Метод двухэтапной ревизии при глубокой парапротезной инфекции эндопротеза коленного сустава

Д.В. РИМАШЕВСКИЙ², Е.Т. КУРМАНГАЛИЕВ², И.Ф. АХТЯМОВ¹, А.А. БЕЛОКОБЫЛОВ³, А.Е. АЛИ^3,4, А.А. АЛИБЕКОВ^3,5

¹Республиканская клиническая больница МЗ РТ, 420064, г. Казань, Оренбургский тракт, д. 135

²Карагандинский областной центр травматологии и ортопедии им. проф. Х.Ж. Макажанова, 100019, Республика Казахстан, г. Караганда, пр. Сакена Сейфуллина, д. 13

³НИИТО (НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАВМАТОЛОГИИ И ОРТОПЕДИИ) Республики Казахстан, 010000, Республика Казахстан, г. Астана, ул. Абылай хана, д. 15а

⁴Городская клиническая больница № 4, 050039, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Папанина, д. 220

⁵Областная клиническая больница, 090000, Республика Казахстан, г. Уральск, ул. Н. Савичева, д. 85

Римашевский Денис Владимирович — консультант, тел. +7-909-943-06-18, e-mail: drimashe@gmail.com²

Курмангалиев Еркин-Дауир Толеувич — заместитель главного врача, тел. +7-701-426-22-10, e-mail: dakekz@mail.ru²

Ахтямов Ильдар Фуатович—доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и хирургии экстремальных состояний КГМУ, главный научный сотрудник научного отдела РКБ МЗ РТ, тел. +7-905-315-01-50, e-mail: yalta60@mail.ru¹

Белокобылов Алексей Александрович — заведующий отделением эндопротезирования суставов, тел.+7 (7172) 54-77-17²

Али Адил Ермаханович — соискатель НИИТО Республики Казахстан, врач травматолог-ортопед ГКБ № 4, тел. +7 (727) 300-36-04, e-mail: info@gkb4.kz^3,4

Алибеков Асылбек Алибекович — соискатель НИИТО Республики Казахстан, ортопед-травматолог Уральской областной больницы, тел. +7 (7112) 26-62-71, e-mail: zkoblbolnica@yandex.ru^3,5 

Цель исследования — внедрение в клиническую практику модульного спейсера коленного сустава на первом этапе лечения инфекционных осложнений артропластики.

Ретроспективно проведена оценка результатов 16 случаев двухэтапной ревизии эндопротезирования коленного сустава, выполненной авторами по поводу перипротезной инфекции с 2011 по 2013 гг. В основе метода лежит использование модульного спейсера из костного цемента с антибиотиками. Конструктивной особенностью его является наличие бедренного и разъемного большеберцового компонента, состоящего из интрамедуллярного армированного стержня и вкладыша. Применение спейсера позволило провести эффективную локальную антибиотикотерапию. Эрадикация инфекции с возможностью установки ревизионного эндопротеза была достигнута в 87,5% случаев (14 из 16). Ни в одном случае не выявлено прогрессирующего разрушения кости.

Авторы делают вывод, что во время первого этапа ревизии необходимо устанавливать спейсеры как в каналы бедренной, так и большой берцовой костей, стабилизировать бедренный спейсер, а спейсер-вкладыш — без дополнительного цементирования.

Ключевые слова: парапротезная инфекция, ревизионное эндопротезирование, спейсер.

D.V. RIMASHEVSKIY², E.T. KURMANGALIYEV², I.F. AKHTIAMOV¹, H.Z. MAKAZHANOV³, A.A. BELOKOBYLOV³, A.E. ALI^3,4, A.A. ALIBEKOV^3,5

¹Republican Clinical Hospital of the Ministry of Healthcare of the Republic of Tatarstan, 138 Orenburgskiy Trakt, Kazan, Russian Federation, 420064

²Karaganda region Center for Traumatology and Orthopedics named after Prof. Kh.Zh. Makazhanov, 13 Saken Seifullin Prospekt, Karaganda, Republic of Kazakhstan, 100019

³Scientific-Research Institute for Traumatology and Orthopedics of Kazakhstan Republic, 15а Abylai khan St., Astana, Republic of Kazakhstan, 010000

⁴City Clinical Hospital № 4, 220 Papanin St., Almaty, Republic of Kazakhstan, 050039

