RU191236U1

RU191236U1 - Спейсер тазобедренного сустава

Info

Publication number: RU191236U1
Application number: RU2019109895U
Authority: RU
Inventors: Станислав Антонович Линник; Гурам Элгуджевич Квиникадзе; Анна Геннадьевна Афиногенова; Геннадий Евгеньевич Афиногенов; Дмитрий Юрьевич Мадай; Маргарита Андреевна Трофимова; Алексей Игоревич Бердес; Александр Николаевич Ячменев; Михаил Сергеевич Сердобинцев; Борис Игоревич Делиев
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2019-07-30

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике и предназначена для выполнения хирургических вмешательств в ходе лечения больных с инфекционными осложнениями после эндопротезирования сустава. Техническим результатом является увеличение срока антимикробного действия антимикробной композиции, входящей в костный цемент; антимикробное действие костного цемента в отношении устойчивых к антибиотикам микроорганизмов; увеличение срока отвердевания костного цемента при формировании спейсера, что позволит использовать только одну упаковку костного цемента, что позволит снизить стоимость оперативного вмешательства и сократить его длительность. Это достигается тем, что тотальный спейсер тазобедренного сустава включает бедренный компонент, металлическую головку и тазовый компонент, изготовленный из костного цемента с гентамицином, к которому дополнительно добавлены антисептики повиаргол, диоксидин, а также высокомолекулярный поливинилпирролидон медицинский при определенном соотношении компонентов. 3 ил., 2 табл., 1 пр.

Description

Полезная модель относится к области медицины, в частности, к медицинской технике, используемой в травматологии и ортопедии, и предназначена для выполнения хирургических вмешательств в ходе лечения больных с инфекционными осложнениями после эндопротезирования тазобедренного сустава, включающего установку «временного» имплантата.

При тяжелых формах патологии тазобедренного сустава эндопротезирование позволяет восстановить движения в суставе, значительно снизить болевой синдром, что существенно повышает качество жизни пациента, но после проведения этой сложной хирургической операции возможны осложнения. Одно из них - гнойные поражения в области тазобедренного сустава - требует удаления компонентов эндопротеза. Одним из вариантов лечения гнойных осложнений эндопротезирования является двухэтапный метод ревизионного эндопротезирования. На первом этапе удаляют инфицированный эндопротез и временно заменяют спейсером, изготовленным из костного цемента с добавлением антибиотика. На втором этапе после купирования гнойного процесса устанавливают ревизионный протез.

Спейсер из костного цемента выполняет двоякую функцию: во-первых, он заполняет пустоты между костными элементами сустава, сохраняя анатомические их взаимоотношения, а во-вторых, является депо антибиотика, что позволяет в течение длительного времени воздействовать на патогенную микрофлору в области сустава.

Известны различные типы спейсеров: изготовленные заранее, или преформированные [патент RU 110262, 2011; патент RU 115652, 2011]. Недостатками преформированных спейсеров являются ограниченное антибактериальное воздействие, обусловленное использованием производителями узкого круга антибактериальных веществ (гентамицин, тобрамицин).

Известно применение спейсеров, изготовленных интраоперационно:

При устойчивости возбудителя парапротезной инфекции к антибиотикам для усиления антибактериального эффекта интраоперационно в спейсеры механическим путем вводят костный цемент, содержащий антибиотики, с учетом чувствительности микрофлоры [Патент RU 138603, 2014; Патент RU 135904, 2013]. Например, отмечено, что при интраоперационном изготовления спейсера тазобедренного сустава предпочтительно использовать полиметилметакрилат, содержащий линкомицин или ванкомицин. С целью усиления действия антибиотика с учетом чувствительности микрофлоры после подтитровки в полиметилметакрилат дополнительно вводят антибиотик [патет RU 13852, 2014]. К цементной композиции добавляют порошкообразный антибактериальный препарат, который соответствует чувствительности выявленной микрофлоры (в количестве до 25% от цементной композиции) для достижения необходимого антибактериального эффекта [патент RU 110979, 2011].

При этом авторы вышеуказанных патентов не подтверждают длительный антибактериальный эффект спейсеров, и нет сведений о наличии антимикробного действия спейсеров в отношении резистентных к антибиотикам микроорганизмов.

Общеизвестно, что к каждому новому антибиотику постепенно возрастает число резистентных микроорганизмов - возбудителей инфекционно-воспалительных процессов. Временной период возникновения антибиотикоустойчивости микробов зависит от структуры антибиотика и от механизма резистентности к нему у различных штаммов микроорганизмов [Поляк М.С. Антибиотикотерапия. Теория и практика / М.С. Поляк. - СПб.: ИнфомМед, 2010. - 424 с.]. Таким образом, введение в состав костного цемента антисептических средств, эффективных в отношении антибиотикорезистентных микроорганизмов, является оптимальным решением данной проблемы.

Частота развития осложнений при первичном эндопротезировании колеблется от 1% до 5%. Ревизионные вмешательства увеличивают риск гнойных осложнений еще в большем количестве случаев [Gallo J., Kolar М.,

A.V., Novotny R.,

R., Kesselova M. In vitro testing of gentamicin-vancomycin loaded bone cement to prevent prosthetic joint infection // Biomed. Papers. - 2005. - 149(1). - P. 153-158; Magnan, B. Antibiotic-loaded cement spacer for two-stage revision of infected total hip replacements / Magnan В.; Regis D.; Corallo F. // Orthopaedic Department, University of Verona, Italy. Bone and Joint Surgery - British Volume, Vol. 87-B, Issue SUPP.II, 188, 2005; Steckelberg JM, Osmon DR. (2000) Prosthetic joint infections. In: Infections associated with indwelling medical devices. Edited by Waldvogel FA, Bisno AL. Washington, ASM Press, 173-79].

