RU2421176C2 - Способ использования остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток для усиления остеоинтеграции компонентов эндопротеза тазобедренного сустава - Google Patents
Способ использования остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток для усиления остеоинтеграции компонентов эндопротеза тазобедренного сустава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2421176C2 RU2421176C2 RU2009130588/14A RU2009130588A RU2421176C2 RU 2421176 C2 RU2421176 C2 RU 2421176C2 RU 2009130588/14 A RU2009130588/14 A RU 2009130588/14A RU 2009130588 A RU2009130588 A RU 2009130588A RU 2421176 C2 RU2421176 C2 RU 2421176C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bone marrow
- bone
- endoprosthesis
- stem cells
- mesenchymal stem
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Prostheses (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к травматологии и ортопедии и может быть применимо для усиления остеоинтеграции компонентов эндопротеза тазобедренного сустава. Забирают у пациента костный мозг. Получают и культивируют мезенхимальные стволовые клетки из костного мозга. Через 2-3 недели выполняют эндопротезирование тазобедренного сустава с бесцементной установкой компонентов эндопротеза в костное ложе. Обрабатывают вертлужную впадину фрезами. Укладывают на внутреннюю поверхность вертлужной впадины пленки гемостатической губки с полученными из костного мозга пациента и культивированными мезенхимальными стволовыми клетками. Устанавливают бесцементный вертлужный компонент эндопротеза. Обрабатывают костно-мозговой канал бедренной кости рашпилем. Устанавливают костную пробку. Вводят измельченные пленки гемостатической губки с полученными из костного мозга пациента и культивированными мезенхимальными стволовыми клетками. Устанавливают в костномозговой канал ножку эндопротеза. Способ позволяет стимулировать регенераторные возможности костной ткани, повысить стабильность эндопротеза. 2 з.п.ф., 3 ил.
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии - для лечения больных, нуждающихся в проведении эндопротезирования тазобедренного сустава. Задачей изобретения является увеличение стабильности имплантата и улучшение результатов операции.
В последние десятилетия наблюдается значительный рост хирургической активности при лечении больных ортопедотравматологического профиля. Ежегодно в мире выполняется около 500 тысяч эндопротезирований тазобедренного сустава и около 300 тысяч - коленного. При статистическом учете хирургических вмешательств было выяснено, что число осложнений стабилизировалось и их снижение не прогнозируется [4; 6]. Количество ревизионных эндопротезирований, большая часть из которых (69±9%) проводится по причине асептической нестабильности компонентов эндопротеза, в США в течение последних шести лет стабильно составляет около 50 тысяч в год [11]. Совершенствование металлоконструкций в последние годы не оказывает значимого влияния на усиление остеоинтеграции и, следовательно, вторичной стабильности компонентов эндопротеза, что косвенно свидетельствует об исчерпанности механистического подхода. Между тем количество ревизионных вмешательств заставляет искать новые пути решения проблемы.
Перспективным направлением является внедрение в практику клеточных технологий тканевой инженерии, в основе которых лежит использование мультипотентных стволовых клеток (СК) и транзиторных клеток (ТК).
Из существующих направлений в настоящее время наиболее изучена и готова к апробации трансплантация выращенных in vitro клеток, которые могут быть получены из различных тканей, но наименее морбидным источником является костный мозг из гребня подвздошной кости, который характеризуется хорошей клеточностью и низким превалированием. В дальнейшем клетки управляемо могут дифференцироваться в различные фенотипы [1; 2].
Для снижения частоты ревизионных операций, обусловленных асептической нестабильностью, целесообразно усиление остеоинтеграции именно на границе металл/кость, где возможности каркасных технологий не столь актуальны. Увеличение образования новой костной ткани и минеральной плотности кости вокруг установленного импланта усиливает остеоинтеграцию и повышает тем самым стабильность вторичной фиксации компонента эндопротеза [7; 12].