⁵Oblast Clinical Hospital, 85 Savichev St., Uralsk, Republic of Kazakhstan, 090000 

Karaganda method of two staged revision of deep periprostetic knee infection

Rimashevskiy D.V. — consultant, tel. +7-909-943-06-18, e-mail: drimashe@gmail.com²

Kurmangaliyev E.T. — Vice Chief Doctor, tel. +7-701-426-22-10, e-mail: dakekz@mail.ru²

Akhtyamov I.F. — D. Med. Sc., Professor, Head of the Department oа Traumatology, Orthopedics and Urgent Surgery of Kazan State Medical University, Chief Researcher of Scientific Department of Republican Clinical Hospital, tel. +7-905-315-01-50, e-mail: yalta60@mail.ru¹

Belokobylov A.A. — Head of the Department of Replacement Arthroplasty, tel. +7 (7172) 54-77-17²

Ali A.E. — applicant of Scientific-Research Institute for Traumatology and Orthopedics, traumatologist – orthopedist of City Clinical Hospital № 4, tel. +7 (727) 300-36-04, e-mail: info@gkb4.kz^3,4

Alibekov A.A. — applicant of Scientific-Research Institute for Traumatology and Orthopedics, traumatologist – orthopedist of Oblast Clinical Hospital, tel. +7 (7112) 26-62-71, e-mail: zkoblbolnica@yandex.ru^3,5

The aim of work is to implement into clinical practice the modular spacer at the first stage of treating the infectious complications of knee arthroplasty.

16 cases of two-stage revision of septic total knee prosthesis, performed by the authors in 2011 — 2013, were retrospectively evaluated. The key element of the method was the use of a modular bone cement spacer loaded with antibiotics. Its constructive features were: presence of intramedullary, femoral and tibial (insert-like) components; tibial component stabilization by protruding part of tibial intramedullary spacer; press-fit femoral spacer implantation. Modular spacer allowed to perform effective local antibiotic therapy. Infection was eradicated in 87.5% of cases (14 out of 16). In none of the cases, bone deficit progression was seen.

The authors conclude that during the first stage of knee revision, the intramedullary canal spacers should be implanted in both femur and tibia. Femoral spacer and insert-like spacer should be stabilized without cementing.

Key words: periprosthetic infection, revision joint replacement, spacer.

Эндопротезирование коленного сустава — эффективная и выполняемая практически во всех крупных специализированных стационарах операция. Вместе с ростом числа первичных операций, увеличивается число осложнений, в том числе и инфекционных. Глубокая перипротезная инфекция (ППИ) на сегодняшний день является самой проблемной причиной ревизий даже в странах с длительной историей эндопротезирования [1]. Стоимость лечения ППИ и ревизионного эндопротезирования несопоставимо выше первичной операции, что становится серьезной социальной проблемой [1]. Для пациентов с патологией коленного сустава характерны ряд особенностей: пожилой возраст, излишний вес, сопутствующие соматические заболевания и т.п., что повышает риск развития инфекционных осложнений. Подобное положение дел предопределяет настороженность в отношении развития инфекций после эндопротезирования суставов и требует ответственно подходить к профилактике развития инфекции.

В основе борьбы с ППИ лежат ранняя диагностика и лечение. Для лечения тяжелейшего из осложнений эндопротезирования традиционно применяют ряд вариантов, наиболее приемлемым из них является попытка сохранения первичного протеза. Несомненным условием при этом является не более чем 3–4-х недельный срок после его установки, отсутствие свища и подозрений на полирезистентные штаммы микроорганизмов. Как правило, успех возможен лишь при отсутствии факторов риска высокой резистентности флоры, таких как: недавний прием антибиотиков, женский пол, сахарный диабет, возраст старше 65 лет, недавняя госпитализация и перенесенная инфекция мягких тканей, ВИЧ [2]. Во всех остальных случаях отдается предпочтение хорошо зарекомендовавшим себя двухэтапным ревизиям [2,3]. Подобная ревизионная артропластика предусматривает на первом этапе использование локальной антибиотикотерапии в виде установки временного эндопротеза (спейсера) из костного цемента с антибиотиком. Костный цемент имеет свойство освобождать во времени со своей поверхности часть антимикробного препарата, создавая повышенную его концентрацию в окружающих тканях. В ортопедической практике используются как преформированные (фабричные), либо кустарно изготовленные в ходе операции спейсеры.

