Продукция

Фиксация фрагмента надколенника штифтом из биодеградируемого полилактид ко-гликолидного сополимера при травме у 11-летнего ребенка: инновационный хирургический подход

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА 13: 242-246, 2017

Фиксация фрагмента надколенника штифтом из биодеградируемого полилактид ко-гликолидного сополимера при травме у 11-летнего ребенка: инновационный хирургический подход

Отделение детской хирургии и ортопедии, OuluUniversityHospital, Oulu, 90029 OYS, Finland

Получено 18 Мая 2015; Принято 21.июля 2016

 Выписка. Лечение перелома надколенника со смещением у растущих детей остается проблемой для хирургов-ортопедов.  Удаление отломков кости может увеличить время восстановления и привести к раннему появлению остеоартроза. Поэтому предпочтительной является первичная фиксация костно-хрящевых фрагментов. При фиксации традиционно используется металлический штифт и винт, так как пока существует мало доказательств в отношении использования современных биодеградируемых имплантов при травматических переломах надколенника у детей. Данная статья описывает инновационную хирургическую технологию с использованием штифтов без головки из полилактид ко-гликолиевой кислоты (PLGA) при лечении перелома надколенника у 11-летней девочки после велосипедной травмы.   Хирургическая техника этой процедуры детально описана в данной статье. В результате данной операции были достигнуты отличные субъективные результаты, с прекрасным заживлением кости, подтвержденные рентгенологическими снимками и компьютерной томографией (КТ). В заключение, результаты данного случая показывают, что, внутрисуставные остеохондральные переломы у детей могут быть зафиксированы с использованием биодеградируемых PLGA штифтов. Следует провести рандомизированные клинические испытания, чтобы подтвердить данное утверждение и оценить использование PLGA штифтов при лечении костно-хрящевых переломов у подростков.

Введение. Костно-хрящевые переломы надколенника могут привести к преждевременному остеохондрозу, хроническому отеку, боли и последующему снижению физической активности. Переломы обычно ассоциируются с острым вывихом надколенника, в то время как такие переломы наблюдаются в 39-54% случаев (фото 1,2). Средняя частота вывиха надколенника у детей 43/100,000 случаев ежегодно (1). Травмы колена у детей и подростков становятся более распространенными и основными причинами этого являются участие в организованных спортивных соревнованиях, возросшее участие девушек в видах спорта с высокой степенью риска, потенциальное снижение двигательных навыков в данной группе населения и улучшение навыков диагностирования лечащих врачей (3,4). Средний возраст пациентов с костно-хрящевыми переломами надколенника, следующими за вывихом надколенника, составляет 14,6 лет (5). Травма надколенника особенно губительна для детей, так как впереди у них вся жизнь, а болезненность может быть очень продолжительной. Существует множество  методов лечения, в то время как неоперативный уход может быть применен при стабильных, бессимптомных случаях (5). Есть и другие варианты лечения, такие как фиксация, удаление пористых частей кости; процедуры, стимулирующие костный мозг, такие как микрофрактурирование донорского участка (6,7). Фиксация является предпочтительным вариантом лечения при нестабильных костно-хрящевых переломах, но, тем не менее, существуют недостатки использования традиционных металлических и устаревших биодеградируемых имплантов: металлические импланты требуют удаления, а использование устаревших биодеградируемых имплантов вызывает воспалительную реакцию на продукты распада (8-10). Использование биодеградируемых имплантов не очень распространено при переломах надколенника у детей, хотя они широко применяются как метод лечения рассекающего остеохондрита с использованием гладких штифтов и винтов (11,12).

Настоящая статья описывает инновационную технику использования штифтов из полилактид ко-гликолиевой кислоты (PLGA) без головки при лечении ребенка с таким переломом, вызванным травмой. Перед началом исследования было получено письменное информированное согласие.