Попытки поиска методов усиления формирования новой костной ткани в области ее дефекта при помощи использования аутологичных МСК, подсаженных на остеотрансплантат, в моделях на животных впервые были описаны зарубежными авторами в 1998 г. [5]. Позже были исследованы результаты применения для этих же целей синтетических заменителей кости и костного морфогенного белка-1 (ОР-1, ВМР-7) при установке однополюсных эндопротезов тазобедренного сустава у животных [3; 10]. Впервые получить положительные результаты при использовании аллоостеотрансплантата вместе с выращенными на нем МСК, помещаемого в костномозговой канал бедренной кости перед эндопротезированием у овец, в целях изучения остеоинтеграции удалось только в 2008 г. в Великобритании [9]. Однако в этом случае в качестве носителя МСК должен использоваться аллоостеотрансплантат или же выполняться предшествующий эндопротезированию операции забор аутоостеотрансплантата пациента. Остается также невыясненным эффект от остеоиндукции МСК при их экспандировании в этом случае.
Задачей настоящего исследования является разработка способа использования остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток (МСК) на порозном биодеградируемом носителе для усиления остеоинтеграции компонентов эндопротеза тазобедренного сустава и повышения тем самым его вторичной стабильности.
Авторами изобретения предложен способ местного применения остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток, экспедированных на биодеградируемом пространственном порозном носителе, включающий проведение двух этапов вмешательства. Забор клеток костного мозга для первого этапа проводят из подвздошной кости. Дальнейшее экспандирование МСК занимает 2-3 недели и, в конечном итоге, заканчивается остеоиндуцированием и пассажем на желатиновую губку.
После экспансии на втором этапе вмешательства мезенхимальные стволовые клетки имплантируются на указанном носителе в область подготовленных вертлужной впадины и костно-мозгового канала бедренной кости непосредственно перед установкой компонентов эндопротеза тазобедренного сустава. В результате аутологичные мезенхимальные стволовые клетки в реципиентном месте дифференцируются в костный фенотип, что альтерирует гистогенез путем усиления репарации и остеогенеза, способствуя повышению остеоинтеграции компонентов.
В качестве имплантируемых конструкций использовались бесцементные эндопротезы тазобедренного сустава Biomet (Франция) со структурированной поверхностью и преимущественно проксимальным типом фиксации.
Заявленный способ осуществляют следующим образом. За 2-3 недели до операции эндопротезирования тазобедренного сустава из гребня подвздошной кости производится забор костного мозга (фиг.1).
На фиг.1. показана методика забора костного мозга [10].
Костный мозг может быть получен путем аспирации как из передней, так и из задней части гребня подвздошной кости. Используются два стандартных доступа, показанных на фиг.1А. В местах, обозначенных красными стрелками, тупым путем проводят аспирационную иглу по направлению к поверхности подвздошной кости, при этом нужно не повредить ягодичные нервы и сосуды. В большинстве случаев толщина подвздошной кости позволяет выполнить аспирацию сразу после введения иглы в медуллярную полость. Затем иглу подтягивают на себя, отклоняют в сторону на 5 мм и выполняют повторную аспирацию через тот же прокол в подвздошной кости (фиг.1Б). С целью получения большего количества костного мозга можно выполнять серию трепанаций подвздошной кости на расстоянии 8-10 мм друг от друга, при этом используется один и тот же прокол кожи, а движение аспирационной иглы происходит веерообразно. Также возможна аспирация достаточного количества костного мозга через одно трепанационное отверстие. При этой методике иглу вводят в кость, аспирируют содержимое, после этого иглу продвигают глубже по оси кости на 5-10 мм и выполняют повторную аспирацию. Введение иглы по оси может аналогично выполняться как через заднюю, так и через переднюю ости подвздошной кости (черные стрелки).
Выделение и культивирование мезенхимальных стволовых клеток проводили по стандартной методике. Полученный костный мозг в условиях ламинарного шкафа тщательно ресуспендировали, центрифугировали в течение 10 мин при 200g. Надосадочную жидкость сливали, осадок ресуспендировали в среде α-МЕМ и вновь центрифугировали в течение 10 мин при 200g. Клеточный осадок для удаления эритроцитов ресуспендировали в лизирующем буфере, инкубировали в течение 10 мин при комнатной температуре, затем дважды отмывали средой центрифугированием при 200g 10 мин. После последнего центрифугирования клеточный осадок ресуспендировали в полной ростовой среде и высевали клетки в культуральные флаконы в концентрации 4×105 кл/см2. Через 4 часа неприкрепившиеся клетки удаляли 3-кратным промыванием средой α-МЕМ. Клетки культивировали при температуре 37°C, 5% CO2. Смену среды проводили каждые 3-4 дня. При достижении 70% конфлуентного монослоя (10-14 суток) клетки пассировали раствором трипсина-Версена в соотношении 1:4. Далее проводили культивирование МСК на желатиновой губке (Spongostan, Johnson & Johnson). По достижении нужной клеточной массы клетки снимали с культурального пластика раствором трипсина-Версена, фермент ингибировали ростовой средой, суспензию МСК центрифугировали при 200g 10 мин. Осадок клеток ресуспендировали в малом объеме ростовой среды и наслаивали на желатиновые губки. Через 2 часа (после прикрепления клеток) добавляли ростовую среду и культивировали при 37°C, 5% CO2 в течение 10-14 суток до трансплантации.