Фабричные спейсеры, изготовленные из костного цемента, содержат антибиотик, к которому микробы могут быть резистентны. Они не всегда подходят по форме и размерам к разрушенной инфекцией, «дефицитной» кости. Такие имплантаты требуют дополнительной фиксации за счет цементирования и не стыкуются со спейсерами для интрамедуллярных каналов. Пациент после их установки вынужден ограничивать нагрузку на ногу между этапами ревизии. Для отечественной и мировой практики важным является и высокая стоимость фабричных спейсеров. Сказанное выше, заставило нас искать эффективный, безопасный и недорогой способ выполнения первого этапа ревизии инфицированных эндопротезов коленного сустава.

Цели исследования— внедрение в клиническую практику модульного спейсера коленного сустава на первом этапе лечения инфекционных осложнений артропластики.

Предъявляемые требования: спейсер должен иметь высокую антибактериальную эффективность, быть простым в изготовлении для любого хирурга, владеющего техникой первичного эндопротезирования, безопасным для пораженной костной ткани, сохранять опороспособность пациента между первым и вторым этапами ревизии, не ограничивать движения в суставе и, что важно – быть дешевым.

Материалы и методы

Исследования и внедрение разработки проводилось на базе ряда клиник Республики Казахстан и в первую очередь в Карагандинском областном центре травматологии и ортопедии им. проф. Х.Ж. Макажанова в сотрудничестве с кафедрой травматологии, ортопедии и хирургии экстремальных состояний Казанского государственного медицинского университета. Методическое руководство осуществлялось со стороны НИИ травматологии и ортопедии г. Астана. Ретроспективно был проведен анализ результатов 16 случаев двухэтапной ревизии глубокой инфекции после тотального эндопротезирования коленного сустава (ТЭКС), выполненной с ноября 2011 по июнь 2013 года.

Данные по пациентам представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Пациенты с ППИ

Мы исключили из исследования пациентов с дефектами типа T3 и F3 по классификации Engh [7], а также с не состоятельностью коллатеральных связок, собственной связки надколенника, которым были установлены неартикулирующие варианты спейсеров.

В основе метода лежит использование авторской разработки новой модели модульного спейсера коленного сустава. Бедренный сегмент состоит из интамедуллярного стержня, изготовленного из армированного костного цемента и стандартного металлического феморального компонента первичного эндопротеза. Тибиальный компонент в виде фигурной пластины из костного цемента имеет посадочную площадку для опоры на интрамедуллярном стержне большой берцовой кости. Схема спейсера приведена на рисунке 1.

Рисунок 1.

Установка спейсера в интрамедуллярный канал

Техника оперативного вмешательства и установки спейсера заключалась в следующем. Иссекали послеоперационный рубец по передней поверхности коленного сустава. Парапателлярным доступом производили артротомию. Выполняли полноценную по возможности синовэктомию. Удаляли компоненты первичного эндопротеза (бедренный и большеберцовый элементы и полиэтиленовый вкладыш) и остатки костного цемента. После тщательного дебридмента, лаважа полости сустава и окружающих тканей, механически обрабатывали интрамедуллярные каналы бедренной и большой берцовой костей. Весь объем, освободившегося внутрисуставного пространства, заполняли раствором рифампицина с экспозицией 10-15 минут. Раствор рифампицина был выбран в связи с его высокой эффективностью в плане деконтаминации кости от золотистого стафилококка [5]. Затем изготавливали интрамедуллярные стержни для бедренного и большеберцового каналов. Для этого, к стандартной дозе порошка (полимеру) костного цемента (40 гр) добавляли 1 гр. порошкообразного антибиотика — Ванкомицин и замешивали с использованием жидкой составляющей (мономером). Время полимеризации до затвердевания костного цемента составляет в среднем 8-10 минут. В последующем вариант приготовления был изменен и с конца 2012 года Ванкомицин стали добавлять в костный цемент спустя 30-60 секунд после замешивания полимера и мономера. Это было сделано в связи с рекомендациями Amin T.J. и соавт. [5], показавшими в своих исследованиях большую эффективность антибиотика при использовании подобной техники импрегнации антибиотика в костный цемент. В процессе затвердевания на 5-6 минутах мы выкатывали интрамедуллярные спейсеры по толстой, загнутой с одной стороны спице в виде стержней, толщиной менее диаметра интрамедуллярного канала. Каждый из них еще в вязком состоянии прокатывался по рассыпанному порошку Ванкомицина (как тесто обваливают в муке), с целью получить более высокую концентрацию антибиотика в поверхностном слое спейсера. Торцевые отделы стержней, обращенные в сторону сустава, имели плоский срез, а непосредственно под ним, формировалось отверстие, проходившее сквозь металлическую петлю арматуры стержня. После полимеризации цемента, стержни устанавливали в каналы бедренной и большой берцовой костей. Причем торцевые срезы стержней слегка выступали над поверхностью кости в виде «пеньков» (рис.1).

