МедУнивер - MedUniver.com Все разделы сайта Видео по медицине Книги по медицине Форум консультаций врачей  
Рекомендуем:
Травматология и ортопедия:
Травматология и ортопедия
Артроскопия плечевого сустава
Болезни рук и реабилитация при них
Болезни танцоров и их реабилитация
Военная травматология
Детская ортопедия
КТ, МРТ, УЗИ суставов, мышц, связок
КТ, МРТ, УЗИ травм суставов, мышцы, связок
КТ, МРТ, УЗИ болезней суставов, мышцы, связок
Общая травматология
Общая ортопедия
Оперативные доступы
Операции на коленном суставе
Сочетанная травма
Травма головы
Травма шеи
Травма плеча и ключицы
Травма предплечья
Травма кисти
Травма грудной клетки - груди
Травма позвоночника
Травма живота
Травма таза
Травма бедра
Травма голени
Травма стопы
Черепно-мозговая травма
Книги по травматологии
Книги по хирургии
Форум
 

Перспективы развития артроскопии плечевого сустава

Нашему автору посчастливилось участвовать в развитии артроскопической хирургии плечевого сустава с самого ее начала. Его опыт представляет собой уникальную перспективу этого развития от исходной точки до нынешнего состояния. На самом деле мы не можем знать, что ждет нас в будущем, но незримые нити связывают нас к ним, приближая его.

а) С чего начиналась артроскопия плечевого сустава? Мы полагаем, что развитие артроскопической хирургии плечевого сустава значительно ускорилось, когда мы начали рассматривать плечевой сустав с позиций механики. Что касается вращательной манжеты, то возможность моделирования плечевого сустава в терминах баланса пар действующих сил, передачи и распределения нагрузки по утолщенным волокнам ротаторного «каната» (аналогия с подвесным мостом) помогла нам понять, как устранять механические нарушения, обусловленные разрывами в различных областях прикрепления вращательной манжеты.

Глубокие биомеханические исследования и стендовые испытания позволили нам разработать имплантаты и инструменты, благодаря которым артроскопически мы создаем конструкции, намного более прочные, чем разрушающие силы, воздействующие на них.

Мы осознали критическую важность недостатка костной ткани гленоида и головки плечевой кости в области нестабильности. Существенный дефицит кости приводит к биомеханическим последствиям, настолько значимым, что их нельзя преодолеть путем простой реконструкции. При таких биомеханических нарушениях часто требуется применение костных трансплантатов для создания достаточно длинной суставной дуги с целью восстановления стабильности.

Разработка диагностических критериев и соответствующего лечения дефицита костной ткани при нестабильности привела к созданию биомеханически обоснованного алгоритма, охватывающего весь спектр операций — от артроскопической рефиксации капсуло-лабрального комплекса до открытой операции по Latarjet с использованием трансплантата клювовидного отростка.

Алгоритм лечения передней нестабильности плечевого сустава

б) Что работает, а то нет? Анкерные фиксаторы появились на ортопедическом рынке в 1991 году. Старший автор (SSB) вначале скептически отнесся к этому типу фиксации, но убедился в его преимуществах по сравнению с чрескостной фиксацией, проведя биомеханические исследования и сравнив оба метода. Эти исследования показали, что анкеры обеспечивают более прочную фиксацию в кости метафиза, а чрескостные швы систематически прорезываются через кость при лабораторных исследованиях. Фактически было показано, что чрескостные каналы следует проводить в кортикальной кости дистальнее метаэпифиза, чтобы обеспечить достаточную прочность и избежать прорезывания при циклических нагрузках.

В начале 1990-ых годов старший автор (SSB) разработал направитель для выполнения артроскопической чрескостной рефиксации вращательной манжеты и действительно выполнил около дюжины таких операций. Для достижения хорошей фиксации в кортикальной кости был разработан новый порт для доступа к плечевой кости дистальнее подмышечного нерва. Хотя фиксация на этом уровне была надежной, а послеоперационный период в целом протекал хорошо, мы прекратили выполнение таких вмешательств и стали применять анкеры из-за того, что доступ ниже подмышечного нерва представлялся слишком опасным, а фиксация была не лучше анкерной.

