Способ лечения перипротезной инфекции при эндопротезировании коленного сустава

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и предназначено для лечения перипротезной инфекции при эндопротезировании коленного сустава.

Тотальное эндопротезирование коленного сустава значительно уменьшает болевой синдром и улучшает функцию и качество жизни пациентов с гонартрозом. Одним из тяжелых осложнений после тотальной замены коленного сустава является перипротезная инфекция, которая составляет от 1,0 до 12,4%, по данным современных исследований. При перипротезном инфицировании встречаются варианты латентно протекающей суставной инфекции, для выявления которой необходимы дополнительные методы исследования и коррекция алгоритма оперативного лечения.

Для борьбы с раневой инфекцией предложено множество вариантов доставки антимикробного агента непосредственно в очаг инфекции - от обкалывания раны антибиотиком или введения его в сосуд, обеспечивающий кровоснабжение необходимой области или органа, до формирования источника антимикробного химиопрепарата с помощью различного рода «носителей». Развитие медицинской науки, в особенности в области биокомпозитных материалов, позволило эффективно использовать полиметилметакрилат в качестве матрицы для создания длительно существующего депо антибиотика, что сразу нашло широкое распространение в лечении гнойно-воспалительных заболеваний опорно-двигательной системы, в частности - глубокой перипротезной инфекции.

Первое упоминание об использовании спейсеров на основе «костного цемента», импрегнированных антибиотиками, для лечения глубокой перипротезной инфекции, датируется 1988-89 годами (Booth R.E.Jr., Lotke Р.А. The results of spacer block technique in revision of infected total knee arthroplasty, Clin. Orthop. Relat. Res, 1989, Vol. 248, p. 57-60; Wilde A.H., Ruth J.T. Two-stage reimplantation in infected total knee arthroplasty, Clin. Orthop. Relat. Res, 1988, Vol. 236, p. 23-35), а первый промышленный артикулирующий спейсер был представлен в 1992 году - система для коленного сустава PROSTALAC® - Prosthesis with Antibiotic-Loaded Acrylic Cement (DePuy, США) (Duncan C.P., Beauchamp C.P., Masri В., The antibiotic loaded joint replacement system: A novel approach to the management of the infected knee replacement, J. Bone Joint Surg. (Br). (suppl III), 1992, Vol. 74, p. 296; Haddad F.S., Masri B.A., Campbell D. et all, The PROSTALAC functional spacer in two-stage revision for infected knee replacements, J. Bone Joint Surg. (Br), 2000, Vol. 82, p. 807-812).

Спейсер - приспособление на основе биосовместимых материалов (полиметилметакрилата, полиэтилена, металлов) с включением в состав веществ с антимикробной активностью, применяемое для временного заполнения полости сустава в период между удалением инфицированного эндопротеза и установкой ревизионного у пациентов с перипротезной инфекцией (Springer B.D., Parvizi J., Periprosthetic joint infection of the hip and knee, Springer, NY, 2014, p. 257; Tentino J.R., Prosthetic joint infections: bane of orthopedists, challenge for infectious disease specialists, Clin. Infect. Dis., 2003, Vol. 36 (9), p. 319-327). Имплантат должен обеспечивать выполнение ряда необходимых условий:

1) простоту изготовления;

2) микробную деконтаминацию раны;

3) создание условий для полной или ограниченной функциональности сустава и восстановления опороспособности конечности;

4) повышение эффективности последующего ревизионного эндопротезирования в случаях, когда оно показано.

Исходя из предъявляемых требований все спейсеры условно можно разделить на группы:

1) по технологии производства;

2) по исходному материалу;

3) с применением вакуума и без;

4) по количеству компонентов;

5) с армированием костно-мозгового канала и без;

6) по сохранению функции сустава;

7) по антимикробному агенту.

Первоначально спейсеры коленного сустава являлись статическими однокомпонентными, то есть неартикулирующими, но к концу 1990-х годов были получены данные о большом количестве осложнений повсеместного применения этой методики. К наиболее частым из них относились - вторичные смещения, переломы конструкции, формирование сгибательных контрактур коленного сустава, дистрофические процессы мышц бедра, существенную роль играла необходимость постоянной иммобилизации конечности. Все эти факторы существенно усложняли последующее ревизионное оперативное вмешательство и часто приводили к возникновению новых осложнений и неудовлетворительным результатам реабилитации.