Непосредственно после этого, на дистальный отдел бедренной кости устанавливали простерилизованный металлический феморальный компонент первичного эндопротеза, удаленный ранее. С этой целью использовали дозу цемента замешанного с одним граммом Ванкомицина. Обваляв ее в порошке Ванкомицина, мы помещали ее между бедренным компонентом спейсера и бедренной костью. Подобную технику мы использовали в 5 случаях. Ранее у 11 пациентов бедренный компонент устанавливался на дозу костного цемента и полиэтиленовую пленку для предотвращения «приклеивания» к подлежащей кости (рис. 2).

Рисунок 2.

Установка бедренного компонента на пленку

В последующем мы отказались от использование пленки, т.к. заметили, что при использовании техники «обваливания» в порошке антибиотика, цемент практически не проникает в кость. Это снижает травматичность вмешательства при последующем удалении элементов спейсера.

Выдавливаемые из-под бедренного компонента излишки цемента мы использовали для замещения дефектов плато большой берцовой кости. Следующим этапом измеряли высоту суставной щели и изготавливали из очередной дозы костного цемента (40-80 гр + 1-2 грамма Ванкомицина) внутрисуставную фигурную пластину-спейсер необходимой толщины и диаметра (по размерам среза тибии). На прилежащей поверхности к большой берцовой кости пластины формировали посадочную площадку, соответствовавшее высоте и диаметру торцевой части стержня, помещенного ранее в интрамедуллярный канал и выступающему над срезом кости в виде «пенька» (рис 3).

Рисунок 3.

Установка внутрисуставного спейсера

Рисунок 4.

Схема установки спейсера и рентгенография, выполненная после имплантации спейсера коленного сустава

Фигурную пластину-спейсер «обваливали» в порошке антибиотика и до окончательного застывания костного цемента, проксимальную поверхность выкатывали относительно бедренного компонента, чтобы они в большей степени соответствовали друг другу. После застывания цемента внедряли пластину-спейсер между бедром и срезом большой берцовой кости (рис. 4). Шов раны и дренирование выполняли по стандартной методике. Послеоперационная антибиотикотерапия велась в соответствии с общепризнанными рекомендациями [6]. 

Результаты и обсуждение

Все пациенты были активизированы в первые сутки после операции. Ходьба разрешалась со второго дня с полной, либо дозированной нагрузкой на ногу. Пациенты на вторые-третьи сутки отмечали практически полное исчезновение болевого синдрома.

Целью первого этапа ревизионного эндопротезирования коленного сустава было купирование инфекционного процесса. Локальная антибиотикотерапия (использование спейсера из костного цемента с Ванкомицином) в обязательном порядке сочеталась с системной терапией. Верификация купирования инфекции заключалась в комплексной оценке клинического состояния пациента, локальных проявлений, кратных анализах крови и пункционного биоптата из области коленного сустава. У 14 пациентов эрадикация инфекции была подтверждена клинически и лабораторно и микробиологически. У 2 пациентов имелись клинические и лабораторные признаки рецидива инфекции в коленном суставе.

Второй этап ревизии выполняли на сроках от 3 до 9 месяцев. На момент госпитализации, до выполнения второго этапа ревизии, все пациенты ходили с полной нагрузкой на оперированную ногу. 6 из 8 работающих пациентов вернулись к труду между этапами ревизии. У всех пациентов на момент ревизии объем движений в коленном суставе превышал 90 градусов.

Таким образом, нам удалось элиминировать инфекцию у 14 из 16 пациентов. При этом оба пациента с рецидивом нарушили предписание врача на амбулаторном этапе, прекратив антибиотикотерапию вскоре после выписки из стационара. Следует признать, что разработанный вариант спейсера обладает существенным недостатком, поскольку сопряжена с установкой удаленного бедренного компонента, поверхность которого может служить основой для формирования микробной биопленки. Однако именно наличие металлического бедренного компонента позволило нам отказаться от его дополнительного цементирования, а пациентам давать возможность нагрузки на оперированную ногу.