Мы никогда даже не рассматривали возможность расположения выходного отверстия костного канала в более проксимальной и доступной области метаэпифиза над уровнем подмышечного нерва, так как прочность фиксации анкерами здесь была намного больше, чем у чрескостных швов. Как только мы установили, что самой прочной конструкцией является фиксация анкерами, у нас не осталось оснований применять худшую конструкцию — чрескостную фиксацию в метафизе. Мы просто перешли к более надежному методу.

Сегодня многие хирурги высказываются за возвращение к «золотому стандарту» чрескостной фиксации в области метафиза. Имеются небольшие логические несоответствия в этой позиции. Прежде всего — это гигантский шаг назад, возврат к операции, которая была «золотым стандартом» для доктора Charles Neer более чем 50 лет назад. Во-вторых, игнорируются биомеханические исследования, выявившие недостатки этой методики. И, наконец, у нас есть собственная точка зрения, поскольку «плавали, знаем», вследствие чего мы прекратили использовать эту методику, перейдя к более надежной (с применением анкерных фиксаторов).

Чрескостная направляющая система
Схематичное изображение чрескостной направляющей системы для реконструкции вращательной манжеты, разработанной одним из авторов (SSB) в начале 1990-ых годов.
А. Прошивается вращательная манжета, формируется костный канал с использованием латерального порта, расположенного ниже подлопаточного нерва.
Б. Лигатура, наложенная на вращательную манжету, проводится в костный канал при помощи захватывающего инструмента.

в) Биомеханические исследования. В последнее время артроскопическая хирургия придерживается биомеханических принципов, основанных на повышении надежности имеющихся методик фиксации самоукрепляющимися системами.

Саморегулирующиеся системы уже долгое время применяются в промышленности, известны, например, самобалансирующиеся компоненты моторов и самоцентрирующиеся механические системы. Однако понятие биомеханической самоукрепляющейся системы возникло только недавно, но сразу же стало применяться. В частности самоукрепляющихся свойств позволяет добиться методика фиксации вращательной манжеты SutureBridge, в которой ряды анкеров связаны мостовидными лигатурами.

Термин «самоукрепляющийся» означает, что чем сильнее пытаешься разрушить систему, тем прочнее она становится. Одним из примеров самоукрепляющихся конструкций, известных большинству хирургов, является китайская ловушка для пальцев: чем сильнее тянуть за такую ловушку, чтобы освободить палец, тем крепче она затягивается. Фактически потенциально разрушающая сила используется для укрепления системы. Это очень важная характеристика, особенно при реконструкции живой ткани, такой как реконструкция вращательной манжеты.

Впервые мы заметили самоукрепляющиеся свойства у связанной двухрядной конструкции вращательной манжеты около четырех лет назад во время исследований на трупах в биомеханической лаборатории. Мы установили, что разрушающая нагрузка приближалась к предельной, чего нельзя было сказать о несвязанных двухрядных конструкциях. Причиной этого является то, что связанная двухрядная конструкция работает подобно китайской ловушке для пальцев.

Без нагрузки связывающая лигатура образует фиксирующий прямоугольник, охватывающий сегмент вращательной манжеты. Под нагрузкой этот прямоугольник превращается в параллелограмм, высота конструкции уменьшается, а сила, действующая перпендикулярно манжете, увеличивается. Увеличение этой силы трансформируется в повышение трения в области контакта сухожилия с костью, что можно выразить уравнением f = μN. При увеличении нормали увеличивается сила трения. Далее, так как высота параллелограмма продолжает уменьшаться под нагрузкой, сухожилие под лигатурами прижимается все сильнее и сильнее.

Мы считаем, что сообщения об улучшении клинических результатов при использовании связанных конструкций как минимум частично обусловлены этой более надежной фиксацией, обеспечиваемой самоукрепляющимся механизмом.

Мы уверены, что самоукрепляющиеся и саморегулирующиеся технологии, используемые для усиления фиксации и, таким образом, улучшения приживления сухожилий, будут совершенствоваться и далее.

