Individual endoprosthetics of the talus bones of both feet: a case study

全文:

Введение

Таранная кость, ввиду своего анатомического строения и особенностей кровоснабжения, является одной из часто встречаемых локализаций аваскулярного некроза [1]. Поскольку приблизительно 60% поверхности таранной кости составляет хрящ, то при нарушении её кровоснабжения, риски возникновения остеонекроза значительно возрастают [2].  Травматические повреждения таранной кости являются наиболее распространённой развития аваскулярного некроза [3]. Со временем это заболевание обычно приводит к выраженной инвалидизации пациента.

Вводу того, что как правило забоmлевание поражает пациентов трудоспособного возраста, выбор оптимальной тактики лечения является актуальной задачей. Одним из наиболее распространённых методов лечения остаются артродезирующие вмешательства. Для лечения этой патологии широко распространены артродезы голеностопного сустава, панартродезы или астрагалэктомия с последующим большеберцово-пяточным артродезом. Однако их результаты не всегда приводят к удовлетворительным результатам и сопряжены с высоким риском послеоперационных осложнений. Массивные большеберцово-таранно-пяточные артродезы приводят к обездвиживанию голеностопного сустава и заднего отдела стопы и могут иметь плохие функциональные результаты [4]. Консервативные методы лечения применимы только на начальных стадиях развития заболевания [5].

Одним из наиболее перспективных и бурно развивающихся направлений является индивидуальное эндопротезирование таранной кости [6, 7]. Этот метод позволяет сохранить функцию голеностопного и подтаранного суставов, уменьшить болевой синдром, увеличить повседневную активность и качество жизни пациента [8]. Однако лечение пациентов с двусторонним поражением таранных костей представляет определённые сложности. Количество публикаций, посвящённых эндопротезированию таранных костей при двустороннем поражении не многочисленно.

Цель статьи

Цель статьи описать хирургическую технологию и краткосроынй результат оперативного лечения пациентки с аваскулярным некрозом таранных костей обеих стоп методом эндопротезирования таранных костей индивидуальными керамическими имплантами.

Материалы и методы

Для оценки объективного состояния пациента в пред- и послеоперационном периодах пациенту были выполнены рентгенография с нагрузкой, МСКТ, динамическая педобарография. Для оценки субъективного состояния пациента перед оперативным вмешательством и через 12 месяцев было выполнено анкетирование шкалами ВАШ (Визуально-аналоговая шкала), AOFAS AH (American Orthopedic Foot and Ankle Society — Ankle Hindfoot Scale), FFI (Foot ankle index).

 

Описание клинического случая

Пациентка 32 лет обратилась с жалобами на боль в области обоих голеностопных суставов, резко усиливающуюся во время ходьбы. Отмечает появление болевого синдрома около 1 года назад, травмы отрицает. Консервативное лечение не принесло положительный результат, болевой синдром прогрессировал. Из сопутствующих заболеваний у пациентки диагностирован неспецифический язвенный колит (болезнь Крона), по поводу которого в анамнезе она проходила курсы стероидной терапии. На момент обращения ремиссия неспецифического язвенного колита.

При осмотре выявлен умеренный отёк мягких тканей в области обоих голеностопных суставов (рис.1 a, b).

Рис.1 Внешний вид стоп: отмечается отёчность обоих голеностопных суставов, отмечается нейтральное положение заднего отдела обеих стоп. a) вид спереди b) вид сзади

Fig.1 Appearance of feet: swelling of both ankle joints is noted, the hindquarters of both feet are in a neutral position. a) front view b) rear view

 

При пальпации определяется выраженная болезненность в проекции суставной щели обоих голеностопных, подтаранных и таранно-ладьевидных суставов. Сгибание-разгибание в голеностопных суставах ограничено и резко болезненное в крайних точках. Сосудистых и неврологических расстройств не выявлено. При тестировании пациентки до операции по шкалам ВАШ — 9 баллов. AOFAS AH — 25 баллов, FFI — 139 баллов.

По данным компьютерной томографии выявлены очаги аваскулярного некроза, деструкция и фрагментация таранных костей обеих стоп (рис.2 a, b, c).