История болезни

Пациент – 11-летняя девочка без каких-либо хронических заболеваний. Пациентка упала с велосипеда и травмировала правое колено. Она поступила в госпиталь при Университете Oulu (Oulu, Финляндия) в ноябре 2014. Первичный рентген выявил наличие костного отломка в коленном суставе (Фото. 1). Была также проведена компьютерная томография (КТ), которая определила, что фрагмент относится к зоне нагрузки дистальной верхушки надколенника. Размер фрагмента составляет ~10x10 мм и состоит из хрящей поверхности сустава и тонкого слоя нижележащей костной ткани (Фото 2). Никаких других повреждений опорно-двигательного аппарата КТ не выявила.

Было повторно проведено клиническое исследование под общей анестезией во время операции через 5 дней и нестабильности надколенника обнаружено не было. Боковая артроскопия выявила большой костно-хрящевой фрагмент надколенника. Из-за маленьких размеров пациента была проведена фиксация с помощью артротомии вместо артроскопии.
Ключевые слова: перелом надколенника, костно-хрящевой фрагмент, фиксация, биодеградируемый, полилактид ко-гликолид, дети, подростки

SINIKUMPU and SERLO: POLY-L-LACTIDE-CO-GLYCOLIDE PIN FIXATION OF A PATELLAR FRACTURE

 

Фото 1. Первичный рентген выявил наличие костного отломка (отмечен стрелкой) в коленном суставе. (A) Переднезадняя и (B) боковая проекции

Фото 2. (A) КТ, саггитальный вид, показывает место происхождения отломка надколенника (указан стрелкой). (B) Отломок (отмеченстрелкой) сильносмещен. (C) Поперечный вид первичной КТ показывает место происхождения (отмечено стрелкой) отломка в зоне нагрузки дистальной верхушки правого надколенника. 

Колено было дренировано, и для рассечения мягких тканей была использована вертикальная парапателлярная техника для обеспечения доступа к надколеннику, который с помощью щипцов был вывернут в сторону на 90?, чтобы получить прямой доступ к повреждению. Поверхность поврежденной зоны была зачищена и фрагмент был возвращен на свое исходное место. Отломок был прижат к надколеннику и зафиксирован с помощью 2 спиц Киршнера длиной 1,4 мм и 1 спицей длиной 2,0 мм. После этого спицы были заменены двумя PLGAштифтами длиной 1,5 мм и одним штифтом длиной 2.0 мм (ActivaPin; Bioretec, Ltd., Tampere, Finland). Для того, чтобы на поверхности сустава не осталось неровностей и шероховатостей, был использован специальный аппликатор для имплантов ActivaPin?applicator (Bioretec, Ltd.).

В послеоперационном периоде на коленный сустав была наложена индивидуальная гипсовая повязка из гибких синтетических материалов. В течение 2 недель после операции нагрузки на ногу были запрещены, чтобы уберечь надколенник от сдавливания о бедренную  межмыщелковую борозду (femoraltrochlearsulcus). Через 3 недели после операции пациентка пришла на прием к хирургу в поликлинику. Была разрешена частичная нагрузка на ногу (~25 кг), для поддержки колена был заказан ортез и выданы инструкции по физическим упражнениям физиотерапевтом, специализирующимся на детских травмах.  Упражнения должны выполняться дома 2-3 раза в день для поддержания мышечной силы. Через 6 недель после операции рентген показал, что кости надколенника целы (Фото 3) и было разрешено свободное движение. Через 8 недель после операции была проведена КТ, которая подтвердила хорошее заживление кости. (Фото 4). Коленно-бедренный сустав выглядел неповрежденным.  Долгосрочный результат был оценен спустя 13 месяцев после операции. Надколенникбылстабилениколеноимелополнуюамплитудудвижений. У ребенка не было продолжительных симптомов и она вернулась к обычному уровню активности. Снимок КТ с коническим лучом показал прочное сращение и гладкую поверхность сустава. Данный снимок также показал отечность по контуру имплантов, указывающую на процесс биодеградации, после завершения которой импланты будут замещены костной тканью.  (Фото 5).

Фото 3. Рентген через 6 недель после операции. Отломок окостенел и поверхность коленного сустава выглядит гладкой в (A) переднезадней и (B) боковой проекциях. 