На смену неартикулирующим спейсерам пришли двух- и трехкомпонентные артикулирующие, что позволило существенно повысить эффективность выполняемых двухэтапных ревизионных операций на коленном суставе и увеличить степень медико-социальной адаптации пациентов. Многокомпонентность спейсера коленного сустава обеспечивает высокий уровень артикуляции, сохранение анатомо-функциональных взаимоотношений в суставе и конечности, что оказывает существенное влияние на итоговый результат. Показаниями к применению неартикулирующего спейсера являются рецидивирующий инфекционный процесс, большие костные дефекты, повреждение связочного аппарата с возникновением нестабильности в суставе. Во всех остальных случаях предпочтительнее установка артикулирующего спейсера.

Наиболее просты в использовании преформированные имплантаты (например, PROSTALAC, DePuy). Промышленное производство обеспечивает высокую однородность базового материала, равномерное распределение антимикробного химиопрепарата по всему объему спейсера, соблюдение точных пропорций компонентов, необходимый уровень стерильности и быстроту имплантации.

Существенным недостатком таких систем является невозможность при необходимости оперировать различными антибактериальными агентами и их комбинациями, высокая стоимость, а также привязанность к ограниченному числу производителей.

Динамические спейсеры изготавливают непосредственно во время операции. Существуют более дешевые промышленные наборы (типа Spaser-K, Tekres; VANCOGENX-SPACER KNEE), состоящие из формы для изготовления спейсера и дозы «костного цемента» и растворителя. Также распространен аналогичный вариант, но с использованием кустарно выполненных форм для изготовления спейсеров.

Недостатки: стоимость, привязанность к производителям, ограничено в размерах.

Известны спейсеры, компоненты которых изготовлены из одного материала - чаще ПММА, так и комбинированные (цемент-металлические, цемент-полиэтиленовые, цемент-керамические и т.д.). Выбор материала обусловлен обеспеченностью лечебного учреждения и предпочтениями оперирующего хирурга. Но не всегда учитываются трибологические свойства компонентов, так как при стирании поверхностных слоев ПММА происходит дальнейшая элюция не только антибиотика из более глубоких слоев цемента в ткани, но и частиц цемента, дальнейшая роль которых в мягких тканей сомнительна с точки зрения токсического или механического влияния на них. При соблюдении асептики и антисептики, техники оперативного вмешательства, достаточной степени санации очага воспаления и создании депо антимикробного агента существенных различий в эффективности этих конструкций: выполненных полностью из цемента и комбинированных (цемент-металл, цемент-пластик) не наблюдается.

Таким образом, оптимальным выходом при лечении глубокой перипротезной инфекции является является непосредственное формирование спейсера перед установкой. Так в уровне техники известен способ лечения перипротезной инфекции при эндопротезировании коленного сустава (RU 2558466 С1, опубл. 10.08.2015, с. 4 описания), выбранный нами за прототип. Способ включает в себя интраоперационное изготовление спейсера для больше берцовой кости из костного цемента с антибиотиком в процессе двухэтапного ревизионного эндопротезирования, а также интраоперационную стерилизацию бедренного компонента эндопротеза. Недостатками данного способа являются невозможность ранней нагрузки и движений в коленном суставе (необходимость иммобилизации конечности), применение только части стерилизованных компонентов эндопротеза требует дополнительных затрат на использование дополнительных форм, что существенно повышает затраты на лечение, также в описании данного способа подтверждено только использование антибиотика Ванкомицина, что существенно сужает возможности антимикробного лечения.

Наиболее широкое применение в качестве антимикробного агента в составе спейсеров получили такие химиопрепараты, как гентамицин, ванкомицин и тобрамицин, но известны работы по применению в составе и других препаратов (цефалоспоринов, аминогликозидов, пенициллинов), но они встречаются гораздо реже. Предварительная верификация возбудителя с определением его чувствительности к антибиотикам позволяет определить препарат выбора при изготовлении спейсера, что наряду с дебридментом полости сустава обеспечит эффективную деконтаминацию раны.

Таким образом, существует потребность в способ лечения перипротезной инфекции при эндопротезировании коленного сустава, лишенном вышеуказанных недостатков.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности лечения перипротезной инфекции при эндопротезировании коленного сустава.

Этот технический результат достигается тем, что в способе лечения перипротезной инфекции при эндопротезировании коленного сустава, включающий в себя интраоперационное изготовление спейсера для большеберцовой кости из костного цемента с антибиотиком в процессе двухэтапного ревизионного эндопротезирования, а также интраоперационную стерилизацию бедренного компонента эндопротеза, предлагается предварительно осуществлять выбор добавляемого в костный цемент антибиотика с учетом верифицированной патогенной микрофлоры, при этом дополнительно изготавливают второй спейсер для бедренной кости, при этом оба спейсера формируют цилиндрической формы, длиной от 120 до 160 мм для бедренной кости и от 70 мм до 120 мм для большеберцовой кости, диаметром от 10 до 18 мм, армируют каждый спейсер спицей Киршнера, согнутой вдвое, с оставлением двух ее концов свободными длиной 2 см каждый, стерилизуют большеберцовый компонент эндопротеза вместе с бедренным, размещают свободные концы спиц Киршнера под компонентами повторно установленных компонентов.

