The application of platelet-rich plasma and biodegradable hydroxyapatite in the management of early-stage aseptic necrosis of the femoral head

Full Text

Введение
Асептический некроз головки бедренной кости (АНГБК) — дегенеративно-дистрофический процесс, обусловленный ишемией костной ткани с гибелью остеоцитов и остеобластов. Нарушение микроциркуляции провоцирует прогрессирующий коллапс костных трабекул и деформацию суставных поверхностей. Уже на ранних стадиях оно вызывает необратимую деформацию сустава, хроническую боль и в 50% случаев заканчивается двусторонним поражением. Пик заболеваемости приходится на активный возраст (20–40 лет), причем мужчины страдают втрое чаще женщин. В условиях роста постковидных случаев, связанных с применением кортикостероидов, проблема приобретает особую актуальность: в США ежегодно регистрируют более 10 000 новых пациентов, а в Азии цифры достигают 150 000[1]. 
Несмотря на распространенность заболевания, эффективность существующих методов ограничена. Консервативная терапия, с использованием сосудистых препаратов, бисфосфонатов, хондропротекторов, нестероидных противовоспалительных средств (НПВС), лишь временно купирует симптомы, а изолированная декомпрессия, хотя и снижает внутрикостное давление, не предотвращает коллапс головки бедра у 30% пациентов[2]. По данным мировой литературы, даже при раннем вмешательстве 5-летняя выживаемость сустава не превышает 77%. Эти данные отражают не только медико-социальную значимость АНГБК, но и необходимость разработки стратегий ранней диагностики и органосохраняющего лечения для откладывания потребности в радикальном хирургическом вмешательстве[3].
Клинические наблюдения, обзор литературных данных показывают, что декомпрессию очага остеонекроза предпочтительно дополнять использованием клеточных технологий, стимулирующих костную регенерацию[4].
Важно отметить, что дополнительная имплантация обогащенной тромбоцитами плазмы, в зону декомпрессии, дала многообещающие результаты и постепенно стала предметом научных исследований[5]

