CC BY
103
Раздел - медицинская практика МЕТАЛЛОЗ, ВЫЗВАННЫЙ СКОЛЬЗЯЩИМИ ТИТАНОВЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ, У БОЛЬНЫХ СКОЛИОЗОМ
Д.м.н., проф. Сампиев М.Т.1, д.м.н., проф. Лака А.А.1, д.м.н. Агзамов Д.С.2, к.м.н. Балашов С.П.3, к.м.н., доц. Макинян Л.Г.1, Шевченко А.АД к.м.н. Каримов Р.ФД Рамлугон К.1.
1 - Российский университет дружбы народов, кафедра травматологии и ортопедии.
2 - ФГБУ Федеральный научно-клинический цент специализированных видов медицинской помощи ФМБА России, отделение травматологии и ортопедии.
3 - ФГБУ Центральная детская клиническая больница ФМБА России, центр коррекции сколиоза.
Контактная информация:
Рабочий адрес: 115682, г. Москва, Ореховый бульвар, 28, Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий ФМБА России, Отделение травматологии и ортопедии. Сампиев Мухаммад Таблиханович, д.м.н.:
117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Российский университет дружбы народов,
кафедра травматологии и ортопедии; 115409 Москва, ул. Москворечье, д. 20, Центральная
Детская клиническая больница ФМБА России, отделение травматологии и ортопедии,
Центр коррекции сколиоза.
Контактный телефон: +7 (495) 542-08-44
E-mail: [email protected]
Лака Александр Андреевич, д.м.н.:
117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Российский университет дружбы народов, кафедра травматологии и ортопедии; 115409 Москва, ул. Москворечье, д. 20, Центральная Детская клиническая больница ФМБА России, отделение травматологии и ортопедии, Центр коррекции сколиоза.
Контактный телефон: 8 (916) 015-30-59 E-mail: [email protected] Агзамов Джахангир Салимович, д.м.н.:
115682, г. Москва, Ореховый бульвар, 28, Федеральный научно-клинический центр
специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий ФМБА
России, отделение травматологии и ортопедии.
Контактный телефон: 8 (926) 114-29-24
E-mail: orto. fmba@ gmail. com
Балашов Степан Петрович, к.м.н.:
115409 Москва, ул. Москворечье, д. 20, Центральная Детская клиническая больница,
отделение травматологии и ортопедии, Центр коррекции сколиоза.
Контактный телефон: 8 (926)554-20-31
E-mail: [email protected]
Макинян Левон Гагикович, к.м.н.:
117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Российский университет дружбы народов, кафедра травматологии и ортопедии; 115682, г. Москва, Ореховый бульвар, 28, Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий ФМБА России, отделение травматологии и ортопедии.
Контактный телефон 8 (495) 729-72-92 E-mail: [email protected]
Шевченко Александр Александрович (ответственный за переписку):
115682, г. Москва, Ореховый бульвар, 28, Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий ФМБА России, отделение травматологии и ортопедии. Контактный телефон: 8 (926) 264-14-20
E-mail: a. shevchenko2710@gmail. com Каримов Рустам Фаттулоевич, к.м.н.:
115682, г. Москва, Ореховый бульвар, 28, Федеральный научно-клинический центр
специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий ФМБА
России, отделение травматологии и ортопедии.
Контактный телефон: 8 (926) 560-31-68
E-mail: [email protected]
Рамлугон Кушандт
117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Российский университет дружбы народов, кафедра травматологии и ортопедии. Контактный телефон: 8 (916) 762-80-83 E-mail: [email protected]
Резюме
Введение. Нами не найдены работы, которые бы достаточно полно освещали процессы накопления, всасывания и влияния на организм продуктов, образующихся при разрушении металла в парах трения скользящих эндокорректоров. Целью нашего исследования является анализ качественного и количественного состава ионов металла в крови и тканях больного, выделяющихся при трении элементов эндокорректора, использующегося для коррекции сколиоза у детей.