Выбор добавляемого в костный цемент антибиотика возможно осуществить следующим образом: при верифицированной смешанной флоре добавляют антибиотик Гентамицин 8-12 мг на 1 г. сухого костного цемента, при верифицированной грамположительной флоре добавляют антибиотик Ванкомицин 25 мг на 1 г. сухого костного цемента, при верифицированной резистентной грамположительной флоре добавляют антибиотик Линезолид 30 мг на 1 г. сухого костного цемента при изготовлении спейсеров.

Фиг. 1-3 иллюстрируют нижеприведенные клинические примеры.

Способ осуществляют следующим образом.

В случаях перипротезной инфекции коленного сустава, при предварительно верифицированном (пункция) возбудителе проводят двухэтапное ревизионное эндопротезирование. Первым этапом проводят удаление компонентов эндопротеза коленного сустава, удаление цемента с поверхностей и ультразвуковую санацию всех компонентов эндопротеза с последующим автоклавированием. Пока проводится стерилизация компонентов эндопротеза, выполняют тщательный дебридмент операционной раны с применением системы пульс-лаваж. Далее формируют костно-мозговые каналы в бедренной и большеберцовой костях для спейсеров. Смешивают компоненты для изготовления спейсеров: при верифицированной смешанной флоре добавляют антибиотик Гентамицин 8-12 мг на 1 г. сухого костного цемента, при верифицированной грамположительной флоре добавляют антибиотик Ванкомицин 25 мг на 1 г. сухого костного цемента, при верифицированной резистентной грамположительной флоре добавляют антибиотик Линезолид 30 мг на 1 г. сухого костного цемента при изготовлении спейсеров. Из полученной смеси зготавливают спейсеры для бедренной и большеберцовой кости, при этом оба спейсера формируют цилиндрической формы, длиной от 120 до 160 мм для бедренной кости и от 70 мм до 120 мм для большеберцовой кости, диаметром от 10 до 18 мм. Армируют каждый спейсер спицей Киршнера, согнутой вдвое, с оставлением двух ее концов свободными длиной 2 см каждый. Размещают свободные концы спиц Киршнера под компонентами повторно устанавливаемых компонентов эндопротеза. Назнеачают рациональное длительное (10 недель) системной антибиотикотерапии в послеоперационном периоде. После купирования воспаления (от 2-х недель до 5-и месяцев) проводится второй этап - ревизионное эндопротезирование.

При распространении инфекционного процесса в костномозговой канал такие размеры спейсеров позволяют сформировать более длинную «ножку» для заполнения инфицированной полости цементом с индивидуально подобранным антибиотиком, что целесообразно делать и для усиления воздействия антибиотика для ликвидации контаминации большего объема тканей области и его более эффективной доставки в ткани. Так, например, при нахождении такого спейсера в костномозговом канале, отток биологических жидкостей из которого осуществляется в основном по лимфатическим путям, очевидно, что лимфатический путь доставки антибиотика к тканям будет более эффективным для деконтаминации кости.

Единого подхода в определении сроков выполнения второго этапа оперативного вмешательства не существует, и у различных специалистов сроки составляют от двух недель до полугода и более. Едиными являются признаки купирования воспаления (отсутствие возбудителя в посевах пунктата сустава, отсутствие признаков воспаления как общих, так и в лабораторных анализах).

Импрегнация костного цемента антибиотиком, подобранным в предоперационном периоде по результатам посева воспалительного экссудата в строго определенной пропорции позволяет обеспечить постоянное поступление антибактериального препарата локально в область перипротезного инфицирования в достаточной дозировке на длительный период времени путем непосредственного контакта носителя биоцидного вещества с костью и возможностью всасывания его в ее лимфатическую систему. А объем спейсеров позволяет распределить воздействие дальше границ самого сустава как анатомической области в дистальном и проксимальном направлениях и исключить чрезмерное добавление в цемент антибиотика, что может обуславливать изменение его механических свойств.

Армирование спейсеров металлической спицей Киршнера с заранее рассчитанной длиной свободных концов оптимально для наиболее удобного удаления спейсера при последующей ревизии. Форма спейсеров цилиндрическая с гладкой поверхностью, что облегчает их удаление.