Материалы и методы
В данном исследовании представлен сравнительный анализ результатов лечения асептического некроза головки бедренной кости, с использованием современных стратегий стимуляции костной регенерации, таких как обогащенная тромбоцитами плазма в сочетании с биодеградируемым кальций-фосфатным материалом (Коллапан С). В исследование были включены 58 пациентов с диагнозом асептический некроз головки бедренной кости. 
Группы включения:
•    Лица мужского и женского пола;
•    Пациенты в возрасте от 18 до 65 лет;
•    Пациенты с диагнозом асептический некроз I–IIIA стадии по ARCO, подтверждённый данными компьютерной (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ);
Группы невключения:
•    Возраст менее 18 лет;
•    Пациенты с диагнозом асептический некроз IIIB-VI стадии по ARCO, подтверждённый данными компьютерной (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ)
•    Наличие данных за инфекционный процесс в костной ткани в настоящее время или в анамнезе;
•    Наличие онкологических и других опухолевых заболеваний в анамнезе или в настоящее время;
•    Наличие противопоказаний к хирургическому лечению.
В рамках исследования у пациентов проводилась оценка интенсивности боли по VAS (визуально-аналоговая шкала) и функции тазобедренного сустава по шкалам Harris’а, WOMAC до операции, через 3, 6 и 12 месяцев после хирургического лечения. Динамическое наблюдение за пациентами (через 3, 6, 12 месяцев) включало клиническую оценку, рентгенографическое и магнитно-резонансные исследование тазобедренных суставов. 
До проведения оперативного вмешательства все пациенты получали комплексную консервативную терапию. Протокол лечения включал разгрузку пораженного сустава с помощью костылей, антикоагулянтную терапию, а также коррекцию минерального обмена: прием карбоната кальция (до 1000 мг/сут), альфакальцидола (0,75–1,0 мкг/сут) и однократное внутривенное введение золендроновой.
Основную группу составили 34 пациента с остеонекрозом головки бедренной кости (I–IIIA ст. по ARCO), которым была выполнена декомпрессия очага остеонекроза с имплантацией PRP- геля и гидроксиапатита в субхондральную зону. Возраст пациентов основной группы в среднем составил 41.2 ± 14.5 года, варьируя от 20 до 65 лет. По гендерному составу: мужчины 18 человек, женщин 16. Двусторонняя туннелизация выполнена в 26 случаях. Интенсивность болевого синдрома до операции оценена по VAS и в среднем составляла 4,9. Оценка по шкале Harris’а в среднем составляла 58 баллов. Оценка по шкале WOMAC в среднем составляла 36 балла.
Контрольную группу составили 24 пациента с остеонекрозом головки бедренной кости (I–IIIA ст. по ARCO), которым была выполнена декомпрессия очага остеонекроза без использования PRP. Возраст пациентов II группы в среднем составил 43.8 ± 15.1 года, варьируя от 20 до 64 лет. По гендерному составу: мужчины 14 человек, женщин 10. Двусторонняя туннелизация выполнена в 13 случаях. Дооперационная оценка интенсивности болевого синдрома (по VAS) во II группе в среднем составляла 4,7 балла. Оценка по шкале Harris’а в среднем составляла 52 балла. Оценка по шкале WOMAC в среднем составляла 37 балла.
Методика заготовки PRP
Накануне операции или непосредственно перед операцией в лаборатории переливания крови ФГБУ НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова у пациента производится аутозабор крови в количестве 450мл. В аппарате «Hettich» ROTOSILENTA производится двукратное центрифугирование аутокрови. 
Первым этапом аутокровь центрифугируется в течение 5 минут со скоростью 2300 оборотов, в результате чего происходит разделение эритроцитарной массы от плазмы.  
Вторым этапом плазма крови центрифугируется на 4000 оборотов на 5 минут, убирается надосадочная жидкость, после чего в стерильном пакете остается плазма богатая тромбоцитами в количестве 20мл  
В результате двукратного центрифугирования количество тромбоцитов возрастало более чем в три раза. Так, исходная концентрация тромбоцитов в крови пациентов в среднем составила 232 тыс./мкл. и находилась в пределах от 182 тыс./мкл. до 441 тыс./мкл, в то время, как в PRP среднее количество тромбоцитов составило 1251 тыс/мкл и находилось в пределах 970 - 1574 тыс/мкл.  
Приготовленная PRP в количестве 20мл в стерильном пакете доставляется в операционную непосредственно перед операцией, вскрывается и размещается в двух чашках Петри.  
В одну чашку добавляется 0,42мл хлористого кальция. Через 25-40 минут, от полученной смеси отделялась жидкая фракция, содержащая тромбин, и собиралась в шприц. Эта фракция в количестве 2,5мл добавлялась в другую чашку Петри, где находилась плазма богатая тромбоцитами в количестве 10мл. В результате получался PRP-гель, который с соблюдением всех правил асептики имплантировался в зону асептического некроза. 
Методика выполнения туннелизации
Операцию выполняли под спинномозговой анестезией. На операционном столе пациент находился на спине. 
Продольный разрез проводился на 2-3 см ниже большого вертела по латеральной поверхности бедра. Под контролем электронно-оптического преобразователя в зону асептического некроза проводилась направляющая спица. По направляющей спице, при помощи дрели, формировали канал диаметром 8 мм в межвертельной области, шейке и головке бедренной кости.
При помощи троакара, введенного в сформированный канал, и импактора выполнялась имплантация заранее заготовленного PRP – геля и биодеградируемого кальций-фосфатного материала в сочетании с коллагеном и серебром.
Статистические данные
Данные, полученные в результате исследования, были проанализированы с помощью SPSS (Программа Windows 22.0). В качестве описательных статистических методов при оценке данных использовались число, процент, среднее значение и стандартное отклонение. Взаимосвязь между сгруппированными переменными была проверена с помощью анализа Хи-квадрат. Использовался t-критерий чтобы сравнить количественные непрерывные данные между двумя независимыми группами. 
 Статистически значимой разницы между двумя группами по признаку пола выявлено не было (p=0.682).  Распределение пациентов по возрасту не имело значимых различий (p=0.621) (Таблица 1). Причины развития асептического некроза мы разделили на 4 группы: коронавирусная инфекция, гормональная терапия на фоне системных заболеваний, идиопатическая причина и другие. К другим причинам мы отнесли пациентов с синдромом Шершевского-Тернера (1 пациент), апластической анемией (1 пациент), врожденный подвывихом головки бедренной кости (1 пациент). Статистически значимых различий по причинам возникновения асептического некроза головки бедренной кости не выявлено (p= 0.488)

Параметр    Группа PRP (n=34)    Контрольная группа (n=24)    Статистическая значимость (p-value)
Пол
Мужчины (%)    18 (52.9%)    14 (58.3%)    0.682
Женщины (%)    16 (47.1%)    10 (41.7%)    