При этом некоторые авторы указывают, что частота развития глубокой инфекции при ревизионных процедурах достигает от 40% до 87,5% [Tunney М.М., Patrick S., Curran M.D., Ramage G., Hanna D., Nixon J.R., Gorman S.P., Davis R.I., Anderson N. Detection of prosthetic hip infection at revision arthroplasty by immunofluorescence microscopy and PCR amplification of the bacterial 16S rRNA gene // J. of Clinical Microbiology. - 1999. - V. 37, N. 10. - P. 3281-3290; Widmer A.F. New Developments in Diagnosis and Treatment of Infection in Orthopedic Implants // Clinical Infectious Diseases. - 2001. - 33 (Suppl 2). - P. 94-106]. Развитие подобных осложнений связано с недостаточной санацией полости сустава перед реэндопротезированием, что, в свою очередь, может быть связано с коротким или малоэффективным антимикробным действием используемых спейсеров.

В доступной литературе существуют единичные описания исследований, посвященных оценке длительности и эффективности антимикробного действия костного цемента с антибиотиками, используемого при тотальном или ревизионном эндопротезировании крупных суставов. Так, например, коллектив канадских исследователей изучал время истощения антибиотиков из вытяжек из костного цемента с ванкомицином и тобрамицином методом поляризационного флуоресцентного иммунного анализа, которое составило 67 дней [Penner M.J., Duncan С.Р., Marsi В.А. The in vitro elution characteristics of antibiotic-loaded CMS and Palacos-R bone cements // J. Arthroplasty. - 1999. - 14(2). - P. 209-214]. В своем исследовании Г.Г. Дзюба хроматографически оценивал уровень элиминации ванкомицина, дополнительно добавленного в костный цемент с гентамицином. При этом время элюции самого гентамицина не оценивалось. Показано, что к 30-м суткам эксперимента концентрация ванкомицина в растворе не определялась или была ниже его минимальной ингибирующей концентрации в отношении чувствительных к этому антибиотику изолятов стафилококков [Дзюба Г.Г. Ортопедическая хирургия остеомиелитических кокситов: Автореф. дисс… докт. мед. наук. - Омск, 2018. - 44 с.].

Существуют данные, что нерассасывающийся костный цемент может являться местом адгезии микроорганизмов, их роста и как следствие - формирование антибиотикорезистентности [Gitelis S., Brebach G.T. The treatment of chronic osteomyelitis with a biodegradable antibiotic-impregnated implant. J Orthopaed Surg (Hong-Kong) 2002; 10:53-60].

В качестве прототипапо наиболее близкой технической сущности нами выбран спейсер тазобедренного сустава, выполненный тотальным и включающий бедренный компонент, металлическую головку и тазовый компонент, изготовленный из костного цемента с антибиотиком гентамицином и выполненный в виде полусферы, верхне-задняя часть которого смещена за его пределы на 0,4 см, образуя, так называемый "козырек", при этом в тазовый компонент установлена съемная металлическая головка с возможностью ее вращения [патент RU 174697, 2017]. По собственным данным, так как авторами прототипа являются авторы заявляемой полезной модели, в прототипе использован костный цемент с антибиотиком гентамицином из стандартной заводской упаковки, содержащей 39,5 г костного цемента, 0,5 г гентамицина и 20 мл жидкого пластификатора.

Недостатками как вышеперечисленных аналогов, так и прототипа, являются:

Недостаточно длительный срок антимикробного действия - 56 дней - для полноценной санации полости сустава перед реэндопротезированием, что существенно влияет на развитие инфекционных осложнений при реэндопротезировании, проведение которого возможно в период от 6 недель до 12 месяцев с момента установки спейсера. Частота развития глубокой инфекции при ревизионных вмешательствах достигает от 40% до 87,5% [Tunney М.М., Patrick S., Curran M.D., Ramage G., Hanna D., Nixon J.R., Gorman S.P., Davis R.I., Anderson N. Detection of prosthetic hip infection at revision arthroplasty by immunofluorescence microscopy and PCR amplification of the bacterial 16S rRNA gene // J. of Clinical Microbiology. - 1999. - V. 37, N. 10. - P. 3281-3290; Widmer A.F. New Developments in Diagnosis and Treatment of Infection in Orthopedic Implants // Clinical Infectious Diseases. - 2001. - 33 (Suppl 2). - P. 94-106].

Отсутствие в доступной литературе, посвященной аналогам и прототипу, данных о наличии антимикробного действия костного цемента с гентамицином, используемого при интраоперационном изготовлении спейсеров, в отношении устойчивых к антибиотикам микроорганизмов.

Недостаточная длительность полимеризации костного цемента с гентамицином, составляющая 4,5-9 минут, согласно инструкции по применению костного цемента с гентамицином, в 38% случаев, по собственным данным, не позволяет сформировать спейсер в связи с ограниченным временем отвердевания костного цемента с гентамицином, что приводит к необходимости дополнительного использования 2-ой стандартной упаковки костного цемента с гентамицином, что повышает стоимость оперативного вмешательства и увеличивает его длительность.