Рис.2 МСКТ сканы голеностопных суставов: отмечаются очаги деструкции и коллапс таранных костей обеих стоп. a) коронарный скан обоих голеностопных суставов b) сагиттальный скан правой стопы c) сагиттальный скан левой стопы

Fig. 2 MSCT scans of the ankle joints: foci of destruction and collapse of both talus bones are noted. a — coronal scan of both ankle joints b — sagittal scan of the right foot c — sagittal scan of the left foot

 

Результаты динамической педобарографии в преоперационном периоде позволяют сделать вывод о выраженных изменениях биомеханики шага. В предоперационном периоде отмечается значительное увеличение времени контакта и максимального давления в заднем отделе левой стопы. Для правой стопы отмечается выраженное снижение максимального давления и силы. Максимальное давление для левой стопы составило 275 кПа, для правой 163 кПа. Максимальная сила для левой стопы была равна 43,6 кг, для правой стопы 26 кг, что на 40% меньше, чем показатели контралатеральной стопы (Рис 3). Отмечается увеличение времени фазы опоры для двух стоп. Для правой стопы данный показатель составил 1,15 сек, что составило 61% от всего цикла шага, для левой стопы данный показатель составил 1,15 сек и 87 %. Данные значения выходят за границы физиологических и могут объясняться выраженным болевым синдромом при осевой нагрузке и движениях в заднем отделе стоп. Ввиду большей выраженности болевого синдрома справа, пациентка переносила большую часть массы тела на контралатеральную конечность. Еще одним показателем, отображающим патологические изменения стоп, является увеличение времени контакта заднего отдела левой стопы. Для левой стопы данный показатель составил 0,94 сек, что равнялось 81 % всей фазы опоры. Для правой стопы данный показатель был равен 0,64 сек, что составило 55,6 % фазы опоры. Болезненность движений в голеностопном суставе проявлялось снижением времени пропульсии. Время пропульсии левой стопы было равно 0,22 сек, что составляет 19% всего периода опоры. Для правой стопы данный показатель был равен 0,51 сек, что являлось 44% от всего периода опоры и соответствует физиологическим показателям. Однако несмотря на то, что вышеперечисленные показатели были приближены к среднефизиологическим, меньшая сила, максимальное давление не позволяют сделать вывод о нормальной биомеханике шага.

Рис 3. Результаты динамической педобарографии на момент контрольного осмотра: определяется разница силы левой и правой стоп. Отмечается увеличение времени контакта, силы и максимального давления в заднем отделе левой стопы.

Fig. 3. Results of dynamic pedobarography at the time of the control examination: the difference in the strength of the left and right feet is determined. There is an increase in contact time, force, and maximum pressure in the left hindfoot.

 

Пациентке был установлен диагноз: Аваскулярный некроз таранных костей обеих стоп. Двусторонний крузартроз 3ст.

Нами было принято решение выполнить эндопротезирование таранных костей обеих стоп индивидуальными керамическими имплантами. На основании компьютерной томографии было выполнено моделирование эндопротезов обеих таранных костей (рис.4 a, b, c, d).

Рис.4 Предоперационное 3D моделирование таранный костей обеих стоп: a, b — 3D модели обеих стоп с деструкцией и коллапсом таранных костей c, d — 3D модели обеих стоп после с эндопротезами таранных костей

Fig.4 Preoperative 3D modeling of both talus bones: a, b — 3D models of both feet with destruction and collapse of the talus bones c, d — 3D models of both feet after talus endoprostheses

 

На основании полученных данных КТ произведено построение stl-сетки поверхности костей. После редактирования stl-файлов и создания программ для обработки заготовок, изготовлены шаблоны имплантов. В дальнейшем проведена механическая обработка заготовок, их спекание и финишная полировка.

При моделировании учитывалось взаимоотношение суставной поверхности большеберцовой кости и эндопротеза, необходимость восстановления показателей продольного свода стопы и осевых взаимоотношений заднего отдела стопы.

Эндопротезы выполнены из циркониевой оксидной керамики, стабилизированной иттрием, которая в настоящее время является одним из самых биосовместимых и биоинертных материалов [9, 10].

После изготовления эндопротезов, пациентки выполнено оперативное вмешательство на правой стопе. Передним доступом произведена артротомия голеностопного и таранно-ладьевидного суставов. Выделена и удалена некротически изменённая таранная кость. После установки эндопротеза, выявлена остаточная фронтальная нестабильность голеностопного сустава. Дополнительно выполнена пластика латерального связочного комплекса по Broström-Gould.

В послеоперационном периоде иммобилизация голеностопного сустава осуществлялась задней гипсовой шиной в течение 4 недель. Профилактика тромбоэмболических осложнений осуществлялась приёмом Ривароксабана 10 мг 1 раз в сутки в течение 6 недель. После прекращения иммобилизации выполнялась разработка движений в голеностопном суставе, дозированная нагрузка на правую нижнюю конечность. Опороспособность правой нижней конечности восстановлена через 1 мес. после операции. Через 4 мес. после операции на правой стопе выполнено эндопротезирование таранной кости на левой стопе. Интраоперационно у пациентки не было выявлено признаков нестабильности голеностопного сустава, поэтому пластика латерального связочного комплекса не проводилась. Иммобилизация левого голеностопного сустава гипсовой шиной осуществлялась в течение 4 недель.