Возраст (лет)    41.2 ± 14.5    43.8 ± 15.1    0.621
Таблица 1. Распределение пациентов по возрасту и полу.
Результаты 
Все пациенты наблюдались на протяжении 12 месяцев. Оценка результатов проводилась по шкалам VAS, Harris, WOMAC через 3, 6 и 12 месяцев в обеих группах.  До хирургического лечения результаты по шкалам в основной группе составляли: VAS – 5.03 ± 1.23, Harris – 56.18 ± 15.05, WOMAC – 35.93 ± 12.10. В контрольной группе: VAS – 4.78 ± 1.13, Harris – 52.60 ± 13.91, WOMAC – 37.73 ± 11.96.
В основной группе интенсивность болевого синдрома через 3 месяца по VAS в среднем составляла 2.5 ± 0.98 балла, оценка по шкале Harris’а – 75.56 ± 11.47 балла, по шкале WOMAC – 23.15 ± 9.60 балла, против результатов в контрольной группе по VAS – 2.78 ± 0.85, Harris – 72.69 ± 10.89, WOMAC – 25.52 ± 7.98.
 Через 6 месяцев в основной группе интенсивность болевого синдрома по VAS в среднем составляла 1.56 ± 0.84 балла, оценка по шкале Harris’а – 84.25 ± 7.12 балла, по шкале WOMAC – 15.12 ± 6.56 балла, против результатов в контрольной группе по VAS – 3.34 ± 0.93, Harris – 79.13 ± 7.13, WOMAC - 20,82 ± 7,22. 
Через 12 месяцев в основной группе интенсивность болевого синдрома по VAS в среднем составляла 0.78 ± 0.55 балла, оценка по шкале Harris’а – 88.53 ± 5.70 балла, по шкале WOMAC - 10,31 ± 4,82 балла, против результатов в контрольной группе по VAS – 3 ± 0.95, Harris – 80.17 ± 6.11, WOMAC – 19.86 ± 6.71.
Выполнение тотального эндопротезирования тазобедренного сустава за период наблюдения потребовалось 6 пациентам (4 пациента из контрольной группы, 2 – из основной). Необходимость эндопротезирования связана с длительным стойким болевым синдромом и ухудшением как клинической, так и рентгенологической картины. Все данные, полученные в результате исследования, представлены на рисунках 1, 2, 3 и в таблице 2.

  
Рис.1  Оценка болевого синдрома в основной и контрольной группах до операции и через 12 месяцев после операции.
 
Рис.2 Результаты шкалы WOMAC в основной и контрольной группах до операции и через 12 месяцев.
 
Рис.3. Результаты шкалы Harris в основной и контрольной группах до операции и через 12 месяцев.

Параметр    Основная группа (PRP + гидроксиапатит) (n=34)    Контрольная группа (n=24)    Статистическая значимость (p-value)
VAS
3 мес    2.5 ± 0.98    2.78 ± 0.85    <0.005
6 мес    1.56 ± 0.84    3.34 ± 0.93    <0.005

12 мес    0.78 ± 0.55    3 ± 0.95    <0.005
Harris
3 мес    75.56 ± 11.47    72.69 ± 10.89    0.012
6 мес    84.25 ± 7.12    79.13 ± 7.13    <0.005

12 мес    88.53 ± 5.70    80.17 ± 6.11    <0.005
WOMAC
3 мес    23.15 ± 9.60    25.52 ± 7.98    0.023
6 мес    15.12 ± 6.56    20,82 ± 7,22    0.015