Другой быстро развивающейся областью современной артроскопической хирургии является артроскопическое эндопротезирование плечевого сустава. Dr. Werner Anderl из Вены (Австрия) выполняет артроскопическое замещение суставной поверхности головки плечевой кости (Partial Eclipse; Arthrex, Inc., Naples, FL). Кроме того, он разрабатывает технику артроскопической обработки гленоида при доступе через головку плечевой кости. Компоненты вводятся через ротаторный интервал и фиксируются винтами при помощи ретроградной отвертки, введенной через головку плечевой кости. Эта революционная артроскопическая технология в скором времени должна привести к новой эпохе эндопротезирования плечевого сустава.

Не менее вдохновляет новая артроскопическая методика восстановления суставной поверхности гленоида и головки плечевой кости при помощи больших костно-хрящевых аллотрансплантатов. Эта методика, которую впервые разработал Dr. Reuben Gobezie, в действительности является тотальным артроскопическим биологическим эндопротезированием плечевого сустава. Если эта методика окажется успешной, у нее есть большой, можно сказать, революционный потенциал лечения артроза плечевого сустава.

Перспективы развития артроскопии плечевого сустава
Связанную двухрядную реконструкцию вращательной манжеты можно уподобить китайской ловушке для пальцев, в которой потенциально разрушающая сила (растягивающая нагрузка на вращательную манжету) приводит к дальнейшему сжатию пальцев (опорной поверхности вращательной манжеты).
Перспективы развития артроскопии плечевого сустава
Схематичное изображение самоукрепляющейся двухрядной связанной конструкции.
А. Связанная двухрядная конструкция перед приложением нагрузки. На врезке: изображение конструкции вне плечевого сустава. Н1 —толщина вращательной манжеты до приложения нагрузки. L1 —длина сухожилия под лигатурой.
Б. При нагрузке связанной двухрядной конструкции происходит компрессия вращательной манжеты к области прикрепления. На врезке: изображение конструкции вне плечевого сустава. Т—сила тяги, L2—длина сухожилия под лигатурой, а—длина лигатуры между краем сухожилия и латеральным анкером, Н—толщина прижатой под нагрузкой вращательной манжеты.
В. Приближенный вид связанной двухрядной конструкции под нагрузкой. На врезке конструкция вне плечевого сустава: показана распределенная перпендикулярно действующая сила, возникшая в результате эластичной деформации сухожилия под лигатурой. Сила трения (f) увеличивается с увеличением перпендикулярно действующей силы под нагрузкой.
Г. Связанная двухрядная конструкция из двух медиальных анкеров, мостовидно связанных с двумя латеральными анкерами, обеспечивает максимальную компрессию сухожилия к костному ложу под нагрузкой. Кроме того, медиальный двойной матрасный шов, наложенный в этом случае, отделяет область фиксации от суставной жидкости.
Перспективы развития артроскопии плечевого сустава
Артроскопически контролируемое эндопротезирование плечевого сустава.
А. Рассверливание через головку плечевой кости под артроскопическим контролем можно использовать для обработки проксимального отдела плеча или гленоида для установки протеза.
Б. Артроскопическое изображение, вид через задний порт: показано использование рассверливания через головку плечевой кости при обработке гленоида (G) (публикуются с разрешения Werner Anderl).

г) Улучшение биологических условий приживления тканей. Попытки управления биологическими процессами уже ведутся, принимая во внимание применение препаратов плазмы, обогащенной тромбоцитами, методик обработки костного ложа (варианты микрофрактурирования) и имплантов с различным дизайном (анкеров с продольным и боковыми каналами) для обеспечения прямого доступа крови в область контакта кости и сухожилия, а также врастания кости в боковые каналы анкеров. Методики улучшения биологических условий приживления еще только начинают развиваться. Хотя доступно несколько методов получения обогащенной тромбоцитами плазмы, предстоит многое выяснить об оптимальных способах ее применения.