 

Результаты

На контрольном осмотре через 12 месяцев после операции на правой стопе и 8 месяцев после операций на левой стопе пациентка ходит с полной опорой на обе нижние конечности (рис.5 a, b).

Рис.5 Внешний вид через 12 мес. после операции на правой стопе и 8 мес. после операции на левой стопе: послеоперационные рубцы чистые без признаков воспаления. Отмечается нейтральное положение заднего отдела обеих стоп. a) вид спереди b) вид сзади

Fig.5 Appearance after 12 months after surgery on the right foot and 8 months after surgery on the left foot: postoperative scars are clean without signs of inflammation. The neutral position of the hindquarters of both feet is noted. a) front view b) rear view

Пациентка полностью вернулась в привычный для неё образ жизни, возобновила трудовую деятельность. Отёк мягких тканей обеих стоп незначительный. Послеоперационные рубцы состоятельные без признаков воспаления. Объём движений в правом и левом голеностопном суставе полный, незначительно болезненный в крайних точках. При тестировании пациента по шкалам: ВАШ — 1 балл, AOFAS AH — 82 балла, FFI — 28 баллов. Осевые соотношения правого и левого голеностопного сустава правильные, признаков нестабильности нет.

На контрольных рентгенограммах осевые соотношения в голеностопных суставах правильные, суставные щели равномерные, костных деструкций не определяется (рис.6 a, b, c, d).

 

Рис. 6 Рентгенограммы обеих стоп и голеностопных суставов в послеоперационном периоде: суставные щели равномерные, костных деструкций не определяется a, b — правая стопа в передне-задней и боковой проекциях через 12 мес. после операции c, d — левая стопа в передне-задней и боковой проекциях через 8 мес. после операции

Fig. 6 Radiographs of both feet in the postoperative period: a, b — right foot in anteroposterior and lateral projections after 12 months after operation c, d — left foot in anteroposterior and lateral projections after 8 months after operation

 

Результаты динамической педобарографии в преоперационном периоде отображают позитивные изменения биомеханики шага. Максимальное давление для левой стопы составило 301 кПа, для правой 282 кПа. Разница между максимальным давлением для левой и правой стопы на момент контрольного осмотра разница составила 6,31%, при этом в предоперационном периоде различия максимального давления составили 40,7%. На момент контрольного осмотра при анализе шага отмечается изменение времени контакта, площади контакта и максимального давления обеих стоп. Отмечается увеличенное время фазы опоры для двух стоп. Для правой стопы данный показатель равнялся 0,54 сек, что составило 77% от всего цикла шага, для левой стопы данный показатель составил 0,78 сек и был равен 87 %. Отмечается снижение времени контакта заднего отдела обеих стоп в сравнении с предоперационным периодом. Данный показатель составил 66% от всего времени цикла шага для обеих стоп, что равнялось 0,52 сек, для левой стопы и 0,36 сек для правой стопы. При этом, отмечается увеличение максимального давления, времени контакта в переднем отделе обеих стоп в сравнении с предоперационным периодом (Рис. 7). Также отмечается увеличение времени пропульсии обеих стоп. Однако, несмотря на увеличение показателей, данные значения ниже среднефизиологических значений. Для левой стопы значения времени пропульсии составили 0,26 сек, для правой стопы данный показатель составил 0,18 сек, что являлось 33% от всего периода опоры для обеих стоп.

Представленные результаты динамической педобарографии позволяют сделать вывод об улучшение биомеханики шага пациентки после индивидуального эндопротезирования таранных костей обеих стоп. Несмотря на то, что результаты динамической педобарографии отличаются от среднефизиологических показателей, данные значения являются более предпочтительными, в сравнении с результатами распределения подошвенного давления после артродезирования голеностопного сустава. [11, 12]

Рис 7. Результаты динамической педобарографии на момент предоперационного планирования: определяется увеличение показателей силы в среднем отделе правой стопы. Отмечается увеличение силы, максимального давления и времени контакта в переднем отделе обеих стоп.

Fig. 7. Results of dynamic pedobarography at the time of preoperative planning: an increase in strength in the middle section of the right foot is determined. There is an increase in force, maximum pressure and contact time in the forefoot of both feet.