Материал и методы. Выполнена оценка проявлений развития металлоза у 65 пациентов, прооперированных по поводу сколиотической деформации позвоночника с установкой эндокорректора LSZ-5, и определение у них концентрации ионов металлов в крови и прилежащих к конструкции тканях.
Результаты. Исследование показало, что осложнения, связанные с металлозом, развились в 23,1 % случаях у пациентов, которым была произведена имплантация эндокорректора LSZ-5. У 7 пациентов развились свищи, у 8 - серома, в большинстве
случаев в поясничном отделе позвоночника. Содержание ионов титана и ванадия в цельной крови пациентов с имплантированными конструкциями LSZ-5 было повышено. Медиана содержания ионов титана в мягких тканях, окружающих конструкцию, была в 1,5 раза выше. Концентрации ионов металлов в крови и тканях пациентов с осложнениями, связанными с металлозом, и без осложнений, статистически значимо не различались.
Заключение. Полученные данные свидетельствуют о необходимости совершенствования износостойких покрытий для титановых металлоконструкций, используемых для коррекции сколиоза.
Ключевые слова: Идиопатический сколиоз, скользящий эндокорректор, конструкция LSZ-5, металлоз.
Metallosis caused by sliding titanium structures, in patients with scoliosis. Sampiev M.T. MD, Laka A.A. MD, Agzamov D.S. MD, Balashov S.P. MD, Makinyan L.G. MD, Shevchenko A.A., Karimov R.F. MD, Ramlugon K.
The Federal Research and Clinical Center of specialized kinds of medical care and medical technology FMBA of Russia, Department of Traumatology and Orthopedics, 115682, Moscow, Orekhoviy Blvd., Building 28.
Summary
Introduction. We didn't find works which rather fully would cover processes of accumulation, absorptions and influences on an organism of the products which are formed at destruction of metal in couples of friction of the sliding endokorrektor. The purpose of our research is - the analysis of qualitative and quantitative structure of ions of metal in the blood and tissues of the patient which are allocated at friction of elements of the endokorrektor which is used for correction of scoliosis at children.
Material and methods. The assessment of manifestations of development of a metalloz in 65 patients operated concerning skoliotichesky deformation of a backbone with installation of an
endokorrektor of LSZ-5, and determination of concentration of ions of metals at them in blood and fabrics, adjacent to a design, is executed.
Results. Research showed that the complications connected with metallozy developed in 23,1% cases at patients to whom implantation of an endokorrektor of LSZ-5 was made. At 7 patients fistulas developed, at 8 developed Seram, in most cases in lumbar department of a backbone. The maintenance of ions of the titan and vanadium in whole blood of patients with the implanted designs of LSZ-5 was raised. The median of the maintenance of ions of the titan in the soft fabrics surrounding a design was 1,5 times higher. Concentration of ions of metals in blood and tissues of patients with the complications connected with metallozy and without complications, statistically significantly didn't differ.
Conclusion. The obtained data testify to need of improvement wearproof a covering for the titanic metalwork used for correction of scoliosis.
Key words: Idiopathic scoliosis, sliding endocorrector, design LSZ-5, metallosis.
Оглавление:
Введение.
Материал и методы. Результаты. Заключение. Список литературы. Введение
Cреди большого разнообразия различных систем для лечения деформаций позвоночника инструментарий, сохраняющий возможность роста позвоночника, занимает незначительное место. При этом среди небольшого числа устройств отсутствуют совершенные конструкции (McCarthy et al., 2014). Одной из основных проблем применения скользящих/растущих систем является наличие пар трения, которое сопровождается выбросов микроэлементов в ткани, окружающие конструкцию в
частности и в организм больного в целом (Cunningham et al., 2003; Hallab et al., 2003; Fabi et al., 2012).
