Dołącz do czytelników
Brak wyników

Z praktyki ortopedy

4 lipca 2018

NR 8 (Kwiecień 2017)

Biologiczna rekonstrukcja głębokich uszkodzeń chrzęstno-kostnych stawu skokowo-goleniowego, czyli sandwich z MSCs

0 1878

Uszkodzenia chrzęstno-kostne (osteochondral lesions – OCL) bloczka kości skokowej mogą być skutkiem różnych patologii o podobnych objawach klinicznych i podobnym obrazie makroskopowym uszkodzenia [1]. Większość tych zmian chorobowych ma podłoże urazowe i towarzyszy 50–73% ostrym skręceniom stawu skokowego [2, 3]. Wśród nietraumatycznych przyczyn OCL wyróżnia się chorobę zwyrodnieniową z torbielami podchrzęstnymi, oddzielającą martwicę chrzęstno-kostną u młodzieży lub samoistną martwicę kości skokowej u dorosłych. Przyczynami OCL mogą też być zaburzenia krążenia obwodowego kończyn dolnych, choroby endokrynologiczne i metaboliczne oraz martwica kości skokowej wywołana chemioterapią [1]. 

Biorąc pod uwagę anatomię kości skokowej i uwzględniając jej położenie we wnętrzu tyłostopia – znaczne obciążenia mechaniczne, jakim jest poddawana, brak przyczepów mięśniowych oraz 60-procentowe pokrycie chrząstką stawową – można powiedzieć, że jej unaczynienie jest niezwykle ubogie, co stanowi istotne ograniczenie potencjału do gojenia [4–7]. Skuteczność leczenia zachowawczego szacuje się na 50% [8]. Jako operacyjne leczenie OCL bloczka skokowego najczęściej wykonywane są techniki stymulacji szpiku kostnego (bone marrow stimultion technique – BMST), a także procedury autologicznych przeszczepów chrzęstno-kostnych (osteochondral autograft transfer system – OATS) i techniki naprawy komórkowej. Techniki stymulacji szpiku kostnego przez wielu autorów są zalecane jako leczenie z wyboru dla małych i płytkich zmian o powierzchni poniżej 150 mm2 lub mniejszej średnicy niż 15 mm [9–12]. W przeciwieństwie do niewielkich i płytkich uszkodzeń chrzęstno-kostnych, które są rzadszym problemem klinicznym, leczenie dużych OCL jest trudnym wyzwaniem chirurgicznym, wymagającym odbudowy skomplikowanego kształtu powierzchni stawowej z uwzględnieniem warstwy kostnej i chrzęstnej na krzywiźnie bloczka kości skokowej [13]. Autologiczny przeszczep OAT, który zazwyczaj jest tutaj leczeniem pierwszego wyboru, daje bardzo dobre i powtarzalne wyniki [13–16]. Z drugiej strony wielu autorów podkreśla niedoskonałości techniki OAT wykorzystującej autologiczny przeszczep pobrany z ipsilateralnego stawu kolanowego. W szczególności obserwuje się tu problemy z przywróceniem oryginalnej, unikalnej krzywizny powierzchni stawowej, co ma kluczowe znaczenie dla odtworzenia prawidłowej zborności tego niewielkiego i znacznie obciążonego stawu [17, 18]. Jako komplikację tej techniki autorzy stwierdzają: brak pełnej integralności przeszczepu chrzęstno-kostnego z podłożem kostnym, urazem chirurgicznym zdrowego stawu kolanowego dla pobrania przeszczepu oraz dolegliwościami związanymi z koniecznością wykonania osteotomii kostki przyśrodkowej lub rzadziej bocznej, dla uzyskania prostopadłego dojścia operacyjnego [13, 17, 19–24]. Alternatywną procedurą chirurgiczną jest dwuetapowa technika sandwich z użyciem hodowli autologicznych chondrocytów zaproponowana przez Mandelbauma [25] lub jej bardziej ekonomiczna jednoetapowa wersja z przeszczepem autologicznej kości gąbczastej, pokrytej matrycą kolagenową dla odtworzenia warstwy chrzęstnej opisana przez Valderrabano [26] i zmodyfikowana później przez autora [18]. Technika sandwich rozwiązuje problem odtworzenia prawidłowego kształtu bloczka skokowego, jednak nie zawsze dwuwarstwowy przeszczep ulega prawidłowej przebudowie i integracji ze zrębem kostnym, a co najważniejsze – pozostaje problem dojścia przezkostkowego. Niestety, osteotomia malleolarna przedłuża czas trwania okresu rekonwalescencji pooperacyjnej i utrudnia wczesną mobilizację stawu konieczną dla prawidłowej przebudowy przeszczepu oraz zapobiegnięcia fibroartrozie. Ponadto osteotomia może być czynnikiem wpływającym na przyszły rozwój artrozy stawu skokowego [27–30].