Задачей изобретения является:

снизить риск нагноения в инфицированном суставе, что не потребует проведения повторных санирующих операций с заменой спейсера;

снизить стоимость оперативного вмешательства и сократить его длительность.

Техническим результатом изобретения является:

увеличение срока антимикробного действия спейсера, сформированного из антимикробной композиции на основе костного цемента с гентамицином;

возможность обеспечения антимикробного действия спейсера, сформированного из антимикробной композиции на основе костного цемента с гентамицином, в отношении устойчивых к антибиотикам микроорганизмов;

увеличение срока отвердевания костного цемента с гентамицином при формировании спейсера за счет увеличения времени полимеризации костного цемента, что позволит использовать только одну стандартную упаковку костного цемента с гентамицином.

Технический результат достигается тем, что тотальный спейсер тазобедренного сустава включает бедренный компонент, металлическую головку, в который установлена металлическая головка с возможностью ее вращения. Металлическая головка выполнена съемной, а тазовый компонент - в виде полусферы. Верхне-задняя часть тазового компонента выступает за ее пределы на 0,4 см, образуя, так называемый "козырек". Тазовый компонент изготовлен из костного цемента с антибиотиком гентамицином и антисептиками повиарголом и диоксидином, а также высокомолекулярным поливинилпирролидоном медицинским с молекулярной массой 1000000 Д, при соотношении компонентов, масс %:

Костный цемент	63,92-63,0
Гентамицин	0,81-0,79
Пластификатор	32,36-31,89
Повиаргол	0,97-1,44
Диоксидин	0,97-1,44
Поливинилпирролидон
Высокомолекулярный
медицинский	0,97-1,44

Антимикробную композицию на основе костного цемента с гентамицином, повиарголом, диоксидином и ПВП для формирования спейсера получают в стерильных условиях следующим образом:

В стерильную ступку помещают порошок костного цемента 39,5 г с гентамицином 0,5 г, порошок повиаргола 0,62 г, порошок диоксидина 0,62 г, порошок ПВП 0,62 г, перемешивают стерильным шпателем, добавляют жидкий пластификатор 20 мл и тщательно перемешивают. При добавлении жидкого пластификатора к цементной смеси в соответствии с инструкцией фирмы-производителя получают пластичную массу, в процессе полимеризации которой формируют тазовый компонент спейсера.

Отличительные существенные признаки и причинно-следственная связь между ними и достигаемым результатом:

К костному цементу с гентамицином дополнительно добавлены антисептики повиаргол, диоксидин, а также высокомолекулярный поливинилпирролидон медицинский с молекулярной массой 1000000 Д, при соотношении компонентов, масс %:

Костный цемент	63,92-63,0
Гентамицин	0,81-0,79
Пластификатор	32,36-31,89
Повиаргол	0,97-1,44
Диоксидин	0,97-1,44
Поливинилпирролидон

высокомолекулярный

медицинский

0,97-1,44

Повиаргол - высокодисперсное металлическое серебро, стабилизированное поливинилпирролидоном низкомолекулярным медицинским; представляет собой легкий порошок от зеленовато-серого до зеленовато-коричневого цвета. В медицинской практике повиаргол используют в качестве водного раствора для наружного применения, который готовят непосредственно перед употреблением. Повиаргол - антимикробное средство с широким спектром действия, активное в отношении аэробной и анаэробной микрофлоры, в том числе антибиотикорезистентной. В концентрациях до 100 мкг/мл он подавляет рост большинства бактерий (стафилококков, стрептококков, синегнойной и кишечной палочки, протея, шигелл, сальмонелл и др.). Антимикробное действие повиаргола резко ослабляется в растворах хлорида натрия, поэтому использование повиаргола в физиологическом растворе не рекомендуется. Препарат обладает противовоспалительным действием и стимулирует репаративные процессы в ране на стадии эпителизации при концентрациях 1-3%. Малотоксичен, не обладает раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки, не вызывает аллергических реакций и дерматитов. Повиаргол применяют как антимикробное (бактерицидное) средство для профилактики и лечения гнойно-септических осложнений ран, язв, ожогов и пролежней, в том числе длительно не заживающих при лечении антибиотиками; при инфекционных заболеваниях верхних дыхательных путей, уха, горла, носа, глаз и полости рта; при заболеваниях мочеполовой системы и опорно-двигательного аппарата http://sktb-technolog.ru/poviargolum2; Повиаргол: новое бактерицидное средство для лечения инфицированных ран. (Опыт клинического использования в травматологии, гнойной хирургии, ожоговой терапии, гинекологии, урологии и офтальмологии). Справочное пособие для врачей / Под ред. чл.-корр. РАН Панарина Е.Ф., д.м.н., проф. Благитко Е.М. Новосибирск: Изд-во. 1998. - 66 с.»].

