Особенности ремоделирования суставных структур при протезировании смежного сегмента конечности имплантатом с кальций-фосфатным покрытием

Введение. Изучение особенностей реорганизации компонентов смежного с протезом сустава и определение предикторов артроза являются залогом успешного восстановления функции протезируемой конечности.

Цель работы — оценить структурную реорганизацию основных компонентов сустава в отдаленные сроки после протезирования голени имплантатом с кальций-фосфатным покрытием.

Материалы и методы. Исследование проведено на пяти интактных и шести опытных беспородных самцах собак, возраст — (1,8 ± 0,5) лет, вес — (19,0 ± 1,2) кг. Моделировали культю большеберцовой кости на уровне верхней трети диафиза. Через 2,5 месяца устанавливали имплантат из Ti6Al4V с кальций-фосфатным покрытием. Этапы исследования — шесть и 12 месяцев после протезирования. Гистоморфометрия синовиальной оболочки и остеохондрального компонента большеберцового плато выполнена по полутонким и парафиновым срезам на микроскопе AxioScope.A1 с ПО Zenblue (CarlZeissMicroImagingGmbH, Германия).

Результаты. Слабо выраженный синовит, выявленный через шесть месяцев (гиперплазия покровного слоя, преобладание макрофагоподобных синовиоцитов, плазматические, тучные клетки), через 12 месяцев имел обратимый характер в 70 % наблюдений. Регистрировали признаки нарушения кровоснабжения синовиальной оболочки. Изменения суставного хряща по шкале OARSI через шесть месяцев соответствовали степени 0–1, через 12 месяцев — степени 1–2 (в одном наблюдении — синовиальный паннус). Отмечали нарушение базофильной линии: частота встречаемости сосудов (количество сосудов на единицу анализируемых полей зрения) через шесть месяцев — (0,35 ± 0,02), через 12 месяцев — (0,30 ± 0,02), различия между сроками статистически незначимы, р = 0,736. Толщина субхондральной костной пластинки через шесть месяцев значимо (р = 0,0105) меньше контроля. Через 12 месяцев медиана толщины субхондральной костной пластинки больше контроля на 33 %, костного индекса — на 31 %, различия на уровне статистической тенденции. На всех этапах отмечены активные остеобласты, выстилающие костные трабекулы, при окраске по Массону в костном матриксе преобладали фуксинофильные структуры.

Обсуждение. Выявленные гистологические признаки воспаления и нарушения кровоснабжения синовиальной оболочки, истончение суставного хряща, инвазия синовиального паннуса в поверхностную зону и сосудов в глубокую зону хряща являются прогностическими маркерами остеоартрита.

Заключение. Структурные изменения костно-хрящевого компонента большеберцового плато через год после протезирования голени имплантатом с кальций-фосфатным покрытием соответствовали начальной стадии остеоартрита. Неинфекционный синовит слабой степени выраженности имел обратимый характер. Применение имплантатов с кальций-фосфатным покрытием способствовало активации процессов репаративного остеогенеза и минерализации костного матрикса в субхондральной зоне.

1. Li Y, Felländer-Tsai L. The bone anchored prostheses for amputees - Historical development, current status, and future aspects. Biomaterials. 2021;273:120836. doi: 10.1016/j.biomaterials.2021.120836.

2. Hoellwarth JS, Tetsworth K, Rozbruch SR, et al. Osseointegration for Amputees: Current Implants, Techniques, and Future Directions. JBJS Rev. 2020;8(3):e0043. doi: 10.2106/JBJS.RVW.19.00043.

3. Wnuk-Scardaccione A, Bilski J. Breaking Barriers-The Promise and Challenges of Limb Osseointegration Surgery. Medicina (Kaunas). 2025;61(3):542. doi: 10.3390/medicina61030542.

4. Stock L, Seyboldt LF, Wilkens P, Braatz F. Osseointegration in amputation surgery : Representative studies. Unfallchirurgie (Heidelb). 2025;128(4):248-255. (In German) doi: 10.1007/s00113-025-01542-5.

5. Синегуб А.В., Коваленко Д.А., Чупряев В.А. и др. Осложнения при использовании остеоинтегративных экзопротезов и сравнение качества жизни пациентов при различных системах протезирования: обзор литературы. Травматология и ортопедия России. 2025;31(2):178-189. doi: 10.17816/2311-2905-17663.