По готовности к трансплантации аутологичных МСК выполнялось эндопротезирование тазобедренного сустава с установкой компонентов эндопротеза в костное ложе с вышеуказанным носителем и МСК. После обработки вертлужной впадины фрезами до необходимого уровня во внутреннюю поверхность впадины укладывались пленки гемостатической губки Спонгостана (Spongostan, Johnson & Johnson) с МСК, а затем методом press-fit устанавливался бесцементный вертлужный компонент. В костномозговой канал бедренной кости измельченные пленки гемостатической губки Спонгостан с МСК вводили после обработки канала рашпилем и установки костной пробки, а затем забивали бесцементную ножку эндопротеза, добиваясь таким образом равномерного распределения носителя с МСК на границе металл/кость.
Ход операции иллюстрирован фиг.2.
а - положение больного на операционном столе;
б - выполнение хирургического доступа;
в - в рану вывихнута головка бедренной кости;
г - удаленная головка бедренной кости;
д - обработка фрезами вертлужной впадины;
е - в ацетабулярную впадину уложены губки Спонгостана с культивированными МСК;
ж - процесс заполнения подготовленного рашпилями костномозгового канала бедренной кости Спонгостаном с МСК;
з - ножка эндопротеза установлена.
На фиг.3 показаны рентгенограмма до операции (а) и рентгенограммы после операции (б).
На этапе оценки результатов проводились: субъективное обследование, рентгенография, остеоденситометрия, компьютерная томография, гистологические и иммуногистохимические исследования.
В итоге установлено, что использование аутологичных остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток, экспандированных на пространственном носителе и помещенных вокруг эндопротеза тазобедренного сустава, позволяет на 25% увеличить в послеоперационном периоде (до 1 года) формирование новой костной ткани и на 12% - показатели костной массы и минеральной плотности костной ткани вокруг установленного металлического импланта.
Заявленный способ использования аутологичных остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток может применяться с целью стимуляции сниженных регенераторных возможностей костной ткани пациента, заполнения образовавшихся дефектов кости и повышения тем самым остеоинтеграции и вторичной стабильности компонентов при эндопротезировании тазобедренных суставов.
Claims (3)
1. Способ усиления остеоинтеграции компонентов эндопротеза тазобедренного сустава, отличающийся тем, что на первом этапе забирают у пациента костный мозг, получают и культивируют мезенхимальные стволовые клетки из костного мозга, на втором этапе через 2-3 недели по готовности к трансплантации аутологичных мезенхимальных стволовых клеток выполняют эндопротезирование тазобедренного сустава с бесцементной установкой компонентов эндопротеза в костное ложе следующим образом: обрабатывают вертлужную впадину фрезами, на внутреннюю поверхность вертлужной впадины укладывают пленки гемостатической губки с полученными из костного мозга пациента и культивированными мезенхимальными стволовыми клетками, затем устанавливают бесцементный вертлужный компонент эндопротеза, обрабатывают костномозговой канал бедренной кости рашпилем, устанавливают костную пробку, вводят измельченные пленки гемостатической губки с полученными из костного мозга пациента и культивированными мезенхимальными стволовыми клетками, затем устанавливают в костномозговой канал ножку эндопротеза.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гемостатической губки применяют гемостатическую губку Спонгостан.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что вертлужный и бедренный компоненты эндопротеза устанавливают методом пресс-фит.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009130588/14A RU2421176C2 (ru) | 2009-08-11 | 2009-08-11 | Способ использования остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток для усиления остеоинтеграции компонентов эндопротеза тазобедренного сустава |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009130588/14A RU2421176C2 (ru) | 2009-08-11 | 2009-08-11 | Способ использования остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток для усиления остеоинтеграции компонентов эндопротеза тазобедренного сустава |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009130588A RU2009130588A (ru) | 2011-02-20 |