Диоксидин - 2,3-бис-(оксиметил)хиноксалина 1,4-ди-N-оксид. Антибактериальный бактерицидный препарат широкого спектра действия. Активен в отношении Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa, палочки Фридлендера, Escherichia coli, Shigella dysenteria, Shigella flexneri, Shigella boydii, Shigella sonnei, Salmonella spp., Staphylococcus spp., Streptococcus spp., патогенных анаэробов (Clostridium perfringens). Диоксидин губительно воздействует на патогенные клетки путем торможения образования ДНК, при этом не оказывает влияния на продуцирование РНК и белка. Также основное действующее вещество разрушает микробиологическую структуру (оболочку и нуклеотиды, играющие важную роль в образовании внутриклеточной энергии). Препарат широко распространен в медицине благодаря его эффективному подавлению патогенной флоры в бескислородных условиях. Действует на штаммы бактерий, устойчивых к другим противомикробным лекарственным средствам, включая антибиотики. Не оказывает местно-раздражающего действия. При в/в введении характеризуется малой терапевтической широтой, в связи с чем необходимо строгое соблюдение рекомендуемых доз. Обработка ожоговых и гнойно-некротических ран способствует более быстрому очищению раневой поверхности, стимулирует репаративную регенерацию и краевую эпителизацию и благоприятно влияет на течение раневого процесса. После в/в введения терапевтическая концентрация в крови сохраняется 4-6 ч. Время достижения C_max в крови - 1-2 ч после однократного введения. Хорошо и быстро проникает во все органы и ткани, выводится почками. При повторных введениях не кумулирует. Наружное применение Диоксидина целесообразно в следующих случаях: инфицированные ожоги; флегмоны мягких тканей; глубокие или поверхностные раны на теле; трофические язвы и длительно незаживающие раны; гнойные раны при остеомиелитах. Внутриполостное введение Диоксидина показано в следующих случаях: перитониты; абсцессы; гнойные плевриты; гнойные процессы в брюшной или грудной полости; раны желчевыводящих и мочевыводящих путей; эмпиемы плевры; раны и флегмоны с наличием глубоких гнойных полостей (флегмоны тазовой клетчатки, абсцессы мягких тканей, гнойный мастит, послеоперационные раны желчевыводящий и мочевыводящих путей) [«Местное лечение инфицированных ран, гнойно-некротических процессов в брюшной полости и забрюшинном пространстве антимикробным препаратом - диоксидин. Учебное пособие для хирургов / Под ред. Галимзянова Ф.В., Прудкова М.И. Екатеринбург: УГМА, 2012.-20 с.].

Поливинилпирролидон высокомолекулярный медицинский - зарегистрирован в Регистре лекарственных средств как связующее средство. ПВП выпускается в виде порошка марки фармацевтически чистый, сыпучий белый или желтовато-белый порошок с частицами различного размера, запах специфический. Среднемассовая молекулярная масса ПВП составляет 1000000-1500000 Да [Фолькер Бюлер. Коллидон®. Поливинилпирролидон для фармацевтической промышленности / Перевод с англ. под ред. д.ф.н. К.В. Алексеева. BASF: 2001. - 310 с.]. Водный раствор ПВП представляет собой стерильную вязкую прозрачную слабоокрашенную жидкость со специфическим слабым запахом. Среднемассовая молекулярная масса зависит от получаемой вязкости раствора и составляет от 500000 до 2000000 Да. ПВП обладает сорбирующими и антитоксическими свойствами.

Для сравнительного изучения антимикробного действия спейсеров на основе костного цемента с гентамицином в стерильных условиях формировали массы следующим образом:

В стерильную ступку (1) помещали порошок костного цемента 39,5 г с содержанием гентамицина 0,5 г.

В стерильную ступку (2) помещали порошок костного цемента 39,5 г с содержанием гентамицина 0,5 г, порошок ванкомицина (Эдицин) 4 г.

В стерильную ступку (3) помещали порошок костного цемента 39,5 г с содержанием гентамицина 0,5 г, порошок повиаргола 0,61 г (1%).

В стерильную ступку (4) помещали порошок костного цемента 39,5 г с содержанием гентамицина 0,5 г, порошок диоксидина 0,61 г (1%).

В стерильную ступку (5) помещали порошок костного цемента 39,5 г с содержанием гентамицина 0,5 г, порошок повиаргола 0,62 г (1%), порошок диоксидина 0,62 г (1%).

В стерильную ступку (6) помещали порошок костного цемента 39,5 г с содержанием гентамицина 0,5 г, порошок повиаргола 0,62 г (1%), порошок диоксидина 0,62 г (1%), порошок ПВП 0,62 г (1%).

При добавлении 20 мл жидкого пластификатора к соответствующей смеси в каждой ступке в соответствии с инструкцией фирмы-производителя при тщательном перемешивании получали пластичную массу, в процессе полимеризации которой формировали полусферы весом 1 г на 96-луночных полистироловых планшетах.

При этом в процессе полимеризации и отвердевания цементной смеси при формировании спейсера фиксировали срок отвердевания костного цемента с гентамицином в ступке 1 и в ступке 6 при дополнительном введении порошка повиаргола 0,62 г, порошка диоксидина 0,62 г и порошка ПВП 0,62 г.

Далее в работе использовали вытяжки из приготовленных цементных составов. Вытяжки получали стандартным методом согласно требованиям, изложенным в [Сборник руководящих методических материалов по токсиколого-гигиеническим исследованиям полимерных материалов и изделий на их основе медицинского назначения МЗ СССР, М., 1987. - 98 с.; Mader J.T., Calhoun J., Cobos J. In vitro evaluation of antibiotic diffusion from antibiotic-impregnated biodegradable beads and polymethylmethacrylate beads // Antimicrob Agents and Chemother. - 1997. - vol. 47, no. 2. - p. 415-418].