6. Örgel M, Schwarze F, Graulich T, et al. Comparison of functional outcome and patient satisfaction between patients with socket prosthesis and patients treated with transcutaneous osseointegrated prosthetic systems (TOPS) after transfemoral amputation. Eur J Trauma Emerg Surg. 2022;48(6):4867-4876. doi: 10.1007/s00068-022-02018-6.

7. Tropf JG, Potter BK. Osseointegraton for amputees: Current state of direct skeletal attachment of prostheses. Orthoplast Surg. 2023;12:20-28. doi: 10.1016/j.orthop.2023.05.004.

8. Tereshenko V, Giorgino R, Eberlin KR, et al. Emerging Value of Osseointegration for Intuitive Prosthetic Control after Transhumeral Amputations: A Systematic Review. Plast Reconstr Surg Glob Open. 2024;12(5):e5850. doi: 10.1097/GOX.0000000000005850.

9. Mortazavi SMJ, Abbaspour A, Seyedtabaei SMM, et al. Improving quality of life for transfemoral amputees: results from a two-year study of the OPRA implant system and rehabilitation protocol. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2025;35(1):85. doi: 10.1007/s00590-025-04221-8.

10. Hou C, An J, Zhao D, et al. Surface Modification Techniques to Produce Micro/Nano-scale Topographies on Ti-Based Implant Surfaces for Improved Osseointegration. Front Bioeng Biotechnol. 2022;10:835008. doi: 10.3389/fbioe.2022.835008.

11. Pettersen E, Anderson J, Ortiz-Catalan M. Electrical stimulation to promote osseointegration of bone anchoring implants: a topical review. J Neuroeng Rehabil. 2022;19(1):31. doi: 10.1186/s12984-022-01005-7.

12. Łosiewicz B, Osak P, Nowińska D, Maszybrocka J. Developments in dental implant surface modification. Coatings. 2025;15(1):109. doi: 10.3390/coatings15010109.

13. Ziegelmeyer T, Martins de Sousa K, Liao TY, et al. Multifunctional micro/nano-textured titanium with bactericidal, osteogenic, angiogenic and anti-inflammatory properties: Insights from in vitro and in vivo studies. Mater Today Bio. 2025;32:101710. doi: 10.1016/j.mtbio.2025.101710.

14. Korytkin AA, Orlinskaya NY, Novikova YS, et al. Biocompatibility and Osseointegration of Calcium Phosphate-Coated and NonCoated Titanium Implants with Various Porosities. Sovrem Tekhnologii Med. 2021;13(2):52-57. doi: 10.17691/stm2021.13.2.06.

15. Стогов М.В., Еманов А.А., Кузнецов В.П., и др. Влияние цинксодержащего кальций-фосфатного покрытия на остеоинтеграцию чрескожных имплантатов для протезирования конечностей. Гений ортопедии. 2024;30(5):677-686. doi: 10.18019/10284427-2024-30-5-677-686.

16. Pritzker KP, Gay S, Jimenez SA, et al. Osteoarthritis cartilage histopathology: grading and staging. Osteoarthritis Cartilage. 2006;14(1):13-29. doi: 10.1016/j.joca.2005.07.014.

17. Aho O-M, Finnila M, Thevenot J, et al. Subchondral bone histology and grading in osteoarthritis. PLoS One. 2017;12(3):e0173726. doi: 10.1371/journal.pone.0173726.

18. Ступина Т.А., Еманов А.А., Кузнецов В.П., Овчинников Е.Н. Оценка риска развития остеоартроза коленного сустава при протезировании голени (пилотное экспериментально-морфологическое исследование). Гений ортопедии. 2021;27(6):795-799. doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-6-795-799.

19. Ступина Т.А., Еманов А.А., Кузнецов В.П., Овчинников Е.Н. Ремоделирование суставного хряща и субхондральной зоны большеберцовой кости при экзопротезировании конечности. Гений ортопедии. 2025;31(3):341-349. doi: 10.18019/1028-4427-202531-3-341-349.

20. Bowker HK, Michael JW. Atlas of Limb Prosthetics: Surgical, Prosthetic, and Rehabilitation Principles. St. Louis: Mosby Year Book; 1992:930

21. Сусляев В.Г., Щербина К.К., Смирнова Л.М. и др. Ранняя протезно-ортопедическая помощь как основа медицинской реабилитации детей с врождёнными и ампутационными дефектами нижних конечностей. Гений ортопедии. 2020;26(2):198-205. doi: 10.18019/1028-4427-2020-26-2-198-205.