RU2421176C2 true RU2421176C2 (ru) | 2011-06-20 |
Family
ID=44738234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009130588/14A RU2421176C2 (ru) | 2009-08-11 | 2009-08-11 | Способ использования остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток для усиления остеоинтеграции компонентов эндопротеза тазобедренного сустава |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2421176C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550974C1 (ru) * | 2014-02-21 | 2015-05-20 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Способ оценки остеоинтеграции пористых проволочных материалов в эксперименте |
-
2009
- 2009-08-11 RU RU2009130588/14A patent/RU2421176C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
KORDA M. et al. Use of mesenchymal stem cells to enhance bone formation around revision hip replacements. J Orthop Res. 2008 Jun; 26(6):880-5 (Abstract). * |
РУЦКИЙ А.В. и др. Остеоинтеграция бесцементного эндопротеза тазобедренного сустава. Медицина (научно-практический рецензируемый медицинский журнал в Беларуси), 2006, №2, с.24-26. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550974C1 (ru) * | 2014-02-21 | 2015-05-20 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Способ оценки остеоинтеграции пористых проволочных материалов в эксперименте |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009130588A (ru) | 2011-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Viateau et al. | Long‐bone critical‐size defects treated with tissue‐engineered grafts: A study on sheep | |
ES2806505T3 (es) | Procedimientos de preparación de un hidrogel esterilizado de modo terminal que proviene de matriz extracelular | |
Giannoni et al. | Regeneration of large bone defects in sheep using bone marrow stromal cells | |
Tsiridis et al. | Impaction femoral allografting and cemented revision for periprosthetic femoral fractures | |
Hesse et al. | Repair of a segmental long bone defect in human by implantation of a novel multiple disc graft | |
US20090155332A1 (en) | Replacement bone tissue | |
Šponer et al. | Utilizing autologous multipotent mesenchymal stromal cells and-Tricalcium phosphate scaffold in human bone defects: A prospective, controlled feasibility trial | |
JP2008507321A (ja) | 生体吸収性骨インプラント | |
Korda et al. | Use of mesenchymal stem cells to enhance bone formation around revision hip replacements | |
CN103768656A (zh) | 同种异体骨髓间充质干细胞构建的组织工程骨及其应用 | |
CN113749825B (zh) | 一种框架式骨关节假体及其制备方法和应用 | |
Uklejewski et al. | Preliminary results of implantation in animal model and osteoblast culture evaluation of prototypes of biomimetic multispiked connecting scaffold for noncemented stemless resurfacing hip arthroplasty endoprostheses | |
Tang et al. | Chest wall reconstruction in a canine model using polydioxanone mesh, demineralized bone matrix and bone marrow stromal cells | |
CN111494722A (zh) | 干细胞发生器制备骨缺损修复材料的新用途 | |
RU2523353C1 (ru) | Способ костной пластики нижней челюсти | |
Rogala et al. | First biomimetic fixation for resurfacing arthroplasty: investigation in swine of a prototype partial knee endoprosthesis | |
RU2456949C1 (ru) | Способ пластики крыши вертлужной впадины при ее дефектах и дисплазиях структурным аутотрансплантатом | |
RU2421176C2 (ru) | Способ использования остеоиндуцированных мезенхимальных стволовых клеток для усиления остеоинтеграции компонентов эндопротеза тазобедренного сустава | |
RU86455U1 (ru) | Биоинженерная конструкция | |
RU2464948C1 (ru) | Способ костной пластики дефекта медиальной стенки проксимального отдела бедренной кости при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава | |
RU2580754C1 (ru) | Способ восстановления дефекта костной ткани | |
RU2309756C1 (ru) | Способ лечения ложных суставов путем трансплантации аутологичных мезенхимальных стволовых клеток, биотрансплантат для его применения | |
Kim | Cemented revision hip arthroplasty using strut and impacted cancellous allografts | |
RU2475197C1 (ru) | Способ ревизионного реконструктивного эндопротезирования тазобедренного сустава при нестабильности компонентов эндопротеза, установленного в крыле подвздошной кости при врожденном высоком вывихе бедра | |
RU2370227C1 (ru) | Способ лечения многооскольчатых и множественных переломов длинных трубчатых костей |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110812 |