Вытяжки готовили из цементных полусфер, выдерживая их 24 часа в стерильном фосфатном буфере (рН 7,2-7,4) при температуре 37°С в термостате.

Для изучения антимикробного действия использовали метод диффузии в агар [МУК 4.2.1890-04 «Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам». Государственное санитарно-эпидемиологическое нормирование Российской Федерации. М., 2004], оценивая величину зоны задержки роста соответствующего тест-штамма. В качестве тест-штаммов тестировали Staphylococcus epidermidis АТСС 14990 /S/ (чувствительный к гентамицину) и клинический изолят S. epidermidis 102/18 /R/ (устойчивый к гентамицину, МИК - 30 мкг/мл [МУК 4.2.1890-04]). Микробная нагрузка составила 0,5 по стандарту мутности Макфарланда (10⁸ КОЕ/мл). Посевы инкубировали при 37°С в течение 24 часов.

Посев вытяжек проводили каждые 3 суток в течение 3 месяцев, а затем - каждые 14 суток в течение 8 месяцев. После очередного высева меняли стерильный фосфатный буфер в емкостях с цементом для получения очередной вытяжки.

Полученные величины зон задержки роста чувствительного к гентамицину штамма стафилококка сравнивали с требованиями EUCAST-2018 по уровню чувствительности к гентамицину (зона задержки роста чувствительного к гентамицину тест-штамма коагулазонегативного S. epidermidis должна быть ≥ 22 мм).

При оценке эффективности действия антимикробной композиции, содержащей антисептики, требования EUCAST-2018 не применимы. Мы считаем, что наличие любой зоны задержки роста тест-микроорганизма свидетельствует о проявлении антимикробной активности композиции в отношении него. Однако эффективные антисептики должны снижать уровень микробной популяции не менее чем на 2 log₁₀ [Kramer A., et al. Octenidine, Chlorhexidine, Iodine and lodophores. Preprint, 2008. - Georg Thieme Verlag KG. - 85 p.].

В период эксперимента, когда методом диффузии в агар получали величины зон задержки роста обоих тест-штаммов ниже уровня чувствительности к гентамицину по EUCAST-2018 (<22 мм), дополнительно проводили количественный тест чашечно-суспензионным методом [Афиногенов Г.Е., Краснова М.В. Чашечный метод оценки эффективности дезинфектантов и антисептиков. Методические рекомендации МЗ РФ №2003/17, 2004 г. - 13 с.] с целью подтверждения антимикробного действия вытяжек из образцов костного цемента с антисептиками и ПВП в отношении любого изолята S. epidermidis, микробная нагрузка которых составила 10⁸ КОЕ/мл. При высеве 0,1 мл инокулята на чашку Петри конечная микробная нагрузка составила 10⁷ КОЕ/мл.

Все исследования проведены в повторах не менее 3 и обработаны с использованием t-критерия Стьюдента с определением средней арифметической величины и квадратической ошибки средней внутри каждой группы.

Результаты сравнительной оценки антимикробной активности вытяжек из различных образцов костного цемента представлены в таблице 1.

Примечание: 1. Уровень чувствительности к гентамицину по результатам оценки эффективности каждой вытяжки на конкретный срок наблюдения оценивали на соответствие требованиями EUCAST-2018.

2. NA - исследования не проводили.

Из данных таблицы 1 видно, что в отношении чувствительного штамма S. epidermidis АТСС 14990 антимикробный эффект контрольной вытяжки (1) сохранялся на уровне требований EUCAST-2018 по уровню чувствительности S. epidermidis к гентамицину (зона задержки ≥ 22 мм) в течение 42 суток. Таким образом, определена эффективность гентамицина в костном цементе в точке, переходной от его бактерицидного действия к отсутствию такового (точка нарушения предела чувствительности).

Вытяжка с ванкомицином (2) оказывала эффект на уровне контрольной вытяжки только с гентамицином до 42 суток (зона задержки роста составляла 22,67±0,34 мм).

При действии вытяжки (3) с повиарголом 0,61 г (1%), вытяжки (4) с диоксидином 0,61 г (1%) и вытяжки (5) с комбинацией повиаргола 1% и диоксидина 1% наблюдали наличие зоны задержки роста чувствительного тест-штамма в течение 212 суток.

Вытяжка (6) с повиарголом 1%, диоксидином 1% и ПВП 1% оказывала антимикробное действие в период до 348 дней, при этом зона задержки роста тест-штамма составляла 12,33±0,68 мм.

В случаях, когда при действии вытяжек с антисептиками (3-4) зоны задержки роста чувствительного тест-штамма составляли менее 22 мм, в чашечно-суспензионном тесте показано снижение уровня микробной популяции стафилококка на 3 log₁₀. При действии вытяжки (5) с комбинацией 1% повиаргола и 1% диоксидина показано снижение уровня микробной популяции стафилококка на 4 log₁₀. Действие вытяжки (6) из образца костного цемента с гентамицином, 1% повиарголом, 1% диоксидином и 1% ПВП в данном тесте снижало уровень микробной популяции стафилококка на 7 log₁₀.