Фото 4. КТспустя 8 недельпослеоперациипоказываетзаживлениеперелома. Заметно хорошее сращение кости и коленно-бедренный сустав выглядит неповрежденным. (A) Саггитальный вид и (B) поперечный вид

Фото 5. КТ показывает (A) саггитальный и (B) поперечный вид через 13 месяцев после операции. Наблюдается гладкая и неповрежденная поверхность коленного сустава и импланты (отмечены стрелками) в процессе разложения, что видно по отечности по контуру имплантов из-за их разложения и замещения человеческой тканью.  

Обсуждение

В настоящем докладе описывается 11-летняя девочка, которая была успешно прооперирована после остеохондрального перелома надколенника с использованием PLGA штифтов для фиксации отломка. Биодеградируемые штифты обычно используются при лечении рассекающего остеохондрита у подростков (12). Однако, насколько нам известно, раньше этот метод лечения переломов надколенника у детей не был широко освещен. К тому же  материал имплантов, использованных в данном исследовании, отличается от традиционного биодеградируемого материала, использовавшегося ранее в ортопедии. Традиционный биоразлагаемый материал влиял на результат лечения, например, возникали проблемы с остеолизом при использовании штифтов из полигликолевой кислоты в незрелых(несформированных) и зрелых тканях (13?16).

Техника, использованная в данном исследовании, была простой с отличными краткосрочными и долгосрочными результатами. Это указывает на то, что PLGA штифты могут быть использованы при лечении внутрисуставных переломов у детей и подростков. Также данное лечение было предпочтительным, так как не требовало дополнительной операции по удалению штифтов. Они сами разлагаются со временем, оставляя надколенник зажившим и в состоянии, каким он был до травмы.

Частота костно-хрящевых переломов у детей неизвестна (17). Тем не менее, известно, что количество травм колена у детей и подростков растет (3). В случае коленного гемартроза количество случаев костно-хрящевых переломов надколенника составляет 5% (18). Кроме того, травма может быть более распространенной, чем указано ранее, так как перелом надколенника не всегда бывает определен на обычных рентгеновских снимках, и для определения костно-хрящевых повреждений нужна магнитно-резонансная томография (19).

При внутрисуставных костно-хрящевых переломах надколенника важно спасти суставную поверхность хряща, особенно у растущих детей, чтобы избежать последующих симптомов и раннего остеоартроза (20). Повреждение хряща является главным фактором в долгосрочном прогнозе после травмы надколенника (21). Удаление отломков суставной поверхности ведет к образованию фиброхрящевой ткани (22), таким образом удаление допустимо только для маленьких фрагментов, не входящих в центральную часть сустава или в зоны нагрузки. Соответственно, хирургическая репозиция и фиксация фрагмента является предпочтительным методом лечения. Было описано множество техник, где самыми распространенными были методы фиксации штифтами и винтами (23-28). Тем не менее, традиционные металлические импланты могут вызвать механическое повреждение сустава, если окружающая его кость разрушится или хрящ износится и потребуется удаление импланта (29). Основное преимущество абсорбируемых имплантов – это отсутствие необходимости в повторной операции по удалению импланта (17).

Предыдущее исследование установило, что фиксация биодеградируемым штифтом при лечении травмы колена у подростков является приемлемой техникой (7). Кроме того, были описаны другие виды имплантов, такие как винты и пины (30). Несмотря на лучшую компрессию при использовании винтов, неровность (выпуклость) от головки винта может привести к еще более неровной поверхности сустава, чем при использовании штифтов (17,31). В настоящем исследовании достаточная компрессия была достигнута с помощью PLGA штифтов, где узкое отверстие было сделано с помощью стандартной спицы Киршнера в роли бура вместо обычного сверления. Стабильность фиксации была испытана вручную во время операции. Более того, материал импланта в данном исследовании увеличивается в размере на 1-2 %, когда вступает в контакт с тканью человека, тем самым увеличивая жесткость фиксации (32).