 

 

 

Обсуждение

Наиболее распространённым методом лечения тотального аваскулярного некроза таранной кости является большеберцово-таранно-пяточный или большеберцово-пяточный артродез. Большеберцово-пяточный артродез с астрагалэктомией обеспечивает опорную стопу и устраняет болевой синдром в большеберцово-пяточном сочленении; однако его недостатком является значительное укорочение нижней конечности, величину которого в последующем необходимо компенсировать ношением ортопедической обуви или выполнением дистракционного оперативного вмешательства. В отличие от этого, большеберцово-пяточный артродез с замещением костного дефекта костным алло- или аутотрансплантатом может решить проблему несоответствия длины конечности. Однако этот метод лечения часто осложняется несращением и коллапсом трансплантата. Более того, несмотря на преимущество лучшего приживления, забор аутотрансплантата в 48% случаев является причиной развития болезни донорского участка [13].

Массивные аллотрансплантаты позволяют избежать осложнений на донорском участке, но часто дают менее предсказуемые результаты и имеют меньший потенциал для интеграции, чем костные аутотрансплантаты. Для того, чтобы уменьшить величину укорочения нижней конечности дефект таранной кости некоторые авторы заполняют танталовым или титановыми спейсерами [14].

Целью любого артродеза голеностопного сустава является облегчение боли за счет получения прочного костного анкилоза, устранение имеющихся деформаций и достижение опороспособности стопы при одновременном восстановлении длины конечности и функции. Были описаны различные способы достижения костного сращения, включая внутреннюю и внешнюю фиксацию. У каждого метода имеются свои преимущества и недостатки. Ретроспективное исследование, проведенное Frey с соавт.  выявило в 41% случаев несостоятельность костного анкилоза голеностопного сустава, причем большинству пациентов артродез выполнялся для лечения посттравматического артрита [15]. Perlman et Thordarson [16] изучили 67 случаев артродеза голеностопного сустава, выполненных для лечения посттравматического артрита, и сообщили о частоте несращения в 28%.

Вне зависимости от метода выполнения артродеза голеностопного сустава и суставов заднего отдела стопы эта операция приводит к глубоким нарушениям биомеханики всей нижней конечности. При этом существенно нарушается биомеханика шага, распределение нагрузки на неблокированные суставы стопы. Были проведены исследования, демонстрирующие, что после артродеза голеностопного сустава происходит увеличение прилагаемой силы и пикового давления на медиальный отдел стопы, что биомеханически объясняет дегенерацию хряща на суставах медиальной поверхности стопы в отдалённом периоде [17]. Артродез голеностопного сустава изменяет биомеханические характеристики стопы и голеностопного сустава, которые могут привести к послеоперационным осложнениям. Возможными проявлениями являются изменения биомеханических параметров, таких как распределение подошвенного давления, контактное давление и силы в суставе, напряжение по Мизесу в костях стопы. Они могут быть использованы для объяснения некоторых клинических наблюдений. Значительные изменения в таранно-ладьевидном суставе и суставах медиальной колонны стопы после артродеза голеностопного сустава могут вызывать боль и развитие их скорой дегенерации. Большое напряжение, оказываемое на вторую и третью плюсневые кости, может привести к их стрессовым переломам. [18].

Эндопротезирование таранной кости является подходом для функционального восстановления голеностопного сустава 6].

Публикации посвящённые индивидуальному эндопротезированию таранной кости при её аваскулярном некрозе достаточно многочисленны. Их результаты свидетельствуют о высокой эффективности метода и хорошей выживаемости эндопротеза таранной кости [19–21].

Для изготовления эндопротеза могут быть использованы различные материалы. Наиболее часто применяются металлические сплавы: кобальт—хром, нержавеющая сталь, титан с керамической поверхностью [7]. Однако пара трения «металл-хрящ» по данным исследователей является не самой долговечной и сопряжена с возникновением ряда осложнений за счёт накопления продуктов износа металла и хряща в полости сустава [22].

Особый интерес вызывают публикации о применении керамических эндопротезов таранной кости [23 24]. Проведены исследования, которые иллюстрируют то, что пара трения «керамика-хрящ» является наиболее удачной. В настоящее время применяется аллюмоксидная или циркониевая оксидная керамика. По мнению Salehi и Vanlommel с соавт., среди различных видов керамики циркониевая стабилизированная керамика обладает лучшими характеристиками [10, 25].