В отношении резистентного к гентамицину клинического изолята S. epidermidis 102/18 вытяжка из контрольного костного цемента (1) не эффективна. При добавлении ванкомицина (вытяжка 2) антимикробное действие наблюдали до 15 дня, но на уровне ниже требований EUCAST-2018 по уровню чувствительности S. epidermidis к гентамицину (зона задержки роста составила 10,33±1,03 мм). Вытяжки с антисептиками повиарголом 1% или диоксидином 1% (3-4) и вытяжка (5) с антисептиками повиарголом 1% и диоксидином 1% оказывали антимикробный эффект на протяжении 212 дней наблюдения. Вытяжка (6) с антисептиками повиарголом 1%, диоксидином 1% и ПВП 1% оказывала пролонгированный антимикробный эффект на протяжении 348 суток наблюдения, при этом зона задержки роста резистентного тест-штамма составляла 12,0±1,03 мм.

В опытах с резистентным к гентамицину тест-штаммом S. epidermidis во всех случаях, когда зоны задержки роста тест-штамма составляли менее 22 мм, при действии вытяжек с антисептиками (3-4) в чашечно-суспензионном тесте показано снижение уровня микробной популяции стафилококка на 3 log₁₀, при действии вытяжки (5) с комбинацией повиаргола 1% и диоксидина 1% - на 4 log₁₀. Действие вытяжки (6) из образца костного цемента с гентамицином, повиарголом 1%, диоксидином 1% и ПВП 1% в данном тесте снижало уровень микробной популяции резистентного к гентамицину стафилококка на 7 log₁₀.

На Фиг. 1 представлены результаты количественного чашечно-суспензионного теста по оценке действия вытяжки (1) из костного цемента с гентамицином в отношении резистентного к гентамицину клинического штамма S. epidermidis 102/18 на 348 день (исходная микробная нагрузка 10⁸ КОЕ/мл), где на чашке Петри показан сплошной рост клинического изолята S. epidermidis 102/18 при воздействии контрольной вытяжки (1) из костного цемента с гентамицином.

На Фиг. 2 показан результат количественного чашечно-суспензионного теста по оценке действия вытяжки (6) из костного цемента с гентамицином, 1% повиарголом, 1% диоксидином, 1% ПВП в отношении резистентного к гентамицину клинического штамма S. epidermidis 102/18 на 348 день (исходная микробная нагрузка 10⁸ КОЕ/мл), где наблюдали отсутствие роста резистентного штамма стафилококка при воздействии вытяжки (6) с 1% повиарголом, 1% диоксидином и 1% ПВП, когда методом диффузии в агар получена зона задержки роста 12,0±1,03 мм.

Наши данные по активности гентамицина в костном цементе совпадают с данными зарубежных авторов, проводивших аналогичные опыты [Привольнев В.В., Родин А.В., Каракулина Е.В. Местное применение антибиотиков в лечении инфекций костной ткани // Клин. Микроб. И Антимикр. Химиотер. - 2012. - Т. 14, №2. - с. 118-131; Gallo J., Kolar М.,

A.V., Novotny R.,

R., Kesselova M. In vitro testing of gentamicin-vancomycin loaded bone cement to prevent prosthetic joint infection // Biomed. Papers. - 2005. -Vol. 149, №1. - P. 153-158; Cui Quanjun, Mihalko William M., Shields John S., Ries Michael, Saleh Khaled J. Antibiotic-Impregnated Cement Spacers for the Treatment of Infection Associated with Total Hip or Knee Arthroplasty // J. Bone Joint Surg. Am. - 2007. - Vol. 89. - P. 871-882]. В единичных публикациях приведены данные по оценке вытяжек из антимикробного костного цемента в отношении полирезистентных микроорганизмов различных видов [Е. BertazzoniMinelli, Т. DellaBora, A. Benini. Different microbial biofilm formation on polymethylmethacrylate (PMMA) bone cement loaded with gentamicin and vancomycin // Anaerobe. - 2011. - Vol. 17. - P. 380-383]. В этом исследовании авторы показали, что через 24 часа на поверхности костного цемента с гентамицином происходит и рост, и адгезия полирезистентных клинических штаммов: S. aureus 3А10 MS-GS, S. aureus 5/7 MRSA/VRSA/GRSA, S. epidermidis 137/25 MR/GI, S. hominis126/26 MR/GI, S. epidermidis 8/28 MR/GR, S. haemolyticus 8/28 MR/GR, S. epidermidis 3/2 MR/GR, E.coli 7A27 G-S¹ (¹ - MS-GS - methicillin-susceptible & gentamicin-susceptible; MR-GR - methicillin-resistant & gentamicin-resistant; MR-GI - methicillin-resistant & gentamicin-intermediate; MRSA/VRSA/GRSA - methicillin-resistant, vancomycin-resistant & gentamicin-resistant; G-S - gentamicin-susceptible.).

Полученные нами результаты по эффективности вытяжки (2) из костного цемента с гентамицином и ванкомицином свидетельствуют об отсутствии усиления действия за счет второго антибиотика, что совпадает с данными других авторов, которые продемонстрировали полную элиминацию ванкомицина из полиметилметакрилатных дисков к 12 дню микробиологическим методом [Mader J.Т., Calhoun J., Cobos J. In Vitro Evaluation of Antibiotic Diffusion from Antibiotic-Impregnated Biodegradable Beads and Polymethylmethacrylate Beads // Antimicrob. Agents and Chemother. - 1997. - Vol. 41, №2. - P. 415-418], а также методом жидкостной хроматографии показали, что содержание ванкомицина в вытяжке находилось ниже уровня минимальной ингибирующей концентрации на 14-е сутки эксперимента [Дзюба Г.Г. Ортопедическая хирургия остеомиелитических кокситов: Автореф. дисс… докт. мед. наук. - Омск, 2018. - 44 с.].