Техника фиксации PLGA штифтом, описанная в данном отчете, привела к отличным результатам при восстановлении после травматического перелома надколенника у подростка. Рентгенографические снимки показали полное окостенение отломка, а КТ продемонстрировала неповрежденную поверхность коленного сустава. Сращение кости было быстрым. Стабильный остеосинтез отмечен спустя 6 недель после операции. Через 13 месяцев после операции контуры имплантов были частично различимы при КТ, как результат разложения импланта, демонстрируя постепенное замещение человеческой тканью.

                В заключение, инновационный хирургический подход в лечении детей с травматическим костно-хрящевым переломом надколенника с помощью PLGA штифтов, описанный в данном исследовании, гарантирует дальнейшие рандомизированные клинические испытания, чтобы подтвердить превосходство данной техники над традиционными металлическими имплантами, которые используются у пациентов детского возраста.

Благодарность

Dr Juha?Jaakko Sinikumpu получил грант в поддержку данного исследования от Bioretec, Ltd. (Tampere, Finland).

Использованная литература

1. Nietosvaara Y, Aalto K and Kallio PE: Acute patellar dislocation in children: Incidence and associated osteochondral fractures. J Pediatr Orthop 14: 513?515, 1994.

2. Nomura E, Inoue M and Kurimura M: Chondral and osteochondral injuries associated with acute patellar dislocation. Arthroscopy 19: 717?721, 2003.

3. Seil R, Weitz FK and Pape D: Surgical?experimental principles of anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction with open growth plates. J Exp Orthop 2: 11, 2015.

4. Aichroth PM, Patel DV and Zorrilla P: The natural history and treatment of rupture of the anterior cruciate ligament in children and adolescents. A prospective review. J Bone Joint Surg Br 84: 38?41, 2002.

5. Lee BJ, Christino MA, Daniels AH, Hulstyn MJ and Eberson CP: Adolescent patellar osteochondral fracture following patellar dislocation. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 21: 1856?1861, 2013.

6. Gudas R, Kalesinskas RJ, Kimtys V, Stankevicius E, Toliusis V, Bernotavicius G and Smailys A: A prospective randomized clinical study of mosaic osteochondral autologous transplantation versus microfracture for the treatment of osteochondral defects in the knee joint in young athletes. Arthroscopy 21: 1066?1075, 2005.

7. Matsusue Y, Nakamura T, Suzuki S and Iwasaki R: Biodegradable pin fixation of osteochondral fragments of the knee. Clin Orthop Relat Res 166?173, 1996.

8. Din R, Annear P and Scaddan J: Internal fixation of undisplaced lesions of osteochondritis dissecans in the knee. J Bone Joint Surg Br 88: 900?904, 2006.

9. Nakagawa T, Kurosawa H, Ikeda H, Nozawa M and Kawakami A: Internal fixation for osteochondritis dissecans of the knee. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 13: 317?322, 2005.

10. Mainil?Varlet P, Rahn B and Gogolewski S: Long?term in vivo degradation and bone reaction to various polylactides. 1. One?year results. Biomaterials 18: 257?266, 1997.

11. Rehm KE, Helling HJ and Gatzka C: New developments in the application of resorbable implants. Orthopade 26: 489?497, 1997 (In German).

12. Adachi N, Deie M, Nakamae A, Okuhara A, Kamei G and Ochi M: Functional and radiographic outcomes of unstable juvenile osteo­chondritis dissecans of the knee treated with lesion fixation using bioabsorbable pins. J Pediatr Orthop 35: 82?88, 2015.EXPERIMENTAL AND THERAPEUTIC M EDICINE 13: 242-246, 2017 246

 Fraser RK and Cole WG: Osteolysis after biodegradable pin fixation of fractures in children. J Bone Joint Surg Br 74: 929?930, 1992.

14. B?stman O and Pihlajam?ki H: Clinical biocompatibility of biodegradable orthopaedic implants for internal fixation: A review. Biomaterials 21: 2615?2621, 2000.