Однако, в доступной литературе, как отечественной, так и зарубежной, не найдено работ, которые бы достаточно полно освещали процессы накопления, всасывания и влияния на организм продуктов, образующихся при разрушении металла в парах трения скользящих эндокорректоров. Практически отсутствуют исследования, в которых была бы достоверно объяснена роль ионов металла, имбибирующих ткани в непосредственной близости от пар трения и провоцирующих формирование металлоза. Не получены количественные характеристики, определяющие границы накопления ионов металла в прилежащих к имплантированной конструкции тканях, не определены параметры концентраций этих ионов, при превышении которых может развиться реакция даже на металлы, инертные в отношении тканей организма человека
Цель исследования - анализ качественного и количественного состава ионов металла в крови и тканях больного, выделяющихся при трении элементов устройства -эндокорректора - для лечения сколиоза у детей.
Материалы и методы. Выполнена оценка проявлений развития металлоза у пациентов с имплантированными конструкциями модели LSZ-5 и определение концентраций ионов металлов в крови и прилежащих к конструкции тканях. Проанализированы образцы цельной крови и тканей 65 пациентов (23 мальчика, 42 девочки), которым была проведена операция по имплантации направляющих рост скользящих конструкций LSZ-5 по поводу раннего сколиоза. Средний возраст пациентов на момент установки конструкции составил 11,4±1,2 года.
Использованная конструкция изготовлена из титанового сплава Ti6Al4V и представляет собой два стержня с прямоугольным сечением (6x4 мм) и 40±8 фиксирующих элементов (20±4 крючков и 20±4 скоб). Фиксатор, обеспечивающий неподвижность стержней, располагался, как правило, на вершине деформации. Остальные
фиксаторы позволяли обеспечивать скольжение или подвижность стержней по мере роста позвоночника.
Конструкция была установлена на уровне 10±2 сегментов на срок 6±2 года.
Взятие крови у пациентов выполняли за сутки до плановой операции по замене LSZ-5 на традиционные конструкции для спондилодеза после окончательного формирования скелета ребенка.
Уровень ионов металлов в крови и тканях оценивали также у пациентов контрольной группы, без имплантированных конструкций. В эту группу были включены 25 пациентов (19 девочек, 6 мальчиков), средний возраст которых составил 11,2±1,7 лет.
Образцы венозной крови помещали в пробирки Vacuette (Greiner Bio-One International AG, 4550 Kremsmünster, Austria), разводили в соотношении 1:30 с помощью специального растворителя (1% бутанол-1; 0,1% Triton X-100; 0,07 % HNO3 в дистиллированной воде). Содержание титана, алюминия и ванадия в крови измеряли с помощью индуктивно-связанной масс-спектроскопии на спектрометре Nexion 300D (Perkin Elmer Inc., Shelton, CT 06484, USA).
Образцы мягких тканей отбирали во время операции из капсулы, окружающей соединение фиксатора и стержня, а также в областях тканей, находившихся на расстоянии более чем 3 см от капсулы. Образцы обрабатывали HNO3, высушивали в установке СВЧ- Berghof SW-4 DAP-40 (Berghof Products + Instruments GmbH, 72800 Eningen, Germany), затем растворяли в соотношении 1:150 в DDIW и помещали в масс-спектрометр.
Гистологическое исследование проводили путем световой микроскопии (микроскоп Carl Zeiss AXIOSCOP 2 plus). Образцы тканей фиксировали в формалине, готовили препараты толщиной 4 мкм, окрашивали гематоксилином и эозином.
Статистическую обработку данных проводили с помощью пакета программ SPSS 22.0 (IBM Corp., USA). Для определения статистически значимых различий концентраций
ионов металлов в крови больных сколиозом с имплантированными LSZ-5 и у пациентов контрольной группы использовали ^критерий Манна-Уитни (тест Колмогорова-Смирнова показал, что распределение значений концентраций ионов металлов в крови и тканях существенно отличалось от нормального). При значении p<0,05 результаты оценивались как статистически значимые.
Результаты. Величины угла Кобба у обследованных пациентов в пред- и послеоперационном периодах (спустя 3 года после операции) представлены в табл.1. Как видно, у пациентов с С-типом сколиоза при начальном значении медианы этого показателя 44°, в послеоперационном периоде оно уменьшилось до 9°, при С-типе - с 45 до 6° и с 34 до 2°.