В настоящее время проводятся масштабные разработки методик удержания ростковых факторов в области фиксации. Возможно, препараты с постепенным их выделением обеспечат оптимальный каскад событий, происходящих в оптимальные сроки и стимулирующих приживление тканей. Дальнейшие исследования должны показать, нужно ли для улучшения приживления сухожилий вводить пациентам эти препараты в определенные сроки после вмешательства.

В дополнение к известным методам биологического воздействия существует множество методик, о которых вы, возможно, не слышали, но которые могут оказать огромное влияние на будущее хирургии плеча.

1. Стволовые клетки. Несмотря на риторику политиков, исследования в области стволовых клеток продвинулись намного дальше эмбриональных стволовых клеток к процессу, названному трансдифференциацией. В этом процессе сформировавшиеся клетки, обычно из кожи человека, преобразуются в новый вид стволовых клеток, так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (англ, induced pluripotent stem, iPS). Эти клетки по основным показателям идентичны эмбриональным стволовым клеткам, но их можно программировать для дифференцировки в клетки других типов, такие как кардиомиоциты, клетки островков поджелудочной железы или суставного хряща.

Ученые университета Rice University калифорнийского университета (Davis) использовали стволовые клетки мыши для выращивания дистального отдела бедра в лабораторных условиях. Представьте себе такую перспективу у людей, когда клетки кожи пациента можно будет использовать для выращивания молодого плечевого сустава в лаборатории, а затем устанавливать его как биологический аутологичный эндопротез плечевого сустава. Подобно этому можно будет лечить локальные хондральные дефекты, применяя выращенные в лаборатории аутотрансплантаты.

2. Синтетическая биология. Манипуляции с геномами стали настолько привычными, что их выполняют даже студенты. Craig Venter, расшифровавший геном человека благодаря времени и деньгам, которые выделило на это правительство, раздвинул границы синтетической биологии. Venter и его сотрудники в калифорнийском институте J. Craig Venter Institute создали полный геном бактерии из коротких фрагментов и азотистых оснований; практически они способны превратить один микроб в другой. Venter полагает, что создание искусственной жизни возможно в течение года: может быть создана настоящая «дизайнерская бактерия».

Следующим шагом будет создание «дизайнерской водоросли», которая сможет синтезировать высокомолекулярные углеводороды, легко трансформируемые в транспортное топливо. Фирма Exxon Mobil была настолько впечатлена его концепцией, что вложила в исследования 300 млн. долларов.

Другими исследователями созданы синтетические органеллы и абсолютно новая органелла, названная синтосомой, для выработки ферментов, использующихся в синтетической биологии. Можно предвидеть, что однажды будут созданы «синтосомы», вырабатывающие ферменты и белки, полезные для процессов приживления сухожилия или восстановления зон, подвергнутых дегенеративным изменениям.

3. Интерферентная РНК. Синтетическую биологию и методики применения стволовых клеток можно отнести к области регенеративной медицины, обладающей возможностями восстанавливать поврежденные или стареющие ткани, но не устраняющей причину болезни. Этот пробел может заполнить применение интерферентной РНК (иРНК).

Интерферентная РНК может «выключать» специфические гены, блокируя образование их матричной РНК и, таким образом, синтез белка. Это очень могущественная функция. иРНК можно эффективно использовать для блокировки генов опухолевых клеток, ответственных за образование капиллярных сетей. Она может прекратить синтез белка, ответственного за развитие болезни Альцгеймера. В плечевом суставе иРНК можно использовать для «выключения» генов дегенерации суставного хряща или вращательной манжеты. Эту стратегию можно дополнить применением стволовых клеток, когда iPS клетки вводятся в поврежденную ткань для инициации ее замещения молодыми здоровыми клетками с собственной ДНК пациента.

Впервые за всю историю медицины научные достижения имеют целью не только уменьшить выраженность симптомов, но и блокировать гены, обусловливающие болезнь. Это действительно революционное достижение. Сложность на данный момент заключается во введении препаратов иРНК в клетки. Эти большие и хрупкие молекулы с трудом проникают через мембрану. В настоящее время исследуются различные механизмы проведения иРНК в клетки, и их успешное развитие обеспечит будущее применения иРНК.