Jennison c соавт. был проведен анализ публикаций, посвящённых эндопротезированию таранной кости, в который были включены девять статей и описаны результаты лечения 115 пациентов. Среднее время наблюдения составило от 12,8 до 152 месяцев. В 66,7% данные продемонстрировали значительное улучшение. Авторы пришли к выводу, что эндопротезирование таранной кости является хорошей альтернативой большеберцово-пяточному артродезу у пациентов с аваскулярным некрозом таранной кости [7].

Публикаций, посвящённых эндопротезированию таранной кости на обеих стопах немногочисленны [23, 26–28].

Как правило основой для моделирования эндопротеза таранной кости служат данные МСКТ, которые получены при сканировании контралатеральной стопы. В последующем полученная модель проецируется на повреждённую стопу. При двустороннем поражении такой возможности нет. Эндопротезирование таранных костей при двустороннем аваскулярном некрозе сопряжено со значительными трудностями при моделировании индивидуального импланта. В данной клинической ситуации особая роль принадлежит тесному сотрудничеству врача и инженера. Только при их совместной работе можно ожидать положительный результат.

Невозможность получить шаблон для изготовления модели таранной кости при её двустороннем поражении, привела к необходимости создания универсального эндопротеза [27]. Однако анатомия заднего отдела стопы и голеностопного сустава очень вариативны, поэтому риск получить дисконгруентность суставных поверхностей очень велик.

Tony Lin-Wei Chen с соавт. при помощи метода конечных элементов была построена математическая модель стопы после имплантации эндопротеза таранной кости и эндопротеза голеностопного сустава. Математическими расчётами было показано, что после эндопротезирования таранной кости лучше воспроизводятся движения в суставах стопы, движения сегментов и профиль подошвенного давления, генерируется кинематика стопы, которая больше похожа на кинематику здоровой походки [29].

Однако работ, описывающих объективные биомеханические изменения стопы у пациентов после двустороннего эндопротезирования таранных костей нами выявлено не было. Поэтому, на наш взгляд, эти данные могут иметь определённый интерес.

Заключение

Анализ полученных краткосрочных результатов оперативного лечения у пациентки с аваскулярным некрозом таранных костей обеих стоп показал, что индивидуальное эндопротезирование таранных костей при данной патологии является перспективным направлением, позволяющим сохранить функцию голеностопных суставов и опороспособности всей нижней конечности. Биомеханические данные, полученные при тестировании пациентки в послеоперационном периоде продемонстрировали значимое улучшение биомеханики шага в сравнении с предоперационным периодом.

作者简介

Vladimir Skrebtsov

ГБУЗ «Городская клиническая больница им. С.С. Юдина Департамента здравоохранения города Москвы»

Email: Skrebtsov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0833-6628
SPIN 代码: 6002-7102

к.м.н., врач травматолог-ортопед отделения травматологии и ортопедии

俄罗斯联邦, Коломенский проезд, д.4 г. Москва, 115446, Россия

Victor Protsko

ГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов»; ГБУЗ «Городская клиническая больница им. С.С. Юдина Департамента здравоохранения города Москвы»

Email: 89035586679@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5077-2186
SPIN 代码: 4628-7919

д.м.н., доцент кафедры травматологии ортопедии ГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов»;

врач травматолог-ортопед отделения травматологии и ортопедии №4,

俄罗斯联邦, г. Москва, 117198, Россия Коломенский проезд, д.4 г. Москва, 115446, Россия,

Alexander Skrebtsov

ГБУЗ «Городская клиническая больница им. С.С. Юдина Департамента здравоохранения города Москвы»

编辑信件的主要联系方式.
Email: Skrebtsovalex@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1418-3368
SPIN 代码: 3682-4569

врач травматолог-ортопед отделения травматологии и ортопедии №4 

俄罗斯联邦, Коломенский проезд, д.4 г. Москва, 115446, Россия

Sargon Tamoev

ГБУЗ «Городская клиническая больница им. С.С. Юдина Департамента здравоохранения города Москвы»

Email: Sargonik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8748-0059
SPIN 代码: 2986-1390

к.м.н., врач травматолог-ортопед, заведующий отделения травматологии и ортопедии №4

俄罗斯联邦, Коломенский проезд, д.4 г. Москва, 115446, Россия

Vasilii Kuznetsov

ГБУЗ «Городская клиническая больница им. С.С. Юдина Департамента здравоохранения города Москвы»

Email: vkuznecovniito@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6287-8132
SPIN 代码: 6499-2760

к.м.н., врач травматолог-ортопед отделения травматологии и ортопедии №4

俄罗斯联邦, Коломенский проезд, д.4 г. Москва, 115446, Россия

参考

补充文件