POLECAMY

Proponowana przez autora technika operacyjna, zwana biologiczną rekonstrukcją plombą chrzęstno-kostną (biologic osteochondral inlay
reconstruction – BIOR), oraz postępowanie pooperacyjne z monitorowaniem przeszczepu krótkosekwencyjnym badaniem rezonansem magnetycznym (RM), daje nadzieję na pokonanie głównych problemów związanych z chirurgicznym leczeniem dużych ubytków chrzęstno-kostnych stawu skokowo-goleniowego. Technika ta opiera się na implantacji wiórków kostnych oraz pokryciu przeszczepu kostnego matrycą kolagenową lub hialuronową, infiltrowaną koncentratem szpiku kostnego. Technikę można określić jako kanapkową (sandwich), jednak w przypadku rekonstrukcji wypukłej powierzchni bloczka kości skokowej przypomina ona w swojej konstrukcji dwuwarstwową plombę stomatologiczną, stąd nazwa BIOR [42].

Ubytki chrzęstno-kostne a kongruencja stawu skokowego

Biorąc pod uwagę, że stawy kolanowy i skokowy są najbardziej dynamicznymi, obciążanymi stawami człowieka, ważne jest właściwe dopasowanie sąsiadujących powierzchni stawowych w całym zakresie ruchu. Ten ważny anatomiczny czynnik nazywany jest kongruencją.

W przypadku stawów długotrwale obciążanych, aby uniknąć ich przedwczesnego zużycia, artykulacja powinna spełniać kilka kryteriów, które są zgodne z prawami mechaniki. Z punktu widzenia mechanicznego, dwie obciążane powierzchnie powinny przesuwać się względem siebie w całym zakresie ruchu z możliwie najmniejszymi siłami tarcia, tak aby redukować naprężenia powierzchni stawowej oraz minimalizować ilość ciepła wytwarzanego podczas ruchu. Drugim ważnym kryterium jest optymalizacja obszaru kontaktu powierzchni stawowych. Chociaż mniejsza powierzchnia artykulacji może pozwolić na zmniejszenie sił tarcia, większa powierzchnia będzie redukowała szczytowe obciążenie na powierzchniach stawowych. Balans pomiędzy tymi dwoma cechami decyduje o dynamice ruchu, odporności na zużycie oraz stabilności stawu.

Aktualnie nie ma konsensusu w sprawie definicji kongruencji stawowej lub jej oceny, niemniej można przyjąć, że każde niedopasowanie powierzchni stawowych w zakresie fizjologicznego ruchu, w postaci ubytku lub lokalnej eminencji, będzie powodowało ogniskowe przeciążenia powierzchni stawowej [31].

Zatem w przypadku dużych ubytków chrzęstno-kostnych, które wiążą się z głębokimi obszarami niedoboru kości podchrzęstnej, staranne odtworzenie deficytu kostnego z uwzględnieniem przywrócenia naturalnej geometrii powierzchni podchrzęstnej jest zdaniem autora kluczowe dla utrzymania długotrwałej, prawidłowej funkcji stawu.

Staw skokowy charakteryzuje się większą kongruencją niż staw kolanowy z powodu ściślejszego dopasowania powierzchni stawowych tworzonych przez widełki kostek i bloczek skokowy, przez co rekonstrukcja jego powierzchni stawowej wymaga wysokiej precyzji. Głębsze uszkodzenia powinny być odtwarzane z użyciem kości, która jest mechanicznie odporna na obciążenia wstępne wymagane do prawidłowej przebudowy przeszczepu [32].

Koncepcja biologicznej plomby chrzęstno-kostnej, czyli nowy sandwich

Celem rekonstrukcji jest skuteczne odtworzenie wypukłego kształtu bloczka kości skokowej w każdej lokalizacji, zwłaszcza na krawędzi przyśrodkowej, gdzie najczęściej lokalizują się uszkodzenia urazowe [33]. Biologiczne leczenie OCL bloczka kości skokowej ma na celu zrekonstruowanie obu warstw uszkodzenia przez zastosowanie materiału biologicznego, który ulega stopniowej przebudowie i integracji z otaczającą tkanką.