Перспективы развития артроскопии плечевого сустава
Обогащенная тромбоцитами плазма (АСР; Arthrex, Inc., Naples, FL)—один из дополнительных биологических препаратов, используемых в хирургии плечевого сустава.
А. Кровь, полученная от пациента, помещается в центрифугу для отделения богатой ростковыми факторами плазмы от эритроцитов.
Б. После отделения плазмы ее можно вводить как биологически активную добавку во время артроскопии плечевого сустава (например, при реконструкции вращательной манжеты).
Перспективы развития артроскопии плечевого сустава
Инструмент PowerPick (Arthrex, Inc., Naples, FL) можно использовать во время реконструкции вращательной манжеты для улучшения биологических условий приживления путем формирования отверстий в большом бугорке, через которые элементы костного мозга будут поступать на поверхность и улучшать условия приживления сухожилия к кости.
Перспективы развития артроскопии плечевого сустава
Иллюстрация улучшения биологических условий приживления вращательной манжеты при использовании анкеров BioComposite SwiveLock С (Arthrex, Inc., Naples, FL) с боковыми отверстиями. Эти отверстия позволяют кости врастать в анкер.

4. Нанотехнологии/конвергенция биотехнологий.

«Роль бесконечно малого бесконечно велика»
Louis Pasteur

Один нанометр равен одной миллиардной части метра. Область нанотехнологий, как это обычно считается, касается объектов, не превышающих 100 нм, что близко к размерам молекул и атомов.

До сих пор большая часть нанотехнологических исследований была направлена на создание молекулярных машин. Профессор химии института Boston College Т Ross Kelly сообщил о создании нанодвигателя, использующего энергию химических связей 78 атомов. Другой мотор размером с молекулу, использующий солнечную энергию, создал Ben Feringa в University of Groningen (Нидерланды).

ДНК также является очень «гибкой» молекулой с точки зрения формирования различных молекулярных структур. В New York University был создан маленький двуногий робот из ДНК. Длина его ножек составляла только 10 нм. Этот робот мог ходить вниз по дорожке из ДНК. ДНК была выбрана в качестве материала благодаря ее возможности контролируемо присоединять и отсоединять свои фрагменты.

Для выращивания биологических тканей, таких как кожа были использованы наноматрицы. В будущем эти тонкие матрицы смогут использовать для выращивания тканей любого типа, которые потребуются для регенерации в организме.

Привлекательным приложением нанотехнологий является в использование наночастиц для доставки лекарственных веществ в необходимую область. Наночастицы могут проводить лекарства через клеточную стенку и гематоэнцефалический барьер. Ученые в McGill University of Montreal разработали «нанотаблетку», размер частиц которой всего 25-45 нм. Эта таблетка достаточно мала, чтобы переносить лекарственные средства и через клеточную стенку, и к нужным структурам внутри клетки.

Ray Kuzweil в его книге The Singularity is Near предвидит появление нанороботов, которые будут способны путешествовать с током крови, проникая в клетки и обратно, чтобы выполнять разнообразные функции, такие как выведение токсинов, коррекция повреждений ДНК, восстановление клеточных мембран, модификация уровня гормонов и нейротрансмиттеров, а также множество других.

е) Заключение. Хирургия плечевого сустава меняется, а сейчас это происходит быстрее, чем когда-либо ранее. Конвергенция биомеханических и биологических принципов с нанотехнологией и биотехнологией приведет к фундаментальному прогрессу, который еще несколько лет назад казался более научной фантастикой, чем наукой.

Но это не научная фантастика. Мы живем и практикуем в самое динамичное и интересное время в истории хирургии плечевого сустава. Давайте использовать его максимально.

- Также рекомендуем "Пример массивного травматического разрыва вращательной манжеты плечевого сустава на протяжении у сухожильно-мышечного перехода"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 6.11.2018

Медунивер Мы в Telegram Мы в YouTube Мы в VK Форум консультаций врачей Контакты, реклама
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.