Схема выбора антибиотиков, добавляемых в цементный спейсер, позволяет оптимизировать локальное воздействие антибиотиков в костной и мягких тканях области, пораженной перипротезным инфекционным процессом.

Предлагаемый способ предполагает сочетание преимуществ артикулирующего металлического спейсера и спейсера из костного цемента, а именно сохранение функции сустава на весь период до второго этапа операции и эффективность цементного спейсера, как носителя и выделителя антибактериального агента.

Преимущества предлагаемого способа подверждают нижеприведенные клинические примеры.

Пример 1. Пациентка Б., 1962 г.р. Вялотекущий воспалительный процесс правого коленного сустава после тотального замещения без формирования фистулы. При верификации возбудителя по результату посева выявлена смешанная флора - S. Heamolyticus, Staplylococcus spp., неферментирующие грамотрицательные палочки. Пациентке проведено лечение по предлагаемому способу. На фиг. 1 (а) показана рентгенограмма при поступлении; на фиг. 1 (б) показаны готовые спейсеры (Гентамицин 10 мг на 1 г. сухого цемента) длиной 160 мм для бедренной кости и 70 мм для большеберцовой кости, диаметрами 12 и 10 мм соответственно, перед усечением свободных концов спиц Киршнера во время одноэтапной ревизии; на фиг. 1 (в) обзорная рентгенограмма после 1-го этапа; на фиг. 1 (г) обзорная рентгенограмма после 2-го этапа - удаления спейсера, ревизионного эндопротезирования.

Исследование клинических и лабораторных показателей не выявило признаков перипротезной инфекции коленного сустава.

Пример 2. Пациентка М., 1945 г.р. Вялотекущий воспалительный процесс левого коленного сустава после тотального замещения без формирования фистулы. При верификации возбудителя по результату посева выявлена грамположительная флора - S.aureus. На фиг. 2 (а) показана рентгенограмма при поступлении. Во время 1-го этапа ревизионного эндопротезирования были изготовлены спейсеры (Ванкомицин 25 мг на. 1 г. сухого цемента) длиной 120 мм для бедренной кости и 70 мм для большеберцовой кости, диаметрами 18 и 14 мм соответственно, на фиг. 2 (б) обзорная рентгенограмма после 1-ого этапа;; на фиг. 2 (в) обзорная рентгенограмма после 2-ого этапа - удаления спейсера, ревизионного эндопротезирования.

Исследование клинических и лабораторных показателей не выявило признаков перипротезной инфекции коленного сустава.

Пример 3. Пациентка Ц., 1957 г.р. Вялотекущий воспалительный процесс правого коленного сустава после тотального замещения без формирования фистулы. При верификации возбудителя по результату посева выявлена резистентная к Гентамицину и Ванкомицину грамположительная флора - S.heamolyticus, Staplylococcus spp., S. гр viridians. На фиг. 3 (а) показана рентгенограмма при поступлении. Во время 1-го этапа ревизионного эндопротезирования были изготовлены спейсеры (линезолид 30 мг на 1 г. сухого цемента) длиной 160 мм для бедренной кости и 120 мм для большеберцовой кости, диаметрами 18 и 18 мм соответственно, на фиг. 3 (б) обзорная рентгенограмма после 1-ого этапа;; на фиг. 3 (в) обзорная рентгенограмма после 2-го этапа - удаления спейсера, ревизионного эндопротезирования.

Исследование клинических и лабораторных показателей не выявило признаков перипротезной инфекции коленного сустава.

Достоинства предлагаемого способа:

- Возможность ранней нагрузки и движений в коленном суставе, не требующей иммобилизации конечности;

- Каналы, формируемые в бедренной и большеберцовых костях, позволяют заблаговременно профилактировать зоны последующей имплантации ревизионных компонентов эндопротеза;

- Применение стерилизованных компонентов эндопротеза не требует дополнительных затрат на использование дополнительных форм, что существенно снижает затраты;

- Возможность выбора различных видов антибиотика в цементе с учетом верифицированной микрофлоры по схеме (Гентамицин 8-12 мг на 1 г. сухого цемента, Ванкомицин 25 мг на. 1 г. сухого цемента, Линезолид 30 мг на 1 г. сухого цемента позволяет просто и удобно рассчитать необходимую дозу антибиотика; данная схема позволяет избежать необоснованных заниженных или завышенных доз антибиотика, тем самым, обеспечивая безопасность для пациентов при использовании спейсеров разных размеров.