Zdaniem autora sukces naprawy głębszych uszkodzeń chrzęstno-kostnych bloczka kości skokowej wymaga osobnej odbudowy warstwy kostnej z uwzględnieniem poziomu otaczającej płytki podchrzęstnej, a następnie warstwy chrzęstnej. Uzupełnienie uszkodzenia należy dostosować do kształtu krzywizny bloczka kości skokowej w taki sam sposób, jak dentysta kształtuje wypełnienie zęba. Plomba kostna wypełniająca ubytek powinna być uformowana i odpowiednio zagęszczona, aby wstępne przenoszenie obciążenia nie powodowało zapadania się warstwy podchrzęstnej. Z drugiej strony zbyt gęste upakowanie wiórów kostnych będzie zaburzało napływ komórek macierzystych oraz neowaskularyzację przeszczepu kostnego. 

BIOR w stawie skokowym – technika chirurgiczna

Dojście operacyjne i przygotowanie ubytku chrząstki

Procedurę rozpoczyna się aspiracją 30 ml szpiku kostnego z talerza biodrowego, przy użyciu zestawu MarrowStim (Biomet Warsaw/IN, USA) lub ostatnio dostępnego Marrow Cellution (Ranfac, Avon, MA/USA). Jeśli uszkodzenie było dostępne z kierunku przedniego, wykonuje się dostęp przednio-przyśrodkowy do stawu skokowego. Jeżeli uszkodzenie jest zlokalizowane bardziej ku tyłowi, wykonuje się osteotomię kostki przyśrodkowej typu Chevron. Kierunek osteotomii kostki przyśrodkowej planuje się na podstawie skanów koronalnych RM lub tomografii komputerowej (TK), w celu określenia najdogodniejszego dojścia do uszkodzenia. Chrząstka wokół uszkodzenia musi być wycięta prostopadle do dna, tak by tworzyła pionową ścianę otaczającej zdrowej tkanki chrzęstnej. Dno uszkodzenia opracowuje się shaverem, aby uzyskać krwawiącą powierzchnię w otwartej kości podchrzęstnej. Następnie, używając wiertarki niskoobrotowej z drutem K o średnicy 1,6 mm, wykonuje się kilka otworów na głębokość ok. 5 mm.

Plomba biologiczna w kości skokowej 

Po uprzednim wirowaniu i rozdzieleniu szpiku kostnego otrzymuje się ok. 4 ml koncentratu szpiku kostnego. Autologiczny przeszczep tkanki kostnej pobiera się z bliższej nasady kości piszczelowej ipsilateralnej piszczeli, tworząc małe okienko w korówce kości piszczelowej.

Pobrane fragmenty kości gąbczastej są dokładnie kruszone, a następnie wzbogacane kilkoma kroplami koncentratu szpiku kostnego.

Pierwsza część mieszaniny zostaje ubita w dnie uszkodzenia. Druga porcja kawałków kości i MSCs jest miksowana i oddessana, a następnie dodaje się 2–3 krople kleju tkankowego Tisseel (Baxter, Deerfield/IL, USA) oraz miesza się jeszcze raz tuż przed aplikacją mieszaniny do miejsca uszkodzenia. Ostatnią porcją wiórów kostnych z MSCs i z klejem fibrynowym należy odtworzyć kształt i krzywiznę krawędzi przyśrodkowej wypukłości bloczka skokowego. Procedura ta jest podobna do tworzenia wypełnienia dentystycznego, które musi być dobrze dopasowane do kształtu zęba. Utworzone wypełnienie powleka się cienką warstwą kleju fibrynowego. Stosuje się obrazowanie w suchej artroskopii, co zapewnia powiększony obraz i lepszą wizualizację w tym małym obszarze roboczym [34]. Skafold kolagenowy (Chondro-Gide, Geistlich Pharma AG, Wolhusen, CH) lub skafold hialuronowy (Hyalofast, Anika Therapeutics, Bedford/MA, USA) dopasowuje się do uszkodzenia i nasącza się koncentratem szpiku kostnego. Następnie skafold umieszcza się na wypełnieniu z przeszczepami kostnymi, a krawędzie uszczelnia klejem tkankowym. Staw jest zamykany, a kostka przyśrodkowa zespalana przez dwa wkręty korowe średnicy 4,5. Usuwanie materiału zespalającego z kostki przyśrodkowej przeprowadza się 12 miesięcy po zabiegu u wszystkich pacjentów przed badaniem RM, w którym ocenia się przebudowę i integrację biologicznej plomby kostnej rok i dwa lata po zabiegu.

Postępowanie pooperacyjne

Pierwszego dnia po zabiegu odbywa się nauczanie ćwiczeń izometrycznych oraz mobilizacja pozaoperacyjnych odcinków narządu ruchu z fizjoterapeutą. Leczenie pooperacyjne polega na unieruchomieniu stawu skokowego z pomocą szyny gipsowej stopowo-podudziowej oraz całkowite odciążanie kończyny w pierwszym tygodniu. Po usunięciu szwów w ósmym dniu zakłada się ortezę sztywną lub półsztywną.

Pacjenci zostali wypisani do domu drugiego dnia po operacji. W drugim tygodniu pooperacyjnym rozpoczyna się ćwiczenie ruchu biernego z trakcją stawu, które pacjent powtarza trzy razy dziennie po 15 minut w domu, z asystą drugiej osoby wykonującej trakcję stawu. W następnych 4–6 tygodniach rozpoczyna się 15-kilogramowe częściowe obciążanie stawu z ruchem czynnym, wykonuje się maksymalny zakres ruchu biernego i drenaż limfatyczny. W szóstym tygodniu po badaniu ambulatoryjnym stopniowo zwiększa się obciążanie stawu, aż do całkowitego odstawienia kul w ósmym tygodniu pooperacyjnym. Następnym celem rehabilitacji jest wzmacnianie mięśni kończyny dolnej oraz przywrócenie prawidłowego stereotypu chodu oraz stabilizacji stawu skokowego poprzez trening propriocepcyjny przez następne tygodnie. W 12. tygodniu wykonuje się badanie monitorujace RM, a jeżeli morfologia plomby jest prawidłowa, wprowadza się lekkie ćwiczenia sportowe (pływanie i jazda na rowerze). W szóstym miesiącu po zabiegu wykonuje się badanie rentgenograficzne (RTG) w dwóch projekcjach na stojąco oraz badanie RM. Jeżeli obraz jest prawidłowy, wprowadza się bardziej obciążające ćwiczenia w zależności od potrzeb pacjenta. Powrót do pełnej aktywności sportowej następuje najczęściej po kolejnym badaniu monitorującym RM w 12. miesiącu po zabiegu. W przypadku nieprawidłowej przebudowy przeszczepu wprowadza się dodatkową suplementację preparatami wapnia z witaminą D3 oraz przedłuża się okres zakazu obciążeń dynamicznych, wydłużając czas jazdy na rowerze, która w obserwacjach autora wpływa korzystnie na przebudowę BIOR.

Dyskusja 

Operacja leczenia głębokich ubytków chrzęstno-kostnych stawu skokowo-goleniowego staje się leczeniem z wyboru, z uwagi na nieefektywne leczenie zachowawcze [8, 35]. W przypadku zmian o średnicy mniejszej niż 150 mm2 przez wielu autorów sugerowane są techniki BMST, takie jak mikro-, nanofrakturacja lub nawiercanie [9–12]. W obserwacji klinicznej autora technik tych nie należy wykonywać zbyt agresywnie, gdyż kość skokowa pozostaje długi czas obrzęknięta, a nierzadko tworzą się mikrotorbiele podchrzęstne. Autor przedkłada oszczędną nanofrakturację oraz abrazję powierzchniową podchrzęstnej nad klasyczną mikrofrakturację w tej lokalizacji w przypadku płytkich zmian nie większych niż 10 mm średnicy. 

Obecnie najczęściej stosowaną metodą rekonstrukcji dużych OCL kości skokowej jest OAT z autologicznym przeszczepem chrzęstno-kostnym pobranym ze stawu kolanowego [17, 47–48]. Niestety, autoprzeszczepy OAT pobrane z kłykcia udowego stawu kolanowego nie dają możliwości przywrócenia pierwotnego, unikalnego kształtu bloczka skokowego i uzyskania pełnej kongruencji stawu skokowo-goleniowego [17, 18]. Według ostatnich doniesień histologicznych, struktura warstwowa chrząstki kości skokowej jest zupełnie inna od struktury warstwowej chrząstki kłykcia udowego, ale kliniczne znaczenie tych danych wymaga kolejnych badań [38].

Dla autora główną troską o skuteczność OAT są doniesienia o niepełnej integracji macierzystej chrząstki z przeszczepem, martwicy i tworzeniu się torbieli w okolicy loży kostnej przeszczepu [3, 17, 19–24, 39]. Pomimo wszystkich tych wad technika OAT pozostaje bardzo skutecznym i szeroko stosowanym sposobem leczenia OCL, co znalazło potwierdzenie w kilku badaniach 
retrospektywnych [11–13].

Materiały biologiczne, takie jak autologiczny przeszczep kostny, koncentrat szpiku kostnego, klej fibrynowy, kolagenowe matryce, są z powodzeniem stosowane w chirurgii ortopedycznej od wielu lat. 

Kolejna technika odtwarzająca dwuwarstwowo OCL stawu skokowego to oryginalna technika Petersona o nazwie sandwich, zaadaptowana z kolana do stawu skokowego przez Mandelbauma [25]. Hodowla autologicznych chondrocytów jest wysiewana na matrycę z kolagenu typu I/III lub hialuronianu. Następnie skafold kładziony jest na uprzednio implantowany przeszczep autologicznej kości gąbczastej pobieranej najczęściej z talerza biodrowego [6, 40, 41]. Publikowane wyniki są bardzo zachęcające, jednak negatywny aspekt techniki sandwich z ACI (ang. autologous chondrocytes) to wysokie koszty oraz dwuetapowość procedury. Wśród technik rekonstrukcyjnych płytki i ubytki chrząstki powyżej 1 cm2 zachęcające wyniki uzyskiwane są dzięki wzmocnieniu efektu BMST przez przykrycie ubytku matrycą kolagenową lub hialuronową, zwaną autologiczną matrycową indukcją chondrogenezy (ang. autologus matrix induced chondrogenesis – AMIC). W przeciwieństwie do ACI, technika AMIC zaproponowana przez Valderrabano jest procedurą jednoetapową bez hodowli komórkowej, dającej jednak nieco gorszą jakość regeneratu chrzęstnego [26]. Badania dowodzą, że osteotomia kostki, często wykonywana w procedurach rekonstrukcji chrzęstno-kostnej stawu skokowego, sama w sobie jest czynnikiem ryzyka rozwoju artrozy oraz przedłuża okres rekonwalescencji [27–29]. Technika BIOR polegająca na przeszczepie wiórów kostnych – tak upakowanych, aby odtworzyć unikatowy, naturalny kształt bloczka – zapewnia odtworzenie prawidłowej kongruencji stawu oraz umożliwia wykonanie przeszczepu z uniknięciem osteotomii kostki, gdyż nie wymaga prostopadłego wbicia przeszczepu jak w technice OAT [42].

Uwagi końcowe

Materiały biologiczne, takie jak autologiczny przeszczep kostny, koncentrat szpiku kostnego, klej fibrynowy, kolagenowe matryce, są z powodzeniem stosowane w chirurgii ortopedycznej od wielu lat. Przedstawiona zmodyfikowana technika chirurgiczna sandwich, zwana techniką plomby biologicznej, umożliwia dokładne odtworzenie wypukłości kości skokowej, by odpowiednio ją dopasować do anatomicznego promienia krzywizny powierzchni stawowej. Ponadto rekonstrukcja jest przeprowadzana za pomocą procedury jednoetapowej. Podczas czteroletniej obserwacji 22 pacjentów, żaden z nich nie wymagał operacji rewizyjnej i u znakomitej większości stwierdzono prawidłową przebudowę przeszczepu BIOR. Z wyjątkiem jednego pacjenta wszyscy byli zadowoleni z efektów leczenia.

Jednakże u dwóch pacjentów, pomimo zadowalającego wyniku klinicznego, obserwowano brak integracji plomby biologicznej z otaczającą tkanką kostną bloczka skokowego.

Zdaniem autora polepszenie przyszłych metod leczenia uszkodzeń chrzęstno-kostnych powinno być ukierunkowane na minimalizację urazu okołooperacyjnego oraz poprawę precyzji dopasowania bioimplantu. Należy skupić się zwłaszcza na rozwijaniu technik, które ograniczą konieczność wykonywania osteotomii kostki przyśrodkowej, co pozostaje wadą obecnie stosowanych metod chirurgicznych leczenia dużych ubytków chrzęstno-kostnych w stawie skokowym.

Takie techniki umożliwiłyby przywrócenie anatomicznej kongruencji stawowej w stawie skokowym, minimalizując złe wyniki pooperacyjne.

Należy skupić się na rozwijaniu technik unikających konieczności osteotomii kostki przyśrodkowej, która pozostaje wadą obecnych regeneracyjnych metod chirurgicznych. 

Przypisy