Выводы

Предложенная методика проведения первого этапа двухэтапной ревизии инфицированных эндопротезов коленного сустава позволяет с высокой степенью вероятности добиться эрадикации инфекции. Она проста в исполнении, не требует дорогостоящих расходных материалов и позволяет пациентам в период между первым и вторым этапами ревизии сохранять приемлемое качество жизни.

ЛИТЕРАТУРА

1. Bozic K.J., Kurtz S.M., Lau E., Ong K. et al. The epidemiology of revision total knee arthroplasty in the United States //Clin. Orthop. Relat. Res. — 2010, Jan. — № 468 (1). —P. 45-51.

2. Parvizi J., Adeli B., Zmistowski B., Restrepo C. et al. Management of Periprosthetic Joint Infection: The Current Knowledge: AAOS Exhibit Selection //J. Bone Joint Surg. Am. —2012. —№ 94 (14). —P. 1041-9.

3. Schnettler R., Steinau H.U. Septic bone and joint surgery // Thieme Medical Pub.—2010.

4. Scuderi G.R., Tria A.J., Knee Arthroplasty Handbook. Techniques in Total Knee and Revision Arthroplasty. —2006, Springer Science+Business Media, Inc. ISBN-10: 0-387-30730-3, ISBN-13: 978-0387-307305:120-132.

5. Kaya I., Sungur I., Yimazi M.,Pehlivanoglu F., Kartyafiar K., Sengos A. Comparison of the efficiency of different antibiotic irrigation solutions in decontamination of allografts contaminated with Staphylococcus aureus // Acta Orthop. Traumatol. Turc.—2013.— № 47(4).—P. 281-285.

6. Amin T.J., Lamping J.W., Hendricks K.J, McIff T.E. Increasing the Elution of Vancomycin from High-Dose Antibiotic-Loaded Bone Cement: A Novel Preparation Technique// J. Bone Joint Surg. Am. —2012, Nov. 07.—№ 94 (21).—P. 1946-1951.

7. Osmon D.S., Berbari E.F., Berendt A.R., Lew D. et al. Diagnosis and Management of Prosthetic Joint Infection: Clinical Practice Guidelines by the Infectious Diseases Society of America //Clinical Infectious Diseases.— 2013. —56 (1).—P. 1-25.

REFERENCES

1. Bozic K.J., Kurtz S.M., Lau E., Ong K. et al. The epidemiology of revision total knee arthroplasty in the United States. Clin. Orthop. Relat. Res., 2010, Jan., no. 468 (1), pp. 45-51.

2. Parvizi J., Adeli B., Zmistowski B., Restrepo C. et al. Management of Periprosthetic Joint Infection: The Current Knowledge: AAOS Exhibit Selection. J. Bone Joint Surg. Am., 2012, no. 94 (14), pp. 1041-9.

3. Schnettler R., Steinau H.U. Septic bone and joint surgery. Thieme Medical Pub., 2010.

4. Scuderi G.R., Tria A.J., Knee Arthroplasty Handbook. Techniques in Total Knee and Revision Arthroplasty. 2006, Springer Science+Business Media, Inc. ISBN-10: 0-387-30730-3, ISBN-13: 978-0387-307305:120-132.

5. Kaya I., Sungur I., Yimazi M.,Pehlivanoglu F., Kartyafiar K., Sengos A. Comparison of the efficiency of different antibiotic irrigation solutions in decontamination of allografts contaminated with Staphylococcus aureus. Acta Orthop. Traumatol. Turc., 2013, no. 47(4), pp. 281-285.

6. Amin T.J., Lamping J.W., Hendricks K.J, McIff T.E. Increasing the Elution of Vancomycin from High-Dose Antibiotic-Loaded Bone Cement: A Novel Preparation Technique. J. Bone Joint Surg. Am., 2012, Nov. 07, no. 94 (21). pp. 1946-1951.

7. Osmon D.S., Berbari E.F., Berendt A.R., Lew D. et al. Diagnosis and Management of Prosthetic Joint Infection: Clinical Practice Guidelines by the Infectious Diseases Society of America. Clinical Infectious Diseases, 2013, 56 (1), pp. 1-25.