При значении угла Кобба более 60° у пациентов с С-типом при начальной величине 87 ° через 3 года после вмешательства уровень данного показателя составлял 19°, а у больных с S-типом при величине 85° в послеоперационном периоде медиана угла Кобба составила 23°, при начальной величине 58° - снизилась до 17°.
В результате при значении данного показателя менее 60 градусов удалось достигнуть коррекции в 80-90% (п=28) случаев, в то время как при угле Кобба более 60° удалось добиться коррекции в 70-78% (п=37) случаях.
Таблица 1. Значения угла Кобба и осложнения у пациентов из группы с
имплантированными по поводу раннего сколиоза LSZ-5 (Ме ^25; Q75))
Угол Кобба, ° Предоперационное значение угла Кобба п Послеоперационное значение угла Кобба (период наблюдения 3 года)
40-60 ^тип 44 (30 ^50) 28 9 (5 ^31)
S-тип* 45 (39 *50) / 34 (31 * 40) 6 (-9 *16) / 2 (-9 * 16)
>60 ^тип 87 (68 *132) 37 19 (1 *50)
S-тип* 85 (46 *113) / 58 (47-82) 23 (13 *39) / 17 (2-38)
Оценка частоты осложнений показала, что они развились у 23 пациентов (35,4 %). В 15 случаях (23,1 %) наблюдались металлоз-ассоциированные осложнения, в том числе 8 сером (12,3 %). У 2 из этих пациентов было отмечено повышение температуры тела и увеличение СОЭ, что было расценено как признак воспаления. Выявлено 3 случая свищей (один с проявлениями локального воспаления, другой без признаков такового).
Как правило, серомы и фистулы наблюдались в поясничном отделе позвоночника. При отсутствии местной воспалительной реакции свищи и серомы были успешно купированы путем использования повязок и антибактериальной терапии, в то время как в остальных случаях было выполнено ревизионное хирургическое вмешательство. Симптомы воспаления разрешались при удалении конструкции либо при ее укорочении.
В 8 случаях была обнаружена поломка стержня, ни у кого из этих пациентов не наблюдались осложнения, связанные с металлозом.
Медианы концентраций ионов титана, алюминия и ванадия в цельной крови пациентов из контрольной группы без имплантатов составили 30 (30; 40) мкг/л для титана, 30 (20; 40) мкг/л для алюминия и 0,08 (0,06; 0,1) мкг/л для ванадия (табл.2).
У больных, которым была установлена конструкция LSZ-5, были выявлены значительно более высокие уровни ионов - 85 (28; 180) мкг/л для титана, 30 (18; 150) мкг/л для алюминия и 0,3 (0,2-0,5) мкг/л - ванадия.
Сравнение с применением ^критерия Манна-Уитни выявило статистически значимое повышение ф=0,0001) концентраций ионов титана и ванадия (в 2,8 и 4 раза соответственно) в крови пациентов с имплантироваными конструкциями LSZ-5. В то же время различия уровней ионов алюминия в контрольной и основной группах не были значимы ф=0,16) вследствие большого разброса концентраций этих ионов.
Таблица 2. Содержание титана, алюминия и ванадия в цельной крови пациентов контрольной и основной группы с имплантатами (LSZ-5, имплантированные на 6±2 лет)
Ме ^25; Q75)
№ Ионы Контрольная группа (п=25) Больные, которым была установлен эндокорректор LSZ-5 (п=65)
1 Титан, мкг/л 30 (30; 40) 85 (28; 180)*
2 Алюминий, мкг/л 30 (20; 40) 30 (18; 150)
3 Ванадий, мкг/л 0,08 (0,06; 0,1) 0,3 (0,2-0,5)*
Примечание: * - различия достоверны (при p<0,05) относительно соответствующих показателей контрольной группы по ^ критерию Манна-Уитни.
Оценка уровней титана, алюминия и ванадия у пациентов с серомами и фистулами (п=8) и сравнение с соответствующими концентрациями ионов у пациентов без осложнений (п=33) не выявила значимых различий для концентраций ионов алюминия и ванадия в этих группах ф=0,07 и p=0,05 для алюминия и ванадия соответственно).
