5,3 *

Ложный сустав

2,3

0*

Неправильное сращение

2,9

2,6

Остеомиелит

1,5

1,1

Миграция или перелом конструкции

3,5

2,4

Отдаленные результаты лечения

БИ,%

БА,%

Хорошие результаты

63,8

74,5*

Удовлетворительные

13,0

14,1

Неудовлетворительные

23,2

11,4 *

Примечание. * - обозначены значения Pu < 0,05.

Неправильное сращение связано не только с тяжестью травмы, сопутствующего остеопороза, но и с техническими погрешностями при проведении остеосинтеза. Все случаи перелома металлоконструции или ее миграции происходили при несросшимся переломе кости. Это заставляло выполнить реостеосинтез с заменой имплантата. Особое внимание заслуживают случаи инфекционных осложнений с переходом в посттравматический остеомиелит (см. табл. 2).

Оценивая результаты лечения двух групп пострадавших, можно сказать, что хороший клинический эффект достигнут у 74,5% с БА и 63,8% с БИ имплантатами (Pu < 0,05). Неудовлетворительные результаты составили 11,4 и 23,2% соответственно (Pu < 0,05) (см. табл. 2). У больных при использовании имплантатов с кальций фосфатным покрытием удалось избежать не сращений перелома, а также начать раньше активное восстановительное лечение (см. табл. 2).

Выводы

Биоактивные материалы давали достоверно более хороший клинический эффект, по сравнению с биоинертными имплантатами, снижая уровень неудовлетворительных результатов в виде формирования контрактур и ложных суставов. В ранние сроки наблюдения (до 6 месяцев) их применение приводило к полному сращению переломов, достоверному снижению нейроваскулярных нарушений и болевого синдрома, улучшению подвижности в коленном и голеностопном суставах.

Рецензенты:

  • Кочетков Ю.С., д.м.н., профессор кафедры травматологии и ортопедии и ВПХ ГОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию, г. Томск;
  • Первеев В.И., д.м.н., профессор, зав. кафедрой травматологии и ортопедии и ВПХ ГОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию, г. Томск.

Работа поступила в редакцию 13.07.2012.


Библиографическая ссылка

Попов В.П., Завадовская В.Д., Шахов В.П., Игнатов В.П. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОАКТИВНЫХ И БИОИНЕРТНЫХ ИМПЛАНТАТОВ ПРИ ЛЕЧЕНИИ ПЕРЕЛОМОВ // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 8-1. – С. 135-139;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=30283 (дата обращения: 14.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074