15. Rokkanen P, B?stman O, Hirvensalo E, Partio EK, M?kel? EA, P?ti?l? H and Vihtonen K: Bioabsorbable implants in orthopaedics. Curr Orthop 13: 223?228, 1999.

16. Rokkanen PU, B?stman O, Hirvensalo E, M?kel? EA, Partio EK, P?ti?l? H, Vainionp?? SI, Vihtonen K and T?rm?l? P: Bioabsorbable fixation in orthopaedic surgery and traumatology. Biomaterials 21: 2607?2613, 2000.

17. Chotel F, Knorr G, Simian E, Dubrana F and Versier G; French Arthroscopy Society: Knee osteochondral fractures in skeletally immature patients: French multicenter study. Orthop Traumatol Surg Res 97 (8 Suppl): S154?S159, 2011.

18. V?h?sarja V, Kinnuen P and Serlo W: Arthroscopy of the acute traumatic knee in children. Prospective study of 138 cases. Acta Orthop Scand 64: 580?582, 1993.

19. Vellet AD, Marks PH, Fowler PJ and Munro TG: Occult post­traumatic osteochondral lesions of the knee: Prevalence, classification, and short?term sequelae evaluated with MR imaging. Radiology 178: 271?276, 1991.

20. Kramer DE and Pace JL: Acute traumatic and sports?related osteochondral injury of the pediatric knee. Orthop Clin North Am 43: 227?236.vi, 2012.

21. Schmal H, Strohm PC, Niemeyer P, Reising K, Kuminack K and Sudkamp NP: Fractures of the patella in children and adolescents. Acta Orthop Belg 76: 644?650, 2010.

22. Scopp JM and Mandelbaum BR: Cartilage restoration: Overview of treatment options. J Knee Surg 17: 229?233, 2004.

23. Sgaglione NA, Miniaci A, Gillogly SD and Carter TR: Update on advanced surgical techniques in the treatment of traumatic focal articular cartilage lesions in the knee. Arthroscopy 18 (2 Suppl 1): S9?S32, 2002.

24. Beasley LS and Vidal AF: Traumatic patellar dislocation in children and adolescents: Treatment update and literature review. Curr Opin Pediatr 16: 29?36, 2004.

25. Jakob RP, Franz T, Gautier E and Mainil?Varlet P: Autologous osteochondral grafting in the knee: Indication, results, and reflections. Clin Orthop Relat Res 170?184, 2002.

26. Cain EL and Clancy WG: Treatment algorithm for osteochondral injuries of the knee. Clin Sports Med 20: 321?342, 2001.

27. Mandelbaum BR, Browne JE, Fu F, Micheli L, Mosely JB Jr, Erggelet C, Minas T and Peterson L: Articular cartilage lesions of the knee. Am J Sports Med 26: 853?861, 1998.

28. Kish G, M?dis L and Hangody L: Osteochondral mosaicplasty for the treatment of focal chondral and osteochondral lesions of the knee and talus in the athlete. Rationale, indications, tech­niques, and results. Clin Sports Med 18: 45?66.vi, 1999.

29. Korhonen J, Sinikumpu JJ, Harmainen S, Ryh?nen J, Kallio P and Serlo W: Removal of osteosynthesis material in children and young people. Duodecim 130: 689?695, 2014 (In Finnish).

30. Fuchs M, Vosshenrich R, Dumont C and St?rmer KM: Refixation of osteochondral fragments using absorbable implants. First results of a retrospective study. Chirurg 74: 554?561, 2003 (In German).

31. Hirsch G and Boman A: Osteochondral fractures of the knee in children and adolescents treatment with open reduction and osteosynthesis using biodegradable pins. Techniques in Orthopaedics 13: 139?142, 1998.

32. Sinikumpu JJ, Ker?nen J, Haltia AM, Serlo W and Merikanto J: A new mini?invasive technique in treating paediatric diaphyseal forearm fractures by bioabsorbable elastic stable intramedullary nailing: A preliminary technical report. Scand J Surg 102: 258?264, 2013.