Внесение в костный цемент 0,61 г (1%) повиаргола, представляющего собой нанокластеры серебра, стабилизированного низкомолекулярным поливинилпирролидоном, или 0,61 г (1%) диоксидина способствовало усилению антимикробного эффекта вытяжек (соответственно, 3 или 4) в отношении чувствительного и резистентного штаммов стафилококка до 212 дней. Антимикробная композиция (5), содержащая повиаргол 0,62 г (1%) и диоксидин 0,62 г (1%), также оказывала бактерицидный эффект в течение 212 дней в отношении чувствительного и резистентного к гентамицину штаммов S. epidermidis, при этом зоны задержки роста тест-штаммов /S/ и /R/ составляли 26,33±1,03 и 25,67±0,34, соответственно. Антимикробная композиция (6) с повиарголом 0,62 г (1%), диоксидином 0,62 г (1%) и высокомолекулярным ПВП 0,62 г (1%) оказывала пролонгированное бактерицидное действие в отношении обоих штаммов S. epidermidis в течение 348 суток. При этом зоны задержки роста тест-штаммов /S/ и /R/ составляли 12,33±0,68 и 12,0±1,03, соответственно. Кроме того, вытяжка (6) в количественном тесте в обоих случаях снижала уровень микробной популяции на 7 log₁₀.

Таким образом, оптимальное соотношение компонентов спейсера, изготавливаемого из антимикробной композиции на основе костного цемента с гентамицином, подобрано в процессе исследований опытным путем. При этом показано усиление антимикробного действия костного цемента с гентамицином в присутствии повиаргола и диоксидина, и пролонгация этого эффекта в присутствии полимера высокомолекулярного поливинилпирролидона в течение 348 дней.

Результаты сравнительной оценки срока отвердевания костного цемента с гентамицином при формировании спейсера за счет увеличения времени полимеризации костного цемента при дополнительном введении в него антисептиков повиаргола и диоксидина и поливинилпирролидона высокомолекулярного медицинского, представлены в таблице 2.

Как видно из данных таблицы 2, в контроле время отвердевания костного цемента с гентамицином составило 9,74±0,64 мин, что соответствует данным инструкции по применению костного цемента с гентамицином. В опыте при дополнительном введении в костный цемент с гентамицином антисептиков повиаргола 1% и диоксидина 1% и поливинилпирролидона высокомолекулярного медицинского 1% время отвердевания костного цемента с гентамицином составило 16,98±0,81 мин за счет увеличения времени полимеризации костного цемента с гентамицином.

Таким образом, срок отвердевания костного цемента с гентамицином при формировании спейсера при комнатной температуре в условиях операционной увеличивается на 7,24±0,17 мин, что позволило использовать только одну стандартную упаковку костного цемента с гентамицином, что, в свою очередь, снижает финансовые затраты на проведение оперативного вмешательства и сокращает его длительность.

Таким образом, совокупность существенных отличительных признаков позволяет:

увеличить срок антимикробного действия спейсера, сформированного из антимикробной композиции на основе костного цемента с гентамицином;

обеспечить антимикробное действие спейсера, сформированного из антимикробной композиции на основе костного цемента с гентамицином, в отношении устойчивых к антибиотикам микроорганизмов;

увеличить срок отвердевания костного цемента с гентамицином при формировании спейсера за счет увеличения времени полимеризации костного цемента, что позволяет использовать только одну стандартную упаковку костного цемента с гентамицином, что, в свою очередь, снижает стоимость оперативного вмешательства и сокращает его длительность.

Все вышеперечисленные эффекты заявляемой полезной модели позволяют значительно снизить риск нагноения в инфицированном суставе, что не потребует проведения повторных санирующих операций с заменой спейсера, что, в свою очередь, позволяет провести реэндопротезирование в оптимальные сроки, снизить стоимость оперативного вмешательства и сократить его длительность, по сравнению с прототипом.

Сущность полезной модели поясняется Фиг. 3, на которой изображен общий вид заявляемой полезной модели, где:

1 - тазовый компонент в виде полусферы;

2 - бедренный компонент;

3 - металлическая головка;

4 - верхне-задняя часть тазового компонента.