22. Mathiessen A, Conaghan PG. Synovitis in osteoarthritis: current understanding with therapeutic implications. Arthritis Res Ther. 2017;19(1):18. doi: 10.1186/s13075-017-1229-9.

23. Кузнецов В.П., Горгоц В.Г., Аникеев А.В. и др. Имплантат культи трубчатой кости. Патент РФ на полезную модель № 194912. 30.12.2019, Бюл. № 1. Доступно по: https://www.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPM&DocNumber=194912&TypeFile=html. Ссылка активна на 16.01.2026.

24. Кузнецов В.П., Губин А.В., Горгоц В.Г. и др. Устройство для остеоинтеграции имплантата в кость культи нижней конечности. Патент РФ на полезную модель № 185647. 13.12.2018. Бюл. № 35. Доступно по: https://www.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPM&DocNumber=185647&TypeFile=html. Ссылка активна на 16.01.2026.

25. Zhang C, Yan B, Cui Z, et al. Bone regeneration in minipigs by intrafibrillarly-mineralized collagen loaded with autologous periodontal ligament stem cells. Sci Rep. 2017;7(1):10519. doi: 10.1038/s41598-017-11155-7

26. Krenn V, Morawietz L, Burmester GR, et al. Synovitis score: discrimination between chronic low-grade and high-grade synovitis. Histopathology. 2006;49(4):358-364. doi: 10.1111/j.1365-2559.2006.02508.x.

27. Алексеева Л.И., Таскина Е.А., Кашеварова Н.Г. Остеоартрит: эпидемиология, классификация, факторы риска и прогрессирования, клиника, диагностика, лечение. Современная ревматология. 2019;13(2):9-21. doi: 10.14412/1996-7012-2019-2-9-21.

28. Раймуев К.В., Ищенко А.М., Малышев М.Е. Провоспалительные и противовоспалительные цитокины в патогенезе остеоартрита. Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова. 2018;10(3):19-27. doi: 10.17816/mechnikov201810319-27.

29. Дыдыкина И.С., Арутюнова Е.В., Коваленко П.С. и др. Синовит при остеоартрите: современное состояние проблемы. Современная ревматология. 2021;15(2):120-125. doi: 10.14412/1996-7012-2021-2-120-125.

30. Donell S. Subchondral bone remodelling in osteoarthritis. EFORT Open Rev. 2019;4(6):221-229. doi: 10.1302/2058-5241.4.180102.

31. Russell Esposito E, Wilken JM. Biomechanical risk factors for knee osteoarthritis when using passive and powered ankle-foot prostheses. Clin Biomech (Bristol). 2014;29(10):1186-1192. doi: 10.1016/j.clinbiomech.2014.09.005.

32. van der Kraan PM. The Interaction between Joint Inflammation and Cartilage Repair. Tissue Eng Regen Med. 2019;16(4):327-334. doi: 10.1007/s13770-019-00204-z.

33. Fransès RE, McWilliams DF, Mapp PI, Walsh DA. Osteochondral angiogenesis and increased protease inhibitor expression in OA. Osteoarthritis Cartilage. 2010;18(4):563-571. doi: 10.1016/j.joca.2009.11.015.

34. Zhao Z, Sun X, Tu P, et al. Mechanisms of vascular invasion after cartilage injury and potential engineering cartilage treatment strategies. FASEB J. 2024;38(6):e23559. doi: 10.1096/fj.202302391RR.

35. Cox LG, van Donkelaar CC, van Rietbergen B, et al. Decreased bone tissue mineralization can partly explain subchondral sclerosis observed in osteoarthritis. Bone. 2012;50(5):1152-1161. doi: 10.1016/j.bone.2012.01.024.

36. Stewart HL, Kawcak CE. The Importance of Subchondral Bone in the Pathophysiology of Osteoarthritis. Front Vet Sci. 2018;5:178. doi: 10.3389/fvets.2018.00178.

37. Goetzen M, Hofmann-Fliri L, Arens D. et al. Subchondral screw abutment: does it harm the joint cartilage? An in vivo study on sheep tibiae. Int Orthop. 2017;41(8):1607-1615. doi: 10.1007/s00264-017-3404-7.