Осмотр тканей во время операции выявил черную окраску мягких тканей, прилежащих к конструкции LSZ-5, у всех пациентов, что свидетельствовало о значительных концентрациях продуктов износа конструкции (рис.1).
Рис. 1 Ткани поясничного отдела позвоночника после удаления конструкции LSZ-5 в процессе плановой замены металлоконструкций после созревания скелета
Медианы концентраций титана, алюминия и ванадия в мягких тканях, взятых в момент операций из области вокруг места контакта фиксатора и стержня у пациентов, которым ранее не проводилась имплантация металлоконструкций (контрольная группа), составила 0,7 (0,15; 0.95) мкг/г для титана, 0,7 (0,1; 0,9) мкг/г для алюминия и 0,06 (0,010,1) мкг/г для ванадия.
Медианы концентраций этих элементов в образцах тканей больных с имплантированными конструкциями LSZ-4D, взятых из капсулы, окружающей место контакта фиксатора и стержня, были значительно выше, и составили 1300 (103 - 5750) мкг/г для титана, 18 (2 - 106) мкг/г для алюминия и 11 (2-109) мкг/г для ванадия, эти значения были статистически значимо выше соответствующих вышеприведенных уровне.
Таблица 3. Содержание титана, алюминия и ванадия в мягких тканях, прилегающих к месту контакта фиксатора и стержня в поясничной части позвоночника Ме ^25; Q75)
Ионы Контрольная группа (п=25) Больные, которым была установлен эндокорректор LSZ-5 (п=65)
Титан, мкг/г 0,7 (0,15; 0.95) 1300 (103; 5750)*
Алюминий, мкг/г 0,7 (0,1; 0,9) 18 (2; 106)
Ванадий, мкг/г 0,06 (0,01; 0,1) 11 (2-109)*
Примечание: * - различия достоверны (при p<0,05) относительно соответствующих показателей контрольной группы по ^ критерию Манна-Уитни.
Также было выполнено сравнение концентраций ионов металлов в тканях пациентов с имплантированной конструкцией LSZ-4D, у которых развились связанные с металлозом осложнения (п=8) и больных без осложнений (п=33). При этом не было установлено статистически значимых различий показателя ф=1,0; 0,77 и 0,86 для ионов титана, алюминия и ванадия соответственно).
Оценка концентраций ионов металлов в мягких тканях, взятых на расстоянии 3 см от капсулы, показала, что медианы значений составили 6,5 (1,3 - 34,0) мкг/г для титана, 0,9 (0,4 - 6,0) мкг/г для алюминия и 0,1 (0,02 - 0,8) мкг/г для ванадия. Эти значения не превышали соответствующие уровни в образцах тканей пациентов контрольной группы и были существенно ниже концентраций ионов непосредственно в капсуле.
Гистологическая картина во всех образцах тканей, взятых у пациентов с имплантированными LSZ-4D, была сходной. Обнаружены области, содержащие макрофаги с большим количеством частиц титана. Отдельные частицы нельзя было разглядеть в световой микроскоп из-за малого размера. Эти макрофаги чаще наблюдались
в хорошо васкуляризированных тканях, их наличию сопутствовала обильная инфильтрация ткани плазматическими клетками. В других областях наблюдался некроз, который сопровождался снижением количества клеток или полным их исчезновением из участков коллагеновой ткани (рис.2).
Рис.2. Гистологическая картина в тканях, окружающих конструкцию LSZ-4D у пациентов без осложнений и у пациентов с серомой (Б). Усиленная окраска тканей и макрофаги (желтые стрелки) и зоны некроза (зеленые стрелки)
В целом проведенное исследование показало, что осложнения, связанные с металлозом, развились в 23,1 % случаях у пациентов, которым была произведена имплантация конструкции LSZ-5, состоящей из титанового сплава Ti6Al4V. У 7 пациентов развились свищи, у 8 развилась серома, в большинстве случаев в поясничной части позвоночника.
Содержание ионов титана и ванадия в цельной крови пациентов с имплантированными конструкциями LSZ-5 было повышено по сравнению с контрольной группой (в 2,8 и 4 раза соответственно). Медиана содержания ионов титана в мягких тканях, окружающих конструкцию, была в 1,5 раза выше, чем в контрольной группе. Концентрации ионов металлов в крови и тканях пациентов с осложнениями, связанными с металлозом, и без осложнений, статистически значимо не различались.
Обсуждение. Полученный к настоящему времени опыт имплантации цельнометаллического протеза тазобедренного сустава, выполненного из кобальт-хромового сплава, показывает, что продукты ускоренного износа могут вызывать
Р)
остеолизис и клинические осложнения в виде псевдоопухолей, что, в конечном итоге, приводит к нарушениям и утрате имплантатом его функций (Fabi et al., 2012). В экспериментальных моделях было показано, что избыток биологически совместимого титана, который возникает после установки спинальных имплантатов, способствует развитию воспалительной реакции и остеолизиса (Mochida et al., 2000; Cunningham et al., 2003; Hallab et al., 2003). Описан случай остеолизиса, который возник вокруг транспедикулярного винта после выполнения заднего спондилодеза, вследствие воздействия на ткани продуктов износа (Botolin et al., 2013).
В аппарате LSZ-5 (Conmet, Russia) используются открытые зажимы, которые позволяют стержням скользить по ним по мере роста позвоночника ребенка, в связи с чем отпадает необходимость периодического использования вытяжения (McCarthy et al., 2014). В то же время возможность перемещения стержней в этих конструкциях приводит к их ускоренному износу, что, в свою очередь, способствует развитию металлоза.
Проведенное нами исследование показало, что осложнения, связанные с металлозом, развились в 23,1 % случаях у пациентов, которым была произведена имплантация конструкции LSZ-5, состоящей из титанового сплава Ti6Al4V. У 7 пациентов развились свищи, у 8 развилась серома. В большинстве случаев серомы и фистулы наблюдались в поясничной области позвоночника, что объясняется повышенной подвижностью этого отдела по сравнению с грудным. В определенной степени эти данные объясняются усиленным транспортом металлических частиц с током крови от верхних отделов позвоночника к нижним. Наблюдаемая частота связанных с металлозом осложнений достаточно высока, хотя ревизионные хирургические вмешательства потребовались только 5 пациентам.
Общая частота осложнений (35,4%, из которых 23,1 % были связаны с развитием металлоза, а остальные 12,3 % составляли переломы стержней) не превышала таковую при использовании других методов лечения раннего сколиоза, в том числе при
имплантации растущих стержней или имплантации конструкции Shilla (McCarthy et al., 2014).
В одном из исследований был выполнен анализ ассоциированных с металлозом осложнений при имплантации тотального протеза тазобедренного сустава с парой трения «металл-металл» (кобальт-хромовый сплав). При этом была продемонстрирована положительная корреляция между концентрацией ионов кобальта в крови пациента и риском развития псевдоопухолей и расшатыванием имплантатов (Jacobs et al., 1991). Было продемонстрировано, что при уровне ионов кобальта в крови менее 1 мкг/л риск развития осложнений металлоза минимален, а при уровне, превышающем 10 мкг/л, становится очень высоким (при 5 мкг/л - промежуточный).
В 90-х гг. XX в. также было показано, что у пациентов с несостоятельностью тотальных имплантатов коленного и тазобедренного сустава с парой трения «титан-полиэтилен» уровень ионов титана в крови в несколько раз повышен по сравнению c таковым в крови пациентов с нормально функционирующими протезами (Kasai et al., 2003). Поскольку в литературе встречаются данные о повышении уровня ионов металлов после спондилодеза, мы предположили, что имплантация скользящих конструкций также может способствовать повышению концентраций этих ионов крови. Предполагалось, что концентрация ионов у больных с серомами или свищами будет еще выше.
Результаты нашего исследования показали, что у 90% пациентов с имплантированными конструкциями LSZ-5 уровень металлов в крови был повышен. Содержание ионов титана и ванадия в цельной крови этих пациентов было выше в 2,8 и 4,0 раза соответственно по сравнению с контрольной группой. Статистически значимых различий по показателям концентраций ионов алюминия выявлено не было в связи с большим разбросом полученных значений. Хотя содержание ванадия в крови обследованных больных было выше, это не отражает состав сплава, поскольку в нем содержится 6% алюминия и 4% ванадия.
Следует отметить, что концентрации ионов у пациентов с серомами и свищами статистически не отличались от соответствующих значений у больных без осложнений.
Cundy с соавторами продемонстрировали увеличение в 2,4 раза концентрации ионов титана в крови у педиатрических пациентов со спондилодезом 9-ти сегментов позвоночника (Cundy et al., 2013). Kasai с коллегами и Richardson с коллегами сообщили о об увеличении концентраций ионов металлов в 4 и 3,6 раз соответственно с конструкциями, установленными на уровне 2 или 3 сегментов позвоночника (Kasai et al., 2003; Richardson et al., 2008).
В то же время Richardson с соавторами не выявили статистически значимой связи между числом сегментов при спондилодезе, длиной стержней, количеством винтов и концентрацией ионов титана в крови (Richardson et al., 2008). Тем не менее, очевидно, что доля пациентов с увеличенной концентрацией ионов титана может зависеть от числа сегментов со спондилодезом. В наше исследование, как и в работу Cundy с коллегами (Cundy et al., 2013), были включены пациенты со спондилодезом 9-10 сегментов, у 9095% обследуемых наблюдалось повышение концентрации ионов титана. В то же время аналогичное повышение было выявлено лишь у 35 и 65% пациентов со спондилодезом не более чем трех сегментов позвоночника в исследованиях других авторов (Kasai et al.,2003; Richardson et al.,2008).
Таким образом, увеличение концентрации ионов титана в крови пациентов после установки конструкций LSZ-5, которые теоретически должны быть источником большего количества продуктов износа, сходно с таковым у пациентов с выполненным спондилодезом. Кроме того, концентрации ионов металлов у пациентов с осложнениями (серомами и свищами) и без осложнений статистически значимо не различались. Полученные результаты указывают на то, что концентрация ионов металлов в крови пациентов с имплантированными металлоконструкциями не следует использовать в
качестве прогностических факторов клинических осложнений или количества продуктов износа.
Следует отметить, что в литературе имеются лишь единичные работы, посвященные оценке содержания ионов металлов в мягких тканях, прилегающих к имплантированным в позвоночник конструкциям. Wang с коллегами (Wang et al., 1999) сообщили об уровне титана 30,36 мкг/г у пациентов с псевдоартрозом, которым была выполнена люмбарная декомпрессия и спондилодез с применением титановых транспедикулярных винтов, в то время как у пациентов со сплошным спондилодезом концентрация титана составила 0,6 мкг/г (Agins et al., 1998).
В нашем исследовании содержание ионов металлов, в частности, титана, в тканях, окружающих область контакта стержня и фиксатора LSZ-5, было значительно выше (1300 мкг/г в тканях пациентов основной группы против 0,7 мкг/г в тканях пациентов контрольной группы). Аналогичное количество титана было обнаружено и другими авторами (до 3700 мкг/г, при среднем содержании 1047 мкг/г) в тканях, окружавших несостоятельные тотальные имплантаты коленного сустава (Agins et al., 1988; Lukina et al., 2015).
В одном из исследований было продемонстрировано, что более чем 50% частиц, извлеченных из тканей, окружающих LSZ-4D, превосходят по размеру 0,400 мкм (Doorn et al., 1998). Эти величины совпадают с размерами кобальт-хромовых и титановых частиц, которые были обнаружены в тканях, окружающих тотальные имплантаты тазобедренных суставов. Проведенные гистологические исследования тканей выявили большое количество продуктов износа металлоконструкций, а также макрофагов и зон некроза, которые являются следствием развития воспалительной реакции в ответ на накопление продуктов износа после тотальной артропластики тазобедренного сустава (Agins et al., 1998).
Учитывая эти данные, можно предположить, что высокие концентрации ионов титана и ванадия в тканях, окружающих конструкции LSZ-5, и нежелательные реакции в тканях, развивающиеся в ответ на накопление продуктов износа, могут быть причиной таких клинически значимых осложнений, как серомы и свищи, лечение которых требуют ревизионных хирургических вмешательств.
Полученные данные свидетельствуют о необходимости совершенствования износостойких покрытии при разработке титановых металлоконструкций для лечения сколиоза. Необходимо дополнительное увеличение износостойкости подобных конструкций для реализации всех преимуществ такого рода устройств. Увеличению прочности могут способствовать и оптимизация дизайна, а также нанесение на титановую поверхность любого биосовместимого износостойкого покрытия.
Список литературы
1. Agins H.J., Alcock N.W., Bansal M. et al. Metallic wear in failed titanium-alloy total hip replacements. A histological and quantitative analysis. Journal of Bone and Joint Surgery. 1998; V. 70. No. 3. P. 347-356.
2. Botolin S., Merritt C.,Erickson M. Aseptic Loosening of Pedicle Screw As a Result of Metal Wear Debris in a Pediatric Patient. Spine. 2013. V. 38. No. 1. P. 38-42.
3. Cundy T., Antoniou G., Sutherland L., Cundy P. Serum Titanium, Niobium, and Aluminum Levels After Instrumented Spinal Arthrodesis in Children. Spine. 2013. V. 38. No. 7. P. 64-70.
4. Cunningham B.W., Orbegoso C.M., Dmitriev A.E., et al. The effect of spinal instrumentation particulate wear debris: an in vivo rabbit model and applied clinical study of retrieved instrumentation cases. Spine Journal. 2003. V. 3. No. 1. P. 19-32.
5. Doorn P., Campbell P., Worrall J., et al. Metal wear particle characterization from metal on metal total hip replacements: transmission electron microscopy study of
periprosthetic tissues and isolated particles. Joint Biomedical Materials Research. 1998. V. 42. No. 1. P. 103-111.
6. Fabi D., Levine B., Paprosky W., et al. Metal-on-metal total hip arthroplasty: causes and high incidence of early failure. Orthopedics. 2012. V. 35. No. 7. P. 1009-1016.
7. Hallab N.J., Cunningham B.W., Jacobs J.J. Spinal implant debris-induced osteolysis. Spine. 2003. V. 28. No. 20. S. 125-138.
8. Jacobs J.J., Skipor A.K., Black J., et al. Release and excretion of metal in patients who have a total hip-replacement component made of titanium-base alloy. Journal of Bone and .Joint Surgery Am. 1991. V. 73. No. 10. P. 1475-1486.
9. Kasai Y., Iida R., Uchida A. Metal concentrations in the serum and hair of patients with titanium alloy spinal implants. Spine. 2003. V. 28. No. 12. P. 1320-1326.
10. Lukina E., Kollerov M., Meswania J., et al. Analysis of retrieved growth guidance sliding LSZ-4D devices for early onset scoliosis and investigation of the use of nitinol rods for this system. Spine. 2015. V. 40. No. 1. P. 17-24.
11. McCarthy R.E., Luhmann S., Lenke L., et al. The Shilla Growth Guidance Technique for Early-Onset Spinal Deformities at 2-Year Follow-Up: A Preliminary Report. Journal of Pediatric Orthopaedics. 2014. V. 34. No. 1. P. 1-7.
12. Mochida Y., Bauer T.W., Nitto H., et al. Influence of stability and mechanical properties of a spinal fixation device on production of wear debris particles in vivo. Journal Biomedical Materials Research. 2000. V. 53. No. 3. P. 193-198.
13. Richardson T.D., Pineda S.J., Strenge K.B., et al. Serum titanium levels after instrumented spinal arthrodesis. Spine. 2008. V. 33. No. 7. P. 792-796.
14. Wang J., Warren D., Harvinder S., et al. Metal debris from titanium spinal implants. Spine. 1999. V. 24. No. 9. P. 899-903.