Предлагаемая полезная модель может быть использована следующим образом:

Задне-наружным доступом обнажают вертельную область бедренной кости и заднюю стенку капсулы тазобедренного сустава. Осуществляют вторичную хирургическую обработку гнойного очага. Удаляют эндопротез тазобедренного сустава. Производят механическую и медикаментозную обработку полости тазобедренного сустава. Удаляют нежизнеспособные ткани и гнойное отделяемое. Полость вертлужной впадины плотно заполняют костным цементом с гентамицином, к которому дополнительно добавлены антисептики повиаргол, диоксидин, а также высокомолекулярный поливинилпирролидон медицинский с молекулярной массой 1000000 Д, при соотношении компонентов, масс %:

После этого формируют тазовый компонент в виде полусферы (1). В момент затвердевания цемента, то есть на 8-10 минуте, а именно когда он перестает прилипать к перчаткам, берут стерильный бедренный компонент (2) с надетой на его шейку металлической головкой (3) диаметром 26 или 28 мм, вводят ее в подготовленную смесь костного цемента с гентамицином, с антисептиками повиарголом, диоксидином, а также с высокомолекулярным поливинилпирролидоном медицинским до покрытия вышеуказанной смесью половины металлической головки с последующим медленным вращением ее вокруг собственной оси до момента полного затвердевания (полимеризации) костного цемента, наступающего на 17-ой минуте с момента начала смешивания компонентов. Из еще не застывшей вышеуказанной смеси костного цемента путем смещения верхне-задней части (4) тазового компонента (1) на 0,4 см за его пределы формируют, так называемый, "козырек".

После затвердевания смеси костного цемента и прочного ее соединения с вертлужной впадиной металлическую головку (3) удаляют.

Оставшуюся часть костного цемента, к которому дополнительно добавлены антисептики повиаргол, диоксидин, а также высокомолекулярный поливинилпирролидон медицинский, вводят в костно-мозговое пространство бедренной кости. В функционально выгодном положении нижней конечности (отведение 15°, сгибание 170° в тазобедренном суставе) в костно-мозговое пространство вводят подобранный по размеру бедренный компонент (2) эндопротеза и удерживают его до полного затвердевания. Подбирают головку с длиной шейки, необходимой для выравнивания длины ног. На шейку бедренного компонента эндопротеза надевают металлическую головку (3) диаметром, равным диаметру ранее сформированной в костном цементе впадины. Вправляют головку в сформированную впадину в смеси костного цемента тазового компонента. Проверяют амплитуду движений в тазобедренном суставе. Послеоперационную рану дренируют и ушивают.

Приводим клинический пример:

Пример 1. Больная М., 60 лет, находилась на лечении в клинике СЗГМУ им. И.И. Мечникова с диагнозом «Правосторонний коксартроз 3 ст.». В марте 2015 года выполнена операция - тотальное эндопротезирование правого тазобедренного сустава. Послеоперационное течение без осложнений. Осмотрена через 1,5 года. Результат оценен как хороший. В ноябре 2016 г. после переохлаждения появилась припухлость, гиперемия, болезненность в области верхней трети правого бедра. Через 2 недели открылся свищ с гнойным отделяемым. 25 января 2017 г. больная оперирована, выполнена вторичная хирургическая обработка с удалением компонентов эндопротеза и установкой спейсера. Сформирован и установлен заявляемый спейсер на основе антимикробной композиции, содержащей: костный цемент 39,5 г, гентамицин 0,5 г, повиаргол 0,62 г (1 масс %), диоксидин 0,62 г (1 масс %), высокомолекулярный поливинилпирролидон медицинский с молекулярной массой 1000000 Д 0,62 г (1 масс %), пластификатор 20 мл. Послеоперационное течение без осложнений.

Время формирования спейсера составило 17 мин, что позволило использовать только одну стандартную упаковку костного цемента с гентамицином. До проведения реэндопротезирования 1 раз в месяц в течение 3-х месяцев больной выполняли пункции из разных точек области установки спейсера для забора биологического материала с целью микробиологического исследования. Во всех случаях роста микрофлоры не обнаружено.

Через 3 месяца выполнено ревизионное эндопротезирование правого тазобедренного сустава. Взятые во время операции микробиологические посевы были стерильны. Операционная рана зажила первичным натяжением. Больная стала ходить с дозированной нагрузкой на оперированную ногу. Через 1 год отдаленный результат оценен как хороший.

Заявляемая полезная модель позволяет:

обеспечить антимикробное действие костного цемента с гентамицином в отношении устойчивых к антибиотикам микроорганизмов;

Все вышеперечисленные эффекты заявляемой полезной модели позволяют значительно снизить риск нагноения в инфицированном суставе, что не потребует проведения повторных санирующих операций с заменой спейсера, снизить стоимость оперативного вмешательства и сократить его длительность, по сравнению с прототипом.

По собственным данным использования спейсера, выбранного нами в качестве прототипа, частота рецидива нагноений операционной раны, требующей замены спейсера, составила 35%.

При апробации заявляемой полезной модели у 27 больных рецидив был отмечен только в 2 случаях (7%).

Claims

Спейсер тазобедренного сустава, выполненный тотальным и включающий бедренный компонент, металлическую головку и тазовый компонент, изготовленный из костного цемента с антибиотиком гентамицином и выполненный в виде полусферы, верхне-задняя часть которого смещена за его пределы на 0,4 см, образуя так называемый "козырек", при этом в тазовый компонент установлена съемная металлическая головка с возможностью ее вращения, отличающийся тем, что к костному цементу дополнительно добавлены антисептики повиаргол, диоксидин, а также высокомолекулярный поливинилпирролидон медицинский с молекулярной массой 1000000 Д, при соотношении компонентов, масс %:
Костный цемент 63,92-63,0 Гентамицин 0,81-0,79 Пластификатор 32,36-31,89 Повиаргол 0,97-1,44 Диоксидин 0,97-1,44 Поливинилпирролидон высокомолекулярный медицинский 0,97-1,44