12 мес    10,31 ± 4,82    19.86 ± 6.71    <0.005
Таблица 2. Результаты лечения в основной и контрольной группах на этапах лечения по шкалам VAS, WOMAS, Harris.
Обсуждение
Полученные результаты исследования коррелируются с результатами из мировой литературы. Наиболее выраженный положительный эффект декомпрессии очага остеонекроза достигается на ранних стадиях заболевания и позволяет отсрочить тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава. 
Рандомизированные контролируемые исследования и систематические обзоры показывают, что добавление PRP при туннелизации на ранних стадиях асептического некроза головки бедренной кости достоверно снижает риск коллапса головки бедра и уменьшает частоту перехода к тотальному эндопротезированию по сравнению с изолированной декомпрессией[6], [7], [8], [9]. 
В своей работе Song сообщил, что 5-летний результат туннелизации, в первую очередь, зависит от стадии заболевания. Так, например, выживаемость головки бедренной кости при I, II и III стадиях ARCO составила 79%, 77% и 35% соответственно[10].
Благодаря пролонгированному выделению факторов роста в зону асептического некроза, в основной группе отмечалось более выраженное снижение болевого синдрома по сравнению с контрольной.[11].
 Развивающийся отек приводит к гибели клеток костного мозга и остеоцитов, а в дальнейшем — к фиброзу пораженных тканей. В ходе своих исследований P. Ficat и J. Arlet выполняли биопсию некротизированных участков кости и обнаружили, что эта процедура способствует уменьшению болевого синдрома и замедлению прогрессирования некроза[12]. Эти наблюдения стали основой для разработки метода декомпрессии очага некроза головки бедренной кости, который применяется как суставосохраняющая операция на ранних стадиях АНГБК.
W.Wang в своей экспериментальной работе подтвердил, что данный метод способствует регенерации костной ткани при остеонекрозе головки бедренной кости [13].
Благодаря декомпрессии очага остеонекроза происходит механическое устранение венозного застоя и улучшение артериального притока, активация ангиогенеза за счет высвобождения факторов роста (VEGF, PDGF), миграция мезенхимальных стволовых клеток в область дефекта[14]. 
В научной литературе неоднократно доказано положительное влияние PRP на стимуляцию остеогенеза и ремоделирование костной ткани. Так, исследование М. Yazawa и соавт. на кроликах продемонстрировало ускоренное формирование костной ткани под действием PRP [11]. На собачьей модели N. Velich и коллеги выявили, что применение PRP активизирует остеогенез и ремоделирование кости при использовании синтетического материала для пластики дефектов нижней челюсти [12]. Имплантация PRP при выполнении декомпрессии в комбинации с костной ауто-/аллопластикой является патогенетически обоснованным и подтверждается результатами зарубежных исследований и метаанализов. 
Преимущество использования PRP геля и гидроксиапатита при туннелизации обосновано в комплексном использовании двух различных, но взаимодополняющих друг друга механизмов[15], [16]. 
В плазме, обогащенной тромбоцитами, концентрация клеточных элементов значительно превышает физиологический уровень. Активность PRP обусловлена постепенным и сбалансированным высвобождением белков и факторов роста, таких как тромбоцитарный фактор роста (PDGF), трансформирующий фактор роста бета (TGF-β), инсулиноподобный фактор роста-1 (IGF-1), фактор роста фибробластов (FGF-b), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) и эпидермальный фактор роста (EGF), которые играют ключевую роль в остеогенезе и ремоделировании костной ткани[17].
Сочетанное применение гидроксиапатита и аутологичной PRP приводит к синергетическому эффекту, значительно усиливающему репаративную регенерацию костной ткани по сравнению с монотерапией гидроксиапатитом.[18]. 
Ключевой ролью гидроксиапатита в нашей работе является создание депо аутологичных факторов роста, которые, связываясь с его матрицей, высвобождаются пролонгированно. Это локальное выделение факторов инициирует каскад остеогенных процессов: адгезию, пролиферацию и дифференцировку остеобластных клеток-предшественников с последующим синтезом внеклеточного матрикса, что значительно потенцирует остеоиндуктивные свойства имплантата и ускоряют этапы репаративной регенерации кости.[19]. 
Эффективность использования биосовместимых рассасывающихся гидроксиапатит содержащих материалов обусловлена тем, что, выполнив функцию временной направляющей решетки для регенерации поврежденных тканей, они замещаются новообразованной костью[20].
Стоит также отметить, что безопасность комбинации PRP и биодеградируемого гидроксиапатита оценивается как высокая: частота осложнений не превышает показатели стандартных малоинвазивных вмешательств, серьёзные нежелательные явления крайне редки[21], [22].
Таким образом, представленные данные убедительно свидетельствуют о синергическом эффекте комбинированного применения декомпрессии, гидроксиапатита и PRP, что подтверждается более выраженной положительной клинической динамикой в основной группе. Однако, несмотря на обнадеживающие кратко- и среднесрочные результаты, полученные в нашем и других исследованиях, для окончательных выводов о превосходстве методики требуется проведение исследований с более длительным сроком наблюдения. Ключевым вопросом, требующим дальнейшего изучения, остается отсутствие унифицированного «золотого стандарта» в подготовке PRP, что затрудняет прямое сравнение результатов разных работ и разработку единых клинических рекомендаций.
Заключение
Проведенное исследование демонстрирует, что применение обогащенной тромбоцитами плазмы в сочетании с гидроксиапатитом, у пациентов с ранними стадиями асептического некроза головки бедренной кости, показало значительное улучшение функции сустава, снижение болевого синдрома и, как следствие, улучшения качества жизни.

About the authors

Eduard Vanyan

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Author for correspondence.
Email: edvanyan@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9868-6079

Аспирант, врач травматолог-ортопед. Отделение ортопедии взрослых

Russian Federation

Gurgen Kesyan

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: kesyan.gurgen@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1933-1822
SPIN-code: 8960-7440

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Feodor Pashkov

Email: pashkovfeodor@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-7556-2019

Tamara Latirova

Email: latyrova.tamara@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0003-6290-4